Istituto di Geoscienze e Georisorse
ISTITUTO DI GEOSCIENZE E GEORISORSE (IGG)
L ’IGG ha sede all’area di ricerca del CNR di Pisa, e ha 5 unità operative
dislocate presso le Università di Torino, Pavia, Padova, Firenze e Roma
Nel 2011 i ricercatori IGG hanno pubblicato 94 articoli scientifici su
riviste internazionali ISI; 12 articoli su libri; 18 articoli su riviste nazionali
e 9 carte geologiche
Pisa Padova Firenze Pavia Torino Roma totale
Ricercatori 29 7 15 5 7 1 64
Tecnici 13 1 1 3 0 2 20
Amministrativi 4 1 1 1 1 1 9
Totale 46 9 17 9 8 4 93
Assegni/borse/
co.co.pro 14 1 2 17
Piattaforma analiticaIGG ha una serie di importanti strumentazioni e metodologie analitiche
all’avanguardia, che permettono studi geocronologici, geochimici e
applicazioni di rapporti isotopici come traccianti di processi naturali e antropici
Strumenti unici in Italia:
• SIMS (Secondary Ion Mass
Spectrometry);
• LA-ICP-MS (Lasr Ablation-Inductively-
Mass Spectrometer);
• Ar-Ar laserprobes Mass Spectrometry
Metodologie analitiche uniche:
• In situ analisi di elementi in
tracce(REE, LILE, HFSE), elementi
leggeri (H, Li, Be, B) e volatili (F, Cl,
OH);
• Laser ablation U-Th-Pb and Ar-Ar
geocronologia;
• Laser fusion H, O determinazioni
di rapporti isotopici
• Boron isotope su matrici semplici e
complesseAltri importanti strumenti
• 3 spettrometri di massa per isotopi
stabili
• 4 spettrometri ad ionizzazione termica;
• spettrometro per gas nobili
• 2 EMP (microsonde elettroniche)
• Clean labs (classe 100 e 1000)
Metodologie routinarie:
•Determinazioni isotopiche di D,
He, C, N, Sr, Nd e Pb;
•Misure di tritio
Geodinamica ed della litosfera continentale:
Tettonica attiva e Geomorfologia
Cartografia e sistemi informativi territoriali
Ricostruzione dell’evoluzione geodinamica di Alpi e Appennini sulla base di studi strutturali, stratigrafici
e geologici,
Ricostruzione dei vari stadi di evoluzione dei rift oceanici e continentali
Rift africano orientale
Mar Rosso
Oceano Atlantico
Rift
valley
Bacino oceanico
giovane
Bacino oceanico
evoluto
Carte Geologiche e banche dati geologiche
Carte lito-tecniche
Carte di permeabilità
Carte geomorfologiche
Geochimica del sistema terra e sua evoluzione nel tempo:
Evoluzione temporale dei processi geologici
Evoluzione geochimica dei sistemi terrestri(astenosfera, litosfera, idrosfera, atmosfera)
Età in situ U–Pb su
monazite di una mylonite
(north Victoria Land,
Antarctica)
Tempo dei processi geologici
in situ età 40Ar–39Ar di una
mica bianca di un
micascisto(north Sardinia,
Italy)
Age±2 (Ma)
Age±2 (Ma)
Determinazioni di elementi in tracce e maggiori in situ usando SIMS e EMP
0.703483
0.703522
0.703609
6 mm
Valore ottenuto con
la lisciviazione
87Sr/86Sr (WR)= 0.703615
2001 2004
WR
CPX
Leachedsol.
Monitoraggiogeochimico ed isotopicodi vulcani: Mt. Etna eruzione 2001-2004
Caratterizzazione di magmi e fluidi nelle zone di subduzione
B≈30 ppm
11B≈+6‰Altered
Oceanic Crust
B≈10-200 ppm
11B≈ 0 - +12‰
MORBB≈1-2 ppm
11B≈-4‰
Seawater
B≈4.6 ppm
11B≈+40‰
B≈2 ppm
11B≈-6‰
Cross-Arc Variation
forearc
serpentinitesB≈3-10 ppm
11B≈10-18‰
Studi di base di minerali costituenti le rocce:HT : transizioni di fase, espansione termica, ordine-disordine,
etc.
HP: compressibilità, equazioni di stato, comportamento
elastico, etc.
-ln
Kd
) Mg(M) (MFe) Mg(M) (MFeentodisordinam
oordinament
2112 22
Monitoraggio
e studi di
inertizzazione
di asbesti.
Territorio, rischi geologici ed ambientali:
Impatto ambientale antropico (discariche,grandi opere e ambienti lacustri ed alluvionali)
Rischio geologico (monitoraggio ambientale aifini della prevenzione sismica e vulcanica)
1
10
100
1000
10000
10 100 1000 10000
triz
io (
U.T
.)
cloruri (mg/l)
TRIZIO VS. CLORURI
Determinazioni di componenti chimici e rapporti isotopici di elementi per lo studio dell’inquinamento in acque superficiali, suoli e particolato atmosferico.
1 1.05 1.1 1.15 1.2 1.25 1.3206Pb/207Pb
1.9
2
2.1
2.2
2.3
20
8P
b/20
6P
b
Materiale geologico siciliano
Materiale geologico on-site
Surnatante
Benzine rosse
Greggio GelaMissouri
Broken Hill
Benzine rosse
Greggio di Gela
Acque contaminate
Surnatante
2.28
2.38
2.48
2.58
0.95 1.00 1.05 1.10 1.15 1.20 1.25 1.30 1.35
Rocce
2.45
2.47
2.49
1.17 1.19
Roma 1998
Livorno 2007 (PM10)
Venezia 1998
Sweden
Piombo usato nelle benzine
206Pb/207Pb
208Pb/207Pb Inquinamenti di Pb in suoli ed atmosfera
SUOLI
Gli isotopi del piombo traccianol’inquinamento delle acque da parte degliIdrocarburi e gli inquinamenti atmosferici
Metodologie atte alla misura di emissioni gassose diffuse in differenti contesti (discariche, aree fumaroliche, siti di stoccaggio di CO2 e CH4, etc.).
Waste disposal of Legoli
(Pisa)
Vulcano Island
Monitoring of CO2 and CH4diffuse emission
Determinazione dei flussi emissivi di metano e CO2, da discariche RSU. Attività effettuata su 10 discariche
toscane
Le mappe di flusso consentono interventi sulla copertura e la
captazione del biogas
Previsione e mitigazione degli effetti dei cambiamenti climatici:
Confinamento dell’anidride carbonica nelsottosuolo
Paleoclima (ricostruzione delle condizioniclimatiche nei tempi geologici e cause dei lorocambiamenti)
Studio di analoghi
naturali si sequestro
di CO2 profonda: I
depositi di magnesite
della Toscana
Studio di analoghi
naturali di sequestro
di CO2
atmosferica:
carbonatazione dei
depositi della
miniera di rame di
Montecastelli
Progetto Respira – Sequestro mineralogioco
della CO2 in rocce serpentinitiche della
Toscana
Project ZET – Zero Emission Tuscany
LL08
1
Ricostruzioni paleoclimatiche e paleoambientali attraverso gli archivi naturali
Carote lacustri e marine SpeleotemiRocce idrotermalizzate
Individuazione delle risorse naturali per uno sviluppo sostenibile (Georisorse):
Risorse Geotermiche ed acque termali
Georisorse minerarie e materiali lapidei
Risorse idriche (prospezione e conservazione)
CISS formazioni porose
• Definizione della geometria e dei
confini degli acquiferi e caratteristiche
del substratoe della copertura.
• Caratterizzazione idrogeologica e
geochimica.
CISS in formazioni fratturate(16)
• Definizione, estenzione e profondità
degli acquiferinel sottosuolo
• Caratterizzazione idrogeologica e
geochimica.
Risorse Idriche (Corpi Idrici Sotterranei Significativi)
B mg/l
d11B = +12‰
d11B = +10‰
d11B = -7‰
Tracciamento delle sorgenti di
metalli preziosi (isotopi del Pb)
Es. Deposito Paleozoico di oro in
Sardegna
Dini et al., 2005; Mineralium Deposita
Arsenopyrite
quartz
gold
Magnetotelluric
a e idrologia
-20 -15 -10 -5 0 5
d13C in CO2 (0/00 vs. PDB)
Minissale et al. (1997a)
Minissale et al. (1997b)
Panichi & Tongiorgi (1975)
Nuti et al. (1980)
Radicondoli-Montieri
deep wells
Mantle range
(Kyser, 1986)Organic matter
(Craig, 1963)
Marine limestone
(Craig, 1963)
Geochimica e geochimica isotopica
MODELLO GEOLOGICOMODELLO
TERMO-FLUIDODINAMICO
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200Potencia (MW)
0
0.1
0.2
0.3
0.4
Fre
cu
en
cia
Re
lativa
MW
Valutazione potenziale – Ubicazione pozzi
-8 -6 -4 -2 0 2 4 6 8 10
d18O (0/00 vs. SMOW)
-60
-50
-40
-30
-20
-10
0
10
d2H
(0/ 0
0 v
s.
SM
OW
)
MMW GMW
SMOW
RAD30A
RAD30BIS
MONT2AMONT2
RAD34A
cold and thermal springs(*)
ANDESITICWATER
LMW
18O-shift
TR17ATR17TR18depth b.g.l.(m) 0
500
1000
2500
calcite+quartz+chlorite
epidote+albite+quartz+/-chlorite
clay minerals+calcite+quartz+/-chlorite
calcite+quartz+chlorite +/-epidote+/-albite
1500
2000
circulation loss
core-samples
17B
18A
10 m
Fluid inclusions
National Geothermal Database
EERA - European Energy Research Alliance- Joint
Programme on Geothermal Energy.
GEOthermal ERA NET -
Il potenziale geotermico in Europa continentale è stimato a circa 50.000 MW, ma solo in
Italia, Islanda e Portogallo si producono circa 1.400 MW. La comunità europea auspica una
produzione di energia elettrica da fonti geotermiche di 5-6.000 MW nel 2020 e 15-30.000
MW nel 2030.
Il piano d'azione europeo prevede: 30% di riduzione della CO2, 20% risparmio energetico,
20% energie rinnovabili e 10% di biocarburanti.
EERA e ERA NET coinvolgono 14 istituzioni europee per la ricerca
geotermica che intendono contribuire al raggiungimento degli obiettivi europei sull’energia.
Le attività sono divise in 5 sub programmi:
1) Valutazione delle risorse;
2) Accesso e ingegneria del serbatoio
3) Processo di ingegneria e progettazione dei sistemi di alimentazione
4) Funzionamento e di gestione dei sistemi geotermici
5) Sostenibilità, Ambiente e quadro normativo.
• Intelligent Energy – Europe (IEE)
Develop Geothermal Electricity in Europe to have a renewable energy mix
• Acronym: GEOELEC
Il consorzio copre 7 Stati membri dell'UE (Belgio, Francia, Spagna, Germania, Olanda, Italia, Grecia), più Islanda.
L'obiettivo di GEOELEC è quello di convincere i responsabili delle decisioni delgrande potenziale di energia geotermica in Europa. Stimolare le banche e gliinvestitori al finanziamento di impianti ad energia geotermica e attrarre potenzialiinvestitori, come le compagnie petrolifere, del gas e utilities elettriche ad investirenell’energia geotermica.
Atlante Geotermico
(Progetto del DTA-CNR)
• Prevede l’aggiornamento delle informazioni relative a sistemi idrotermali accertati e
quelli identificati su base geologica e geodinamica, sistemi idrotermali a bassa
permeabilità resi produttivi mediante stimolazione e reiniezione oltre che a ridurre le
emissioni climalteranti.
• L’Atlante Geotermico si accompagna alla strutturazione delle informazioni disponibili
in banche dati consultabili via web.
• Sono previsti studi per la valutazione degli aspetti ambientali legati all’uso delle risorse
geotermiche e la promozione di tecnologie più pulite a basse emissioni di carbonio.
I paesi con le più grandi opportunità Geotermiche in America Latina e nei Caraibi.
Grazie per l’attenzione
Italia-America Latina:Insieme verso il futuro
The skills acquired in geothermal are also currently used for studying theprocesses of greenhouse gases storage
• ULTimateCO2 – Undestanding the lon-term fate of geologically stored CO2
(FP7- Energy)
ULTimateCO2 is focused to significantly advance our knowledge of specific
processes that could influence the long-term fate of geologically stored CO2
and yield validated tools for predicting long-term storage site performance
Principali attività di ricerca dell’IGG
Individuazione di risorse naturali per uno sviluppo sostenibile (georisorse)• Risorse geotermiche e acque termali
• Georisorse minerarie e materiali lapidei
• Risorse idriche (prospezione e conservazione)
Territorio, rischi geologici e ambientali• Impatto ambientale antropico (discariche, grandi opere e ambienti lacustri ed alluvionali)
• Rischio Geologico (monitoraggio ambientale ai fini della prevenzione sismica e
vulcanica)
Previsione e mitigazione degli effetti dei cambiamenti globali• Confinamento dell’anidride carbonica (CO2) nel sottosuolo
Geodinamica ed evoluzione della litosfera continentale• Tettonica attiva e geomorfologia
• Cartografia e Sistemi Informativi Territoriali
Geochimica del sistema Terra e sua evoluzione nel tempo• Evoluzione temporale dei processi geologici
• Evoluzione geochimica dei sistemi terrestri (astenosfera, litosfera, idrosfera, atmosfera)
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