Il laboratorio di alta temperatura è progettato per soddisfare i requisiti di alto livello per un approccio sperimentale moderno alla petrologia e vulcanologia.

Apparecchiature all'avanguardia, di progettazione recente e costruite in proprio, forniscono gli strumenti necessari per affrontare direttamente la complessità dei processi petrologici e vulcanologici.

Tra le attrezzature ad alta temperatura del laboratorio, possiamo evidenziare il Chaotic Magma Mixing Device (CMMD), il reometro Anton Paar RheolabQC, e la fornace Nabertherm HT 04/17.

Chaotic Magma Mixing Device (CMMD)

Questa strumentatone consente di replicare il mescolamento tra magmi nei sistemi di alimentazione vulcanici prima o durante le eruzioni vulcaniche. Questo dispositivo è completamente automatizzato e controllato da un sistema computerizzato.

La fornace che ospita il CMMD è una fornace a tubo ad alta temperatura GERO (tipo HTRV 70-250/18) con funzionamento verticale che può operare fino a 1800°C.

Reometro Anton Paar RheolabQC

Il reometro Anton Paar RheolabQC consente caratterizzare le proprietà reologiche di liquidi analoghi e naturali. La misurazione della viscosità di liquidi silicatici ad alta temperatura è di primaria importanza per quantificarne la loro reologia, parametro che influenza il modo diretto gli stili eruttivi.

La fornace che ospita il CMMD è una fornace a tubo ad alta temperatura GERO (tipo HTRV 70-250/18) con funzionamento verticale che può operare fino a 1800°C.

Fornace Nabertherm HT 04/17

La fusione di campioni di roccia è essenziale per la preparazione di liquidi e vetri sperimentali compositamente omogenei. La fornace, che opera fino a 1750°C, consente la completa fusione dei campioni. Rampe e profili termici possono essere controllati con precisione da software per ottenere velocità di riscaldamento e raffreddamento accurate.

Ulteriori informazioni sul laboratorio di petrologia ad alta temperatura: http://pvrg.unipg.it

LABORATORIO DIFFRAZIONE DI RAGGI X

Caratterizzazione strutturale di qualunque tipo di materiale cristallino naturale, artificiale, industriale, archeologico sia come cristallo singolo che come polvere.
Analisi quantitative di miscele policristalline, con valutazione amorfo (mediante analisi Rietveld). Software dedicati per il trattamento dati e riconoscimento fasi presenti, per analisi mineralogiche quantitative (e.g. HighScore, TOPAS Accademy).
Standard per analisi quantitative.
Risoluzione di strutture cristalline incognite con softwares dedicati per la visualizzazione ed elaborazione strutture cristalline (e.g. CrystalMaker).
Studi di modificazioni strutturali, transizioni di fase, decomposizioni in situ o ex situ in-dotte da aumenti di pressione e temperature mediante l’uso di celle di alta pressione e alta temperatura che possono essere istallate nei diffrattometri.
Unico Laboratorio in Umbria accreditato dal Ministero della Salute per la determinazione dell’amianto in matrice solida.
Diffrattometro a cristallo Singolo Xcalibur (Oxdord Diffraction) (Radiazione Mo)
Diffrattometro a cristallo Singolo PW110 Philips (Radiazione Mo)
Diffrattormetro a polveri PW1800 Philips (Radiazione Cu)
Microscopio Elettronico Philips 515 con EDAX Falcon
Fluorescenza raggi X Thermo Scientific ARL Quant’X

La Spettrometria di Massa e ablazione laser (Laser Ablation Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry - LA-ICP-MS) è ampiamente utilizzata come tecnica di microanalisi per l'analisi di campioni solidi in una varietà di campi scientifici, tra cui geologia, biologia, archeometria, scienze ambientali, nucleari e metallurgiche. All'interno di una “cella di ablazione”, una quantità di materia viene estratta dal campione focalizzando un raggio laser sulla sua superficie. L'energia fornita dal laser viene assorbita dal campione provocandone la vaporizzazione e la generazione di un aerosol che viene successivamente trasportato da un “gas vettore” attraverso tubi di tygon nello spettrometro di massa. Qui, gli elementi in traccie presenti nel campione vengono prima ionizzati dalla torcia ICP e successivamente analizzati in base al loro rapporto massa/carica.

Il laboratorio è dotato di due strumenti LA-ICP-MS:

• Thermo iCAP q ICP-MS + sistema laser Teledyne Photon Machine G2
• Thermo X SERIES ICP-MS + sistema laser NEW WAVE UP213

Potenziali applicazioni includono:

Elementi in traccia su minerali e vetri

• Analizziamo minerali e vetri con risoluzioni laterali che vanno da meno di <10 micron a più di 80 micron.
• Gli elementi vanno da Sc a U, compresi V, Cr, Ga, Rb, Sr, Y, Zr, Nb, Cs, Ba, terre rare, Hf, Ta, Pb e Th.

Inclusioni vetrose e multifase

Le inclusioni vetrose esposte vengono analizzate utilizzando gli stessi protocolli analitici utilizzati per gli elementi in traccia nelle fasi minerali. Le inclusioni vetrose non esposte richiedono procedure di acquisizione e riduzione dei dati più complesse che vanno definite caso per caso.

Geocronologia U/Pb

La datazione isotopica U-Pb di zirconi e monaziti utilizzando risoluzioni spaziali comprese tra 15-60 µm.

Cromatografo Ionico Dionex Dx-120
Spettrofotometro AA e EA
Gas cromatografi Agilent e CarloErba

Per prove in situ: pH-metri, conducimetri, camere di accumulo per flussi CO2 e CH4 dal suolo.

In questo laboratorio vengono eseguite sezioni sottili sia di rocce (sedimentarie, metamorfiche, ignee) che di materiali incoerenti, come sedimenti sciolti e cuttings, preventivamente consolidati tramite inglobaggio in resine epossidiche. Per la valutazione di tutti gli aspetti tessiturali, le sezioni sottili vengono rifinite a seconda dell’utilizzo sedimentologico, petrografico e biostratigrafico. In aggiunta, vengono preparati slabs di rocce tagliati e lucidati per uno studio mesoscopico delle strutture e delle tessiture sedimentarie, e realizzati dry peels per una rapida e diagnostica osservazione dei campioni di roccia coerenti. Il laboratorio è anche attrezzato per condurre processi di disgregazione meccanica e chimica per lavaggi speciali di sedimenti incoerenti o poco coerenti, come marne, sabbie e argille, per l’estrazione di fossili.
Il laboratorio svolge funzioni didattiche nell’ambito dei Corsi di studio di Geologia e nelle attività di tesi di laurea e di dottorato in ambito petrografico, sedimentologico, biostratigrafico e paleontologico. Rappresenta inoltre un supporto fondamentale per l’attività di ricerca.
Il laboratorio svolge anche prestazioni conto terzi, regolate da un tariffario.
Le principali strumentazioni presenti includono una taglierina a sega diamantata per il taglio dei campioni di rocce (Fig.1), una macchina levigatrice e pulitrice LP 50 Logitech per la realizzazione delle sezioni sottili e dei campioni a superficie lucida (Fig. 2), una cappa aspirante per la disgregazione chimica dei campioni (Fig. 3) e un sistema di essiccazione del materiale roccioso (Fig. 4).

Fig. 1 - Taglierina a sega diamantata per il taglio dei campioni di rocce

Fig. 2 - Macchina levigatrice LP 50 Logitech

Fig. 3 - Cappa aspirante per la disgregazione chimica dei campioni

Fig. 4 - Sistema di essiccazione del materiale roccioso

• Analisi granulometrica dei terreni per setacciatura e sedimentazione
• Limite liquido (cucchiaio di Casagrande e penetrometro a cono), Limite plastico, Limite di ritiro
• Compattazione AASHTO standard e modificata
• n. 1 Forno a Muffola per contenuto di sostanza organica
• n. 3 Macchine di taglio diretto e residuo
• n. 1 Macchina di taglio torsionale
• n. 4 Banchi edometrici, n. 4 Permeametri a carico costante e variabile
• n. 1 Permeametro da campagna Guelph, n. 1 Infiltrometro da campagna a doppio anello
• n. 1 Sonda FDR per misura del contenuto d’acqua nei terreni (PR2/6 Delta-T Devices)
• n. 1 Sonda multiparametrica per rilievo dati chimico-fisici delle acque in sito
• n. 1 Misuratore elettromagnetico di velocità e portata dei corsi d’acqua (OTT MF PRO)
• n. 1 Micromulinello idrometrico OTT C2 di velocità e portata dei corsi d’acqua
• n. 1 FlowTracker SonTek per misure di velocità e portata dei corsi d’acqua
• n. 1 Sonda inclinometrica Sunda con datalogger SISGEO
• n. 2 GPS TopCon
• n. 3 Georadar Zond con frequenze fino a 1.2 GHz
• n. 1 Sonda A5000T per misura conducibilità termica delle rocce
• n. 1 Laser Scanner Faro
• n. 1 GigaPan Epic Pro
• Strumentazione per acquisizione dati sismici del sottosuolo

Il laboratorio svolge attività di estrazione e studio della sostanza organica contenuta nelle rocce sedimentarie. La materia organica viene estratta attraverso procedure standard di macerazione e dissoluzione dei componenti minerali e il residuo ottenuto viene montato su vetrini con coprioggetto per analisi quantitative e qualitative al microscopio ottico ed elettronico. Il laboratorio svolge un’intensa attività didattica indirizzata agli studenti dei corsi di laurea in geologia e a dottorandi. Inoltre, rappresenta un sostegno fondamentale per l'attività di ricerca nel campo della geologia del sedimentario, in particolare per la stratigrafia, la biostratigrafia, le ricostruzioni paleogeografiche e paleoclimatiche, e gli studi sulla maturità termica. L’attività del laboratorio per la sua peculiarità è conosciuta in ambito internazionale permettendo la collaborazione con numerose università e centri di ricerca nazionali ed internazionali.

Il laboratorio svolge anche prestazioni conto terzi regolamentate da un tariffario.

La strumentazione presente include due cappe chimiche aspiranti per la disgregazione chimica dei campioni di rocce (Fig. 1), una centrifuga per la concentrazione del residuo organico (Fig. 2), una bilancia di precisione, due bagni ad ultrasuoni per la ripulitura del residuo (Fig. 3), due mescolatori vortex per provette singole, un agitatore da tavolo e una piastra elettrica per l'incollaggio dei vetrini organici. Inoltre, il laboratorio è fornito di vetreria e plasticheria per il trasferimento e il trattamento del residuo.

Fig. 1 – Cappa chimica aspirante

Fig. 2 –Centrifuga per la concentrazione del residuo organico

Fig. 3 – Bagno ad ultrasuoni

Il laboratorio rappresenta un ambiente avanzato e completo per l'analisi delle rocce e dei microfossili. Il laboratorio è suddiviso in due locali distinti, entrambi dotati di una vasta gamma di strumentazioni. Si contano sette microscopi a luce trasmessa e riflessa per l'analisi di routine, oltre ad alcuni microscopi ad alta prestazione (due Leica DM4500 P e un Zeiss Axioplan) equipaggiati con fotocamere e telecamere video per la visualizzazione su ampi schermi. Recentemente è stato acquisito uno stage per la catodoluminescenza ottica, Megatron MK5 montato su microscopio Leica DM2700 P HC Pol configurato per luce trasmessa e riflessa. Questo strumento è dotato di una videocamera ad alta sensibilità Leica Flexcam C3 con software dedicato per l'acquisizione di immagini digitali in vari formati.
Nel laboratorio vengono impiegati metodi computazionali avanzati e software specializzati per l'analisi delle immagini. È anche fornito di una vasta gamma di testi e articoli scientifici.
La struttura fornisce anche risorse per la preparazione di tesi di laurea triennali e magistrali, nonché per i dottorati, e costituisce un supporto fondamentale per lo sviluppo di progetti di ricerca.
Il laboratorio svolge anche prestazioni conto terzi regolamentate da un tariffario.

Il laboratorio di si occupa della raccolta ed organizzazione di dati geologici e geofisici di superficie e di sottosuolo e della loro rappresentazione spaziale in mappa, in sezione ed in un ambiente tridimensionale.
In particolare, il laboratorio dispone di dati analogici e digitali relativi a:

1) topografia a diverse scale;
2) foto aeree e satellitari;
3) dati interferometrici;
4) cartografia geologica a diverse scale;
5) sondaggi a profondità da metriche a chilometriche (realizzati per scopi edili, industriali, strategici e scientifici);
6) dati geofisici di varia tipologia (es. sismici, sismologici, gravimetrici, elettrici, magnetici ed elettromagnetici, realizzati per scopi edili, industriali, strategici e scientifici).

I dati vengono analizzati e rappresentati per la costruzione di cartografia geologica con diverse applicazioni quali ad esempio la realizzazione della cartografia geologica nazionale (progetto CARG), cartografia applicata alla microzonazione sismica, cartografia geomorfologica e dei dissesti.

I dati di superficie vengono integrati con i dati di sottosuolo per la costruzione di modelli geofisici e geologici ai fini esplorativi e di ricerca nell'ambito della sismotettonica e della geologia del terremoto.

Il laboratorio dispone di strumenti classici per la fotointerpretazione (interpretazione di foto aeree e immagini satellitari), ma anche di software Geographic information system (GIS) per la gestione di dati territoriali (es. QGIS, GRASS) e di software per l'elaborazione, interpretazione, integrazione e modellazione dei dati geologici e geofisici (es. licenze accademiche di Move, Kingdom, Opendtect, Petrel, Decision Space, Claritas). A livello harware, il laboratorio è dotato di un maxischermo 55 pollici per la visualizzazione collaborativa dei dati, di un plotter per la stampa e scansione di layout di grande formato (es. A0) e di 9 workstations ad altre prestazioni dotate di doppio schermo.

Data and lab Hardware:

• Topographic and geologic maps at different scales: 1:10'000, 1:25000, 1:50000, 1:100'000;
• Wide database seismic reflection data and profiles (> n° 200 across Italy) at different scales and resolution;
• Gravimetric and magnetic datasets;
• Ground Penetrating Radar (GPR) datasets;
• n° 9 DELL workstations for data processing and interpretation (geophysics lab);
• n° 2 Plotters HP 1055 cm;
• n° 1 color printer;
• n° 2 b/n printers.

Equipment:

• n° 1 GPR system: Georadar Zond 12e - 2 channels; antennas: 37.5, 75, 150 (unshielded, dipole), 100, 300, 500, MHz (ground-coupled, shielded), 750 and 1000 MHz (air lunched, shielded), 1500 MHz (ground-coupled, shielded); shockproof Cart for 300/500 MHz antennas with n° 2 GNSS receivers TOPCON GR-5 with controller FC-336; n° 1 SurfacePro4 and a mini-pc with accessories;
• n°1 seismic unit DOREMI Sara with n°24 channels and n°24 4.5 Hz vertical and horizontal geophones;
• n°1 tern of 0,5 Hz geophones GEOBOX SARA;
• n° 1 GNSS receiver Topcon GR3-1;
• n° 1 GNSS receiver Topcon GRS-1;
• n° laser telemeter Trupulse 360B;
• n° 1 laser scanner FARO Focus^3D X Series;
• n° 1 FDR probe Delta-T Device: Profile probe (PR1 - 100 MHz);
• n° 1 drone Mavic 2 Dual
• n° 1 ISOMET 2114 instrument
• n° 1 MAE A5000 instrument
• n° 1 Ultrapyc 5000 helium pycnometer
• n° 2 GNSS receivers E-Survey, with dedicated controller and accessories

 Softwares:

• Geosoft GM-SYS (gravimetric and magnetic data modeling);
• COMSOL multi-physics (model and simulate any physics-based system);
• MERIDIANA and MERCURIO (acquisition and processing of GNSS data);
• GLOBAL MAPPER (GIS mapping);
• REFLEXW (processing and interpretation of geophysical data);
• PRISM 2.59 (processing and interpretation of GPR data);
• ZONDRES2D (2D processing and interpretation of electrical tomography data by resistivity and induced polarization);
• MATLAB and OCTAVE (numerical computations);
• SHEMAT (numerical simulation of flows in the hot water aquifers);
• QGIS, GRASS (open source, GIS);
• MOVE (modeling of the subsurface);
• STRATER 3 (reconstruction of the stratigraphy from wells data);
• KINDOM SUITE (interpretation of seismic reflection data);
• OPENDTECTPRO academic (interpretation of seismic reflection data);
• PETREL suite (interpretation of seismic reflection data);
• DECISION SPACE suite (interpretation of seismic reflection data);
• GLOBE CLARITAS suite (processing of seismic reflection data);
• PROMAX suite (processing of seismic reflection data);

SCENE, CLOUDCOMPARE, VRGS (point clouds).