Ambito della ricerca: GEO/07 e GEO/09 Petrografia applicata

Tema della ricerca: Ricerche di petrografia applicata relative alla caratterizzazione di pietre ornamentali

Componenti:Alessandro Borghi, Daniele Castelli, Anna D’Atri, Giovanna Dino, Lorenzo Mariano Gallo (MRSN), Luca Martire, Gloria Vaggelli (CNR)

Descrizione della ricerca:Questo tema di ricerca è rivolto al censimento e alla caratterizzazione delle numerose pietre ornamentali estratte sul territorio piemontese, con particolare riguardo a quelle provenienti dal settore alpino. Tale studio ha lo scopo di determinare la composizione, provenienza e stato di conservazione di pietre ornamentali impiegate nella realizzazione di importanti edifici di carattere storico, con particolare riguardo ai marmi bianchi per i quali mancano dati scientifici di dettaglio. In particolare si prevede la realizzazione di una banca dati completa sulle rocce piemontesi utilizzate negli edifici storici e contemporanei più significativi della città di Torino, completa di nome della roccia (commerciale e scientifico), ubicazione del sito estrattivo di provenienza, principali impieghi in edifici e monumenti, descrizione macroscopica e microscopica, illustrata da ampio corredo iconografico. La seconda parte della ricerca è rivolta alla caratterizzazione petrografica e la valorizzazione scientifica di reperti lapidei provenienti dalle collezioni esposte presso il Museo delle Antichità Egizie di Torino, confrontandole con campioni di roccia prelevati negli antichi siti di cava in Egitto. Questo ha portato ad una aggiornata e corretta attribuzione petrografica dei reperti lapidei conservati presso i locali dello Statuario del Museo di Torino In particolare è stata caratterizzata dal punto di vista petrografico e minerochimico la statua del Faraone Ramesse II, simbolo del Museo, che è risultata essere costituta da una tonalite mesocrata. Il confronto con campioni di cava ha permesso di definire con una buona attendibilità l’area di provenienza di questa roccia, corrispondente alle antiche cave situate a Sud di Assuan. E’ stata inoltre svolto uno studio minero-petrografico della “Pietra Bechken”, una delle varietà di roccia ornamentale più pregiate utilizzate nell’Antico Egitto, le cui cave storiche sono situate lungo lo Wadi Hammamat.

Laboratori del DST utilizzati:

Microscopia ottica, microscopia elettronica con annessa microanalisi.

Prodotti della ricerca:

• BORGHI A., CALLEGARI E., CASTELLI D., D’AMICONE E., FIORA L., VAGGELLI G. & VIGNA L. (2006): Le belle pietre d’Egitto. In: Riflessi di Pietra, l’Antico Egitto illuminato da Dante Ferretti. 151 pp, Skirà ed., Milano.

• BORGHI A., VAGGELLI G., D’AMICONE E., FIORA L., MASCHALI O., SHALABY BAND & VIGNA L. (2007): Bekhen stone artifacts in the egyptian Antiquity Museum of Turin (Italy): a minero-petrographic study. Bull. Tethys Geol. Soc., 2, 57-66 Cairo University, Giza, Egipt

• BORGHI A. (2010): Bacini estrattivi italiani di interesse storico: i materiali lapidei delle Alpi Occidentali. Atti della Scuola estiva “I materiali lapidei: tra georisorse e Beni Culturali”. Letture di Georisorse, II, 39-51

• M. SERRA, A. BORGHI, E. D’AMICONE, L. VIGNA, G. VAGGELLI (2010): Black and Red Granites in the Egyptian Antiquity Museum of Turin: a minero-petrographic and provenance study, Archaeometry, 52, 962-986

• A. BORGHI, E. D’AMICONE, M. SERRA, G. VAGGELLI, L. VIGNA (2011): Ramses II In Majesty, Symbol Of The Egyptian Antiquity Museum Of Turin, Italy: A Minero-Petrographic Study. In: Memmi Turbanti (ed): “Proceedings of the 37th International Symposium on Arcaeometry”, 193 – 198. Springer Verlag, Berlin Heidelberg

• A. BORGHI, A. D’ATRI, L. MARTIRE, D. CASTELLI, E. COSTA, G. DINO, S.E. FAVERO LONGO, S. FERRANDO, L.M. GALLO, M. GIARDINO, C. GROPPO, R. PIERVITTORI, F. ROLFO, P. ROSSETTI, G. VAGGELLI (2013) Fragments of the Western Alpine chain as historic ornamental stones in Turin (Italy): a new geotouristic approach for the enhancement of urban geological heritage. Geoheritage, 6, 41-55.

• BORGHI A. (2014) Caratterizzazione petrografica e valorizzazione del costruito storico e contemporaneo di Torino. Geologia dell’ambiente, suppl. 1, 16-24

• G PORETTI, A. BORGHI, A. D’ATRI, G. DINO, L. MARTIRE, S. E. FAVERO LONGO, R. PIERVITTORI (2014): The stone bridge on the Po river at Turin (NW Italy): a scientific dissemination approach for the development of urban geological heritage. In: “Proceedings of the IAEG XII Congress”, G. Lollino et al. (eds.), Engineering Geology for Society and Territory – Volume 8, 207-211. © Springer International Publishing Switzerland 2015

• V. BERRA, A. BORGHI, A. D’ATRI, G.A. DINO, L.M. GALLO, E. GIACOBINO, L. MARTIRE, G. MASSARO, G. VAGGELLI, C. BERTOK, D. CASTELLI, E. COSTA, S. FERRANDO, C. GROPPO, F. ROLFO. (2013): Stone materials employed for monumental buildings in the historical centre of Turin (NW Italy): architectonical survey and petrographic characterization of Via Roma. Pereira, D., Marker, B. R., Kramar, S., Cooper, B. J. & Schouenborg, B. E. (eds) Global Heritage Stone: Towards International Recognition of Building and Ornamental Stones. Geological Society, London, Special Publications, 407, http://dx.doi.org/10.1144/SP407.20

Referente del gruppo: prof. Alessandro Borghi

Schema geologico dell’Egitto, con indicazione dei principali siti di cava storici

Microfotografia mediante microscopio ottico a luce polarizzata in modalità a solo polarizzatore (in alto) e a polarizzatori incrociati (in basso) della tonalite egiziana in cui è scolpita la statua di Ramesse II conservata presso il Museo delle Antichità Egizie di Torino. QTZ = quarzo, PL = plagioclasio, BT = biotite, ANF = anfibolo

Schema geologico e siti di estrazione delle pietre ornamentali utilizzate nella costruzione della nuova Via Roma provenienti delle Alpi Occidentali (da Fiora et al., 2002, modificato).LEGENDA: 1) Depositi pleistocenici e quaternari della Pianura Padana; 2) Bacino Terziario Piemontese; 3) Appennino settentrionale; 4) Dominio Sudalpino; 5) Zona del Canavese; 6) Dominio Austro-Alpino; 7) Falda Piemontese Esterna; 8) Falda Piemontese Interna; 9) Unità pennidiche superiori (“Massicci Cristallini Interni” del Monte Rosa, Gran Paradiso e Dora Maira); 10) Zona Brianzonese; 11) Unità Pennidiche Inferiori dell’Ossola-Ticino; 12) Dominio Elvetico; 13) Linee tettoniche: LC = Linea del Canavese; LCE = Linea del Canavese Esterna; LCI = Linea del Canavese Interna; FP = Fronte Pennidico; LS = Linea del Sempione; VV = Linea Villalvernia-Varzi; RF = Linea di Rio Freddo; SV = Linea Sestri-Voltaggio. BACINI ESTRATTIVI: A) Serizzo Antigorio; B) Granito nero di Anzola; C) Graniti dei Laghi (Alzo, Baveno, Montorfano, Mottarone, Roccapietra); D) Sienite della Balma; E) Diorite di Vico Canavese; F) Verde Cesana; G) Pietra di Malanaggio; H) Pietra di Luserna; I) Quarzite di Barge; L) Bardiglio di Moncervetto;M) Verde Roja; N) Pietra di Finale.

Rilievo architettonico e caratterizzazione petrografica dell’isolato Sant’Emanuele di Via Roma a Torino.

Ambito della ricerca: GEO/07 e GEO/09 Petrografia applicata

Tema della ricerca: Ricerche microanalitiche multistrumentali per la determinazione degli elementi in tracce in minerali: applicazioni ai Beni Culturali

Componenti: Alessandro Borghi, Debora Angelici, Roberto Cossio, Gloria Vaggelli (CNR), Alessandro Lo Giudice (Dip. Fisica), Alessandro Re (Dip. Fisica)

Descrizione della ricerca:Questo tema di ricerca comporta un approccio microanalitico multistrumentale (SEM) - (EPMA) - (PIXE) e (CL) per confrontare ed interpretare la distribuzione tra elementi maggiori, minori ed in tracce in singoli cristalli di fasi mineralogiche allo scopo di risolvere alcuni problemi di petrografia applicata al campo delle pietre ornamentali In particolare, la micro-PIXE (Proton Induced X-ray Emission) combina l’opportunità di produrre analisi quantitative di elementi presenti in basse concentrazioni (< 10 ppm) con una risoluzione

spaziale elevata (10 micron). Questa tecnica ha, quindi, grandi potenzialità nel campo delle Scienze della Terra, sebbene fino ad ora sia stata poco applicata. La prima parte di questo tema di ricerca è rivolto al censimento e alla caratterizzazione delle numerose pietre ornamentali estratte sul territorio italiano, con particolare riguardo ai marmi bianchi provenienti dal settore alpino che ha permesso di produrre un data base completo dei marmi bianchi piemontesi, utile per definire la varietà di marmo utilizzata in reperti archeologici ed architettonici. Tale studio ha quindi permesso di determinare la composizione, provenienza e stato di conservazione di pietre ornamentali impiegate nella realizzazione di importanti edifici di carattere storico, come ad esempio la Porta Praetoria di Aosta e le stele megalitiche di età preistorica del sito archeologico di Saint-Martin-de Corléans (Aosta).Recentemente si è iniziato anche ad applicare le stesse metodologie per la caratterizzazione e discriminazione di reperti archeologici in lapis lazuli provenienti da collezioni museali. In particolare la diversa concentrazione di alcuni elementi in traccia (Ni, Cu, Se) contenuti all’interno della pirite, un minerale accessorio del lapis lazuli, che hanno permesso di discriminare tra le diverse zone di provenienza del lapis lazuli (Afghanistan, Cile, Pamir, Siberia). Altri parametri discriminativi sono risultano essere i tenori in Ti, V, Cr e Mn nel diopside e del Ba nel K-feldspato

Laboratori del DST utilizzati: Microscopia ottica, microscopia elettronica con annessa microanalisi, micro-fluorescenza, catodoluminenscenza

Prodotti della ricerca:

• VAGGELLI G., BORGHI A., COSSIO R., FEDI M., FIORA L., GIUNTINI L., MASSI M. & OLMI F., (2005): Combined micro-PIXE facility and monochromatic Cathodoluminescence spectroscopy to coloured minerals of “Natural Stones”: an example from amazonite. X-ray Spectrometr., 34, 345-349. Chichester

• VAGGELLI G., BORGHI A, CALUSI S., COSSIO R., GIUNTINI L. & MASSI M. (2008): Micro-PIXE Determination of Zr in Rutile: An application to geothermometry of high-P rocks from the Western Alps (Italy). X- Ray Spectrometry, 37, 146-150. Chichester

• BORGHI A., FIORA L., MARCON C. & VAGGELLI G. (2009): The Piedmont white marbles used in Antiquity: An archaeometric distinction inferred by a mineropetrographic and C-O stable isotope study. Archaeometry, 51, 913-931

• SERRA M., APPOLONIA L., BORGHI A., DE LEO S., (2012) A petrographic study of the antropomorphic stelae from the Megalithic Area of Saint-Martin-de Corléans (Aosta, Northern Italy), In: Historical Technology, Materials and Conservation: SEM and Microanalysis, Meeks N., Cartwright C., Meek A., Mongiatti A. (Eds), Archetype publications, 224 pp

• D. ANGELICI, A. LO GIUDICE, A. RE, E. MAUPAS, A. BORGHI, S. CALUSI, N. GELLI, L. GIUNTINI, M. MASSI, G. PRATESI (2012) Petrographic characterisation of lapis lazuli for a provenance study and first measurements on a few artworks belonging to the “Collezione Medicea” Atti III Congresso Nazionale di Archeometria ISBN 9788855531665

• A. RE, D. ANGELICI, A. LO GIUDICE, E. MAUPAS, A. BORGHI, S.CALUSI, N. GELLI, L. GIUNTINI, M. MASSI, G. PRATESI, L.M. GALLO (2013) New markers to identify the provenance of lapis lazuli: trace elements in pyrite by means of microPIXE. Applied Physics A, 111, 69-74

• APPOLONIA L., FRAMARIN P., BORGHI A., DA PRA V. (2013) Caratterizzazione minero-petrografica di marmi policromi provenienti da contesti urbani di Augusta Praetoria. Bollettino della Soprintendenza per i beni e le attività culturali, Regione autonoma della Valle d’Aosta, 9, 40-45.

• VAGGELLI G., SERRA M., COSSIO R., BORGHI A. (2014) Italian white marbles: inferences from trace elements for provenance determination of archaeological finds. International journal mineralogy, Volume 2014, 11 PP, Article ID 217916.

• RUBINETTO V., APPOLONIA L., DE LEO S., SERRA M., BORGHI A. (2014) A petrographic study of the anthropomorphic stelae from the Megalithic Area of Saint-Martin-de-Corléans (Aosta, Northern Italy), Archaeometry, 56, 927-950

• MARENGO A., BORGHI A., CADOPPI P., COSTA E. (2014) The Busca Onyx: an historical ornamental stone from Piedmont. ). In: “Research and preservation of ancient mining area” IES Yearbook, 289-299. Silvertant ed., Valkenburg

Referente del gruppo : Alessandro Borghi

Contenuto degli elementi in traccia in cristalli di pirite misurato misurato mediante il sistema micro-PIXE AN2000 installato i laboratori LNL di Legnaro (in nero) e la linea di microfascio del laboratorio LABEC di sesto fiorentino (in bianco). I punti rappresentanosingole misurazioni (± 1 deviazione standard); le colonne colorate forniscono un'idea della dispersione sperimentale dei punti

Immagini a elettroni retro diffusi ottenute mediante microscopia elettronica che mostrano gli aspetti tipici della microstruttura dei marmi piemontesi: (A) Ornavasso; (B) Crevola, (C), Pont Canavese, (D) Foresto, (E) Chianocco, (F), Prali, (G) Brossasco, (H) Garessio. Bar = 1 mm per tutti i campioni ad eccezione di Garessio.

Documentazione fotografica della stele antropologiche provenienti dall'area megalitica di Saint-Martin-de-Corléans (Valle d'Aosta, Italia settentrionale). A: esempio di stele antica (Stele n 13, marmo impuro lamellare.); B: esempio di stele evoluta (Stele n 30, in marmo massiccio a livelli di silicati).

Schema geologico del settore centrale della Valle d'Aosta con i siti di cava presunti da cui provengono i materiali utilizzati per la realizzazione delle stele antropomorfe di di Saint-Martin-de-Corléans (Valle d'Aosta) (modificato da Elter, 1987; Malusa, 2004; De Giusti et al, 2004.). Legenda: A) depositi quaternari; B) Dominio Austroalpino: 1. Zona di Roisan, 2. Falda Dent Blanche, 3. Falda del Mont Mary , 4. Falde del Mont Emilius e Aguilles Rouge; C) falda del Gran Paradiso, D) Fascio di Cogne, E) Zona Piemontese derivante dalla chiusura dell'oceano mesozoico: 1. Zona Zermatt-Saas, composto da frammenti di litosfera oceanica eclogitizzata, 2. Zona del Combin, costituita da unità ofiolitiche in facies scisti blu e sottili unità di copertura, denominata Zona Aouilletta nella zona a ovest di Aosta, 3. Corpi principali di metabasiti in facies scisti verdi (prasiniti), anfiboliti e eclogiti, F) Falda del sistema Medio Penninico del Gran San Bernardo (Brianzonese): 1. Zona Brianzonese Esterna, 2. Zona Brianzonese Interna; G) Unità Houillère permo-carbonifera; H) Zona Sion – Courmayeur.