Caratterizzazione degli ossidi di ferro in un terrazzo fluvioglaciale di Torrazza Piemonte, Italia

A profile of fluvioglacial sediments characterized by four dark- coloured layers was studied. The purpose of this study was to verify the hypothesis on the origin of these dark coloured layers that was supposed to be formed by groundwater fluctuations. Chemical data (Fe and Al soluble in aqua regia, DCB and ammonium oxalate) showed a low increase of weathering with depth, with high increases in correspondence of the dark coloured layers. The (FeDCB- FeOSS)/FeDCB ratio, chemical index of iron oxides crystallinity increased with depth, showing higher values in the dark coloured layers. Al-substitution of iron oxides in the clay fraction showed a slightly increasing trend with depth, with maximums in dark coloured bands. X-ray diffraction (XRD) analysis showed a homogeneous mineralogical composition of the < 2 mm fraction (quartz, feldspars, amphiboles, micas and phyllosilicates at 14 and 7 Å). The same minerals were found in the clay fraction, but the phyllosilicates at 14 and 7 Å were prevalent. Goethite was the only crystalline iron oxide found in the clay fraction. Differential X-ray diffraction (DXRD) analysis, performed to characterize goethite, showed that Al-substitution decreased with depth without any relation with the dark coloured layers. A slight inverse correlation between the diffraction domain (L110) and the percentage of Al in goethite was also observed, indicating a decrease of crystallites size with Al-substitution increase. The difference between Al-substitution obtained from chemical data and that obtained from DXRD could be due to the imperfect selective extraction with DCB and ammonium oxalate. The extractions may involve not only iron oxides, but also other mineral phases. In conclusion, the dark-coloured layers do not correspond to a zonation of weathering and goethite characteristics. The results do not support the hypothesis on the formation of bands by groundwater fluctuation. It seems more likely that the studied profile may be the result of successive processes of weathering occurring in sin- depositional systems and including the possible surface alteration of consolidated sediments.

Lo studio ha riguardato un profilo di 8 m di sedimenti fluvioglaciali a Torrazza Piemonte caratterizzato dalla presenza di quattro discontinuità cromatiche a giacitura orizzontale. Lo scopo del lavoro è stato di verificare l'ipotesi della genesi delle bande cromatiche che si supponeva formate dall'alto verso il basso in seguito a fluttuazioni stagionali e abbassamenti della falda. I dati chimici ottenuti dalle estrazioni con DCB, ossalato di ammonio e acqua regia hanno evidenziato un andamento dell'alterazione (weathering) lievemente crescente con la profondità, con importanti aumenti in corrispondenza delle bande scure. Il rapporto (FeDCB-FeOSS)/FeDCB, indice chimico della cristallinità degli ossidi di ferro mostra un andamento crescente con la profondità e con incrementi sempre in corrispondenza delle discontinuità cromatiche. La stima dell'Al-sostituzione negli ossidi di ferro della frazione argillosa ha rivelato un andamento lievemente crescente lungo il profilo con massimi in corrispondenza delle bande scure. I dati ottenuti dalle analisi XRD hanno indicato nella terra fine una composizione mineralogica monotona (quarzo, feldspati, anfiboli, miche e fillosilicati a 14 e 7 Å) e nella frazione argillosa una netta dominanza dei fillosilicati a 14 e 7 Å. Inoltre si è accertata la presenza in tutti i campioni della goethite come unico ossido di Fe cristallino. I dati ottenuti invece con l'analisi di diffrattometria differenziale (DXRD) della goethite hanno permesso di caratterizzare la dimensione dei cristalliti (dominio di diffrazione) e il grado di Al-sostituzione. Tali dati hanno evidenziato percentuali di Al- sostituzione decrescenti con la profondità, senza alcuna relazione con le bande scure. Inoltre si è notata una lieve correlazione inversa tra il dominio di diffrazione (L110) e la percentuale di Al nella goethite, indicando la diminuzione della dimensione dei cristalliti all'aumentare dell'Al sostituzione. La differenza emersa tra l'andamento dell'Al-sostituzione ottenuto dai dati chimici e quello ottenuto dall'analisi DXRD potrebbe essere dovuta al fatto che il Fe estratto con DCB e ossalato di ammonio può derivare non solo da ossidi di Fe, ma anche da altre fasi minerali. In sintesi, alla zonazione cromatica delle quattro bande scure non corrisponde una netta zonazione dei processi di alterazione e delle caratteristiche mineralogiche della goethite. Ciò indebolisce l'ipotesi precedente che prevedeva la formazione delle bande in seguito alla fluttuazione della falda acquifera. Pare più verosimile che il profilo studiato possa essere il risultato dei processi successivi di alterazione avvenuti nei sistemi sindeposizionali, non escludendo l'eventuale alterazione superficiale dei sedimenti consolidati.