L’Area Fisica, incardinata nel Centro Nazionale per la rete dei Laboratori (CN-LAB) di ISPRA, gestisce tre strutture analitiche specializzate nella caratterizzazione fisico-meccanica e composizionale di rocce, terreni e sedimenti. I dati generati costituiscono il framework conoscitivo fondamentale per la valutazione della pericolosità geologica, la modellazione della risposta sismica locale, la caratterizzazione ambientale dei corpi sedimentari costieri e numerosi altri aspetti geologici.

Per le analisi dei campioni geologici, l’ISPRA si avvale di specifiche competenze ripartite nei vari laboratori:

• Laboratorio di Meccanica dei Terreni e delle Rocce: Dedicato alla determinazione dei parametri geotecnici necessari alla modellazione dei dissesti di versante e alla microzonazione sismica;
• Laboratorio di Preparazione dei Campioni Geologici: Specializzato nella produzione di sezioni sottili e preparati micropaleontologici per il supporto analitico alla cartografia geologica ufficiale;
• Laboratorio di Sedimentologia: Focalizzato sulle analisi tessiturali, granulometriche e composizionali finalizzate al monitoraggio della dinamica costiera e dello stato ambientale dei fondali marini.

L’Area Fisica del CN-LAB inoltre provvede anche alla creazione di linee guida e istruzioni operative per garantire procedure corrette di campionamento e analisi nel campo della sedimentologia e della geotecnica. In questo modo, non solo contribuisce alla generazione di dati, ma svolge un ruolo fondamentale nella definizione degli standard metodologici che orientano l’intera rete dei laboratori del Sistema Nazionale di Protezione dell’Ambiente (SNPA).

Questa struttura si avvale di un Sistema di Gestione della Qualità e di una rete di competenze multidisciplinari, assicurando che i dati prodotti siano conformi ai più elevati standard. Tali dati risultano comparabili e armonizzati con quelli delle reti europee di riferimento, garantendo così un elevato livello di affidabilità e rilevanza nelle analisi ambientali.

Laboratorio di Meccanica dei Terreni e delle Rocce

Il Laboratorio di Meccanica dei Terreni e delle Rocce è un laboratorio geotecnico e si occupa di caratterizzare le proprietà fisiche e meccaniche di terreni e rocce, sia quando sono in condizioni di riposo (statiche) sia quando sono soggetti a forze o sollecitazioni (dinamiche). Questo lavoro è fondamentale per comprendere come si comportano i materiali geologici e per fornire parametri essenziali per la modellazione geomeccanica.

Fondato nei primi anni Ottanta, in concomitanza con il Servizio Geologico d’Italia e inizialmente supportato dal Ministero dell’Industria, il laboratorio ha subito significativi cambiamenti tecnologici dalla fine degli anni Novanta. Grazie all’introduzione di strumenti avanzati per la raccolta automatica e l’elaborazione digitale dei dati, oggi il laboratorio riesce a garantire elevati standard di precisione e capacità interpretativa nelle analisi condotte.

Le indagini geotecniche effettuate al laboratorio sono cruciali per diverse applicazioni, sia in ingegneria che nella cartografia. I dati raccolti forniscono le informazioni necessarie per gli studi che preparano le aree destinate a infrastrutture edili, supportando anche la redazione di rapporti geologici e la creazione di mappe geotematiche ufficiali.

Utilizzando i parametri ottenuti dalle prove di laboratorio, è possibile creare modelli previsionali accurati, il che aiuta a progettare infrastrutture in modo più sicuro e consapevole. In questo senso, il ruolo del laboratorio diventa strategico nella prevenzione e riduzione dei rischi naturali nel territorio italiano. I dati geotecnici contribuiscono agli studi sul rischio idrogeologico, analizzando aspetti come la verifica di equilibri limite nei pendii, la permeabilità e la capacità di drenaggio dei terreni, la loro resistenza e compressibilità, la stabilità delle rocce. Questi parametri sono utilizzati anche in attività istituzionali di microzonazione sismica, che hanno lo scopo di definire come il suolo risponde durante un terremoto, offrendo strumenti utili per la pianificazione sicura e la protezione delle comunità.

Figura 1 – Macchine di taglio diretto nel laboratorio di geotecnica

Laboratorio di Preparazione dei Campioni Geologici

Il Laboratorio di Preparazione dei Campioni Geologici è specializzato nella preparazione di rocce, terreni e sedimenti per un’analisi di dettaglio. Per poter osservare i minerali, i fossili e le strutture interne di una roccia al microscopio, è necessario trasformare il campione in una forma che ne permetta la visualizzazione. Questo laboratorio realizza questa trasformazione con grande cura e precisione, utilizzando attrezzature certificate.

Il prodotto principale del laboratorio è rappresentato dalle “sezioni sottili”, che sono sottilissime lamine di roccia, ridotte a uno spessore di appena 30 micrometri, meno di un capello. Queste lamine, montate su vetrini, lasciano passare la luce e possono essere esaminate con un microscopio petrografico dotato di un polarizzatore. Grazie a queste sezioni sottili, gli scienziati possono vedere dettagli cruciali sulla tessitura e struttura interna delle rocce, permettendo loro di comprendere l’ambiente in cui si sono formate e determinarne l’età.

Oltre alle sezioni sottili, il laboratorio esegue anche altri tipi di preparazioni. Tra questi ci sono i “lavati”, che sono residui ottenuti, tramite il filtraggio di sedimenti o rocce poco coese, per isolare microfossili. Ci sono anche gli “smear-slide”, vetrini ottenuti spalmando direttamente sul vetro la polvere grattata da un campione litoide e utilizzati per analisi di nannofossili. Inoltre, il laboratorio esegue sezioni lucide e tagli di precisione per mettere in evidenza particolari strutture dei campioni.

Figura 2 – Apparecchiature usate per la preparazione di sezioni sottili di roccia

Laboratorio di Sedimentologia

Il Laboratorio di Sedimentologia si dedica all’analisi approfondita dei sedimenti marini, decifrando la storia che ogni granulo racconta attraverso le sue caratteristiche fisiche e chimiche. Ogni aspetto dei sedimenti, dalle dimensioni e forme dei granuli alla presenza di componenti di origine biologica o antropica, riflette le condizioni ambientali specifiche di quel luogo e i processi dinamici delle acque che lo circondano.

Uno degli strumenti chiave utilizzati dal laboratorio è l’analisi granulometrica, che misura la distribuzione delle dimensioni delle particelle nei sedimenti. Attraverso la creazione di curve granulometriche, è possibile estrarre parametri statistici essenziali come mediana, selezione e asimmetria, che aiutano a classificare i sedimenti e a comprendere i processi deposizionali a cui sono stati sottoposti. In aggiunta alla granulometria, gli analisti utilizzano anche stereomicroscopi per identificare le componenti principali della frazione sabbiosa del sedimento. Questa analisi comprende l’individuazione di frammenti minerali (come quarzo, feldspati e altro), resti biologici (come gusci di molluschi e frammenti di alghe) e componenti antropiche (come microplastiche e altri rifiuti plasmati). La presenza di questi ultimi è diventata un indicatore cruciale della salute ambientale. I dati ottenuti dalle analisi sedimentologiche sono fondamentali per la valutazione della biodisponibilità dei contaminanti; le particelle più fini hanno una maggiore capacità di assorbire metalli pesanti e inquinanti organici, rendendo così l’analisi della texture un indicatore indiretto della pressione ambientale sui fondali costieri. Il laboratorio non si limita a condurre analisi in loco, ma è coinvolto in progetti di ricerca e incarichi istituzionali che riguardano la valutazione delle caratteristiche sedimentologiche e la qualità dell’ambiente marino. Questo lavoro interseca la scienza geologica con la tutela ambientale, la gestione delle coste e la protezione degli ecosistemi bentonici. Il personale del laboratorio partecipa attivamente all’intero processo di ricerca, dal prelievo dei campioni sul campo fino alla stesura della relazione tecnico-scientifica finale. Inoltre, contribuisce allo sviluppo delle metodologie di campionamento in mare, utilizzando strumenti come carotieri a gravità e a vibrazione, benne e campionatori manuali. In sintesi, il Laboratorio di Sedimentologia gioca un ruolo fondamentale nella comprensione e nella salvaguardia dell’ambiente marino, fornendo dati e analisi che supportano la ricerca scientifica e la gestione sostenibile delle risorse marine.

Figura 3 – Granulometro laser, strumento utilizzato per l’analisi granulometrica dei sedimenti