Innovative numerical petrological methods for definition of metamorphic timescale events of southern European Variscan relicts via thermodynamic and diffusion modelling of zoned garnets
In questo lavoro sono stati sviluppati e applicati a due casi studio dei metodi innovativi di petrologia numerica, utilizzando diversi linguaggi informatici di programmazione (Model Builder; Python; Matlab), con l intento di studiare le proprietà chimico-fisiche delle rocce metamorfiche alla microscala. Tali metodi si sono rivelati utili per analizzare l'aspetto finale delle rocce metamorfiche, che sono spesso il risultato dei fattori di contro bilanciamento tra i processi di deformazione e di recovery , attraverso una migliore quantificazione dei parametri che definiscono la struttura della rocca (ad esempio, distribuzione delle dimensioni dei grani e dei minerali) così come dei volumi di roccia e delle composizioni specifiche effettivamente reagenti durante ogni fase dell evoluzione metamorfica. In questa prospettiva, è stato creato uno strumento di rilevamento dei bordi dei grani (cioè, Grain Size Detection - GSD) per tracciare automaticamente i confini dei grani e creare oggetti poligonali all interno di una piattaforma GIS (ossia un Geographic Information System), utilizzando scansioni ottiche dell intera sezione sottile come immagini di input. Tale strumento permette agli utenti di ottenere diverse informazioni dai campioni esaminati, come le superfici e le dimensioni dei grani visualizzate come mappe derivate. Queste mappe sono state poi integrate con le mappe di distribuzione mineralogica dell'intera sezione sottile classificate a partire dalle mappe a raggi X degli elementi, al fine di migliorare l'analisi della distribuzione dei grani suddividendoli per tipologia di minerale, sviluppando un ulteriore tool chiamato Min-GSD (Mineral-Grain Size Distribution). L'analisi delle immagini delle rocce alla microscala è stata ulteriormente migliorata introducendo una nuova tecnica di regressione multilineare all'interno di un precedente software di analisi delle immagini (cioè, X-ray Map Analyser - XRMA), al fine di calibrare le mappe a raggi X per ogni minerale identificato all interno del micro domino selezionato dalla sottile sezione. Questo miglioramento (chiamato Quantitative X-ray Map Analyser - Q-XRMA) ha permesso di calcolare: (a) la concentrazione elementale in una singola fase espressa in a.p.f.u; (b) le mappe delle frazioni dei componenti mineralogici che definiscono le potenziali zonature all interno dei minerali che presentano soluzioni solide. Inoltre, la classificazione attraverso questo nuovo metodo di uno o più micro domini per sezione sottile, in grado di descrivere la potenziale sequenza degli equilibri metamorfici riconosciuti, è potenzialmente utilizzabile per una migliore definizione delle composizioni di equilibrio che stanno alla base di una più robusta modellizzazione termodinamica, fornendo vincoli termobarici più affidabili. Questi vincoli termobarici sono stati qui convertiti per la prima volta in mappe PT (Pressione-Temperatura) mediante lo sviluppo di un componente aggiuntivo (cioè, Diffusion Coefficient Map Creator - DCMC) del software precedente di analisi di immagine (Q-XRMA), al fine di generare mappe dei coefficienti di diffusione dipendenti dalla composizione, integrando i diversi dati sperimentali di diffusione conosciuti in letteratura. Di conseguenza, è stato creato un Sistema Informativo Locale completo (LIS) per ogni minerale esaminato, che coinvolge i dati composizionali, le dimensioni dei grani, le quantità modali e i tassi cinetici, tutti potenzialmente utili per la determinazione delle durate degli eventi metamorfici. Tutti questi metodi sopra descritti possono essere considerati parte di una nuova disciplina "La Petromatica", qui definita per la prima volta come la scienza che integra nuove tecnologie informatiche con diversi settori tecno-scientifici atti alla rilevazione e alla gestione di dati mineralogici-spaziali che caratterizzano le rocce alla microscala.
Petromatics, image analysis, numerical petrology, petromatica, GIS, Calabria
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