• analisi XRD
• Campo Geotermico di Larderello-Travale
• deposito fumarolico
• incrostazioni
• mineralizzazioni
• solfati.
• sublimati

RIASSUNTO
Le fumarole sono luoghi accessibili dove i gas vulcanici, che trasportano elementi e composti chimici, possono essere studiati. Sono punti o aree della superficie terrestre che scaricano acqua sottoforma di sostanza volatile (gas e/o vapore) e sono eventualmente associate ad altre specie chimiche a temperature superiori a quelle ambientali. Il processo di formazione di minerali può essere osservato nelle fumarole, in condizioni di spazio e tempo ristretti dove i gas caldi emanati depositano continuamente minerali/composti. I gas rilasciati sono ricchi in componenti volatili come H₂O, CO₂, SO₂, H₂S, HCl, HF, H₂, CH₄ e CO soprattutto in campi a vapore dominante. Le differenze nella distribuzione delle concentrazioni di questi costituenti sono legate al loro frazionamento durante il degassamento e alla temperatura delle fumarole. La mineralizzazione di una fumarola e di un campo fumarolico in generale è la conseguenza di processi chimico-fisici complessi in quanto avviene in un sistema aperto con alta energia cinetica, alto tasso di trasporto di massa e soggetto a condizioni costantemente fluttuanti. In particolare, la condensazione e la sublimazione della fase gassosa svolgono un ruolo fondamentale nella composizione della fase gassosa stessa emessa in superficie, ma anche nei prodotti associati, come la composizione e l’estensione delle zone di alterazione e l’associazione mineralogica relativa ai depositi fumarolici. Il termine sublimato è utilizzato per definire i minerali formati dalla deposizione diretta da gas, mentre con il termine incrostazione sono identificati i minerali prodotti da gas condensato e poi raffreddato. L’ azione diretta da parte dell’acido solforico, formatosi per ossidazione da parte dell’ossigeno atmosferico dell’acido solfidrico, determina una profonda lisciviazione (weathering) delle rocce attraversate dal fluido che si arricchisce in elementi chimici che sotto determinate condizioni chimico-fisiche precipitano formando minerali. Lo studio si è concentrato sulla caratterizzazione mineralogica di mineralizzazioni incrostanti associate al geosito fumarolico di Sasso Pisano-Monterotondo Marittimo. L’area di studio ricade all’interno del campo geotermico di Larderello-Travale (LTGF = “Larderello-Travale Geothermal Field”) in Toscana meridionale, uno dei pochissimi sistemi geotermici a vapore surriscaldato presenti al mondo. Una campagna di campionamento, condotta tra marzo e luglio 2022, ha permesso di raccogliere campioni da diverse bocche fumaroliche distribuite lungo l'intero deposito. La scelta dei punti di campionamento è stata effettuata in modo sistematico, suddividendo il deposito in sezioni con lo scopo di campionare l’intero deposito. I campioni raccolti sono stati sottoposti ad analisi diffrattometrica a raggi X per polveri, utilizzando un diffrattometro Bruker D2 Phaser operante in geometria Bragg-Brentano in dotazione presso il laboratorio a raggi X nel Dipartimento di Scienze della Terra dell’Università di Pisa. Le analisi hanno permesso di identificare una varietà di minerali appartenenti a otto classi principali: elementi nativi, solfati, solfuri, silicati, carbonati, fosfati, nitrati e ossidi. I minerali contenuti nelle fumarole si formano come sublimati diretti, dovuti a variazioni di temperatura o di composizione dei gas, attraverso reazioni gas-solido, attraverso assimilazioni di composti gassosi o lisciviazione di solidi, attraverso reazioni indotte dalla temperatura (reazioni minerali, transizioni di fase, disidratazione), attraverso l’azione dell’acqua o del vapore (idratazione o dissoluzione) o per cristallizzazione da soluzioni. I risultati ottenuti hanno evidenziato una correlazione tra la composizione mineralogica delle mineralizzazioni incrostanti e la temperatura delle fumarole. In particolare, i processi di condensazione e sublimazione dei fluidi idrotermali sono risultati fondamentali per la formazione dei minerali rinvenuti. Questa ricerca fornisce nuovi dati sulla mineralogia delle mineralizzazioni incrostanti che si formano nelle fumarole geotermiche.

ABSTRACT
Fumaroles are accessible places where volcanic gases, carrying elements and chemical compounds, can be studied: they are points or areas of the Earth's surface that discharge water in the form of a volatile substance (gas and/or steam) and are possibly associated with other chemical species at temperatures higher than ambient temperatures. The process of mineral formation can be observed in fumaroles, under conditions of restricted space and time where hot gases emitted continuously deposit minerals/compounds. The gases released are rich in volatile components such as H₂O, CO₂, SO₂, H₂S, HCl, HF, H₂, CH₄ and CO, especially in vapor-dominated fields. The differences in the distribution of the concentrations of these constituents are linked to their fractionation during degassing and to the temperature of the fumaroles. The mineralization of a fumarole and of a fumarole field in general is the consequence of complex physicochemical processes as it occurs in an open system with high kinetic energy, high mass transport rate and subject to constantly fluctuating conditions. In particular, the condensation and sublimation of the gas phase play a fundamental role in the composition of the gas phase itself emitted on the surface, but also in the associated products, such as the composition and extent of alteration zones and the mineralogical association related to the fumarolic deposits. The term sublimate is used to define minerals formed by direct deposition from gas, while the term incrustation identifies minerals produced by condensed and then cooled gas. The direct action of sulfuric acid, formed by oxidation of hydrogen sulfide by atmospheric oxygen, determines a deep leaching of the rocks crossed by the fluid which becomes enriched in chemical elements that under certain physicochemical conditions precipitate forming minerals. The study has focused on the mineralogical characterization of encrusting mineralizations associated with the fumarolic geosite of Sasso Pisano-Monterotondo Marittimo. The study area falls within the Larderello-Travale Geothermal Field (LTGF) in southern Tuscany, one of the very few superheated steam geothermal systems in the world. A sampling campaign, conducted between March and July 2022, allowed collecting samples from different fumarole vents distributed along the entire deposit. The choice of sampling points was carried out systematically, dividing the deposit into sections with the aim of sampling the entire deposit. The collected samples were subjected to X-ray diffractometry analysis, using a Bruker D2 Phaser diffractometer operating in Bragg-Brentano geometry, equipped in the X-ray laboratory of the Department of Earth Sciences of the University of Pisa. The analyses allowed to identify a variety of minerals belonging to eight main classes: native elements, sulfates, sulfides, silicates, carbonates, phosphates, nitrates and oxides. The minerals contained in the fumaroles are formed as direct sublimates, due to variations in temperature or gas composition, through gas-solid reactions, through assimilation of gaseous compounds or leaching of solids, through reactions induced by temperature (mineral reactions, phase transitions, dehydration), through the action of water or steam (hydration or dissolution) or by crystallization from solutions. The results obtained have shown a correlation between the mineralogical composition of the incrustations and the temperature of the fumaroles. In particular, the condensation and sublimation processes of hydrothermal fluids have been found to be fundamental for the formation of the minerals found. This research provides new data on the mineralogy of encrusting mineralizations that form in geothermal fumaroles.