Il laboratorio di Microtomografia ai raggi X computerizzata dell'Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia si occupa dello studio di fenomeni naturali in contesti di rischio vulcanico e sismico (meccanismi di vescicolazione, cristallizzazione e frammentazione magmatica, propagazione di fratture, circolazione di fluidi, processi di alterazione, ecc.). Presente all'interno dell'Osservatorio Vesuviano di Napoli (OV-INGV), è coordinato dalla ricercatrice Lucia Pappalardo, alla quale abbiamo chiesto:
Cosa è la microtomografia?
“Tomos” in greco significa tagliare, sezionare, e la tomografia è appunto una tecnica per effettuare tagli virtuali in un oggetto attraverso l’uso dei raggi X per metterne in evidenza la struttura interna.
Come funziona?
La microtomografia è una tecnica molto simile alla TAC che si fa in ospedale: tuttavia, mentre nella TAC il paziente è fermo e le sorgenti di raggi X ruotano, nel caso della microtomografia a raggi X computerizzata il detector e la sorgente sono fissi e a muoversi è il campione, montato su uno stage di rotazione. A diversi step di rotazione, in modo regolare, vengono acquisite delle radiografie (proiezioni) dell’oggetto con un detector digitale e l’insieme delle proiezioni (sinogramma) viene elaborato mediante algoritmi matematici per ricostruire un’immagine virtuale tridimensionale del campione.
Si utilizza il termine micro perché parliamo di misurazioni microscopiche?
Si parla di microtomografia proprio perché la risoluzione spaziale è dell’ordine della frazione di micron fino ad alcune decine di micron, mentre nella TAC la risoluzione è della frazione del millimetro.
Che utilizzo viene fatto nelle Geoscienze?
La microtomografia a raggi X (micro-ct) applicata alle geoscienze consente lo studio qualitativo e quantitativo della struttura interna di rocce e altri geomateriali; nell'ultimo decennio, infatti, questa tecnica è diventata una parte essenziale della ricerca in diversi settori (geologia planetaria, giacimenti minerari e petroliferi, idrogeologia, sedimentologia, geologia strutturale, geologia ambientale, ecc.). Uno dei vantaggi di questa tecnica è la possibilità di studiare le caratteristiche interne delle rocce fino ad altissima risoluzione (ad esempio orientamento e distribuzione di fratture, pori, grani, minerali, strutture sedimentarie, fossili, inclusioni fluide, ecc.) senza danneggiarle.
Quali sono le priorità della vostra attività di ricerca?
Molto importante in quest’ambito è la determinazione della microstruttura (porosità, permeabilità, forma e distribuzione di cristalli e vescicole, ecc.) delle rocce vulcaniche, in quanto i parametri tessiturali determinati consentono di investigare i meccanismi e i tempi di degassamento e cristallizzazione magmatica che accompagnano l’apertura e propagazione dei condotti vulcanici prima delle eruzioni. La comprensione di questi processi è fondamentale per meglio interpretare i fenomeni geochimici e geofisici registrati in superficie dalle reti di monitoraggio durante le crisi pre-eruttive.
Foto – Lucia Pappalardo a lavoro nel laboratorio di Microtomografia ai raggi X computerizzata