La presente ricerca s'inserisce nel contesto degli studi sui minerali complessi, con particolare attenzione alle relazioni fra condizioni di formazione, composizione, struttura e proprietà fisiche, al fine di contribuire alla ricostruzione degli ambienti petrogenetici e delle loro dinamiche all'interno dei processi geologici. I borosilicati caratterizzati dalla presenza di Fe2+, Fe3+ e gruppi (OH) sono minerali cristallochimicamente complessi e tra questi quello più importante per abbondanza e potenzialità petrogenetiche è la tormalina.
Questo progetto si pone come obiettivi: 1) la ricostruzione della storia evolutiva di una pegmatite attraverso lo studio di un cristallo singolo zonato di tormalina; 2) la determinazione delle variazioni della struttura e dei campi di miscibilità tra i vari termini estremi in funzione dell'ambiente di formazione; 3) la determinazione della variazione dei parametri strutturali della tormalina per effetto di pressione e temperatura.
I materiali studiati saranno cristalli naturali e di sintesi di tormalina. Il raggiungimento degli obiettivi sopra descritti comporterà un rilevante grado di avanzamento delle conoscenze rispetto allo stato dell'arte, poiché contribuisce a definire aspetti poco conosciuti del comportamento della tormalina come indicatore petrogenetico negli ambienti geologici in cui il ciclo del boro è coinvolto. In particolare, gli avanzamenti di conoscenza più rilevanti riguardano le relazioni fra l'assetto cristallochimico della tormalina e le sue condizioni di formazione: pressione, temperatura e ambiente geologico.
Il tratto di maggiore innovatività del presente progetto di ricerca è dato dal fatto che esso coniuga problematiche solitamente distinte in quanto appartenenti a domini culturali adiacenti o del tutto separati (geologia, petrologia, mineralogia e scienze dei materiali), evidenziandone la radice comune (la struttura del cristallo) e la comune soluzione (la distribuzione e la variazione dei cationi nei diversi siti strutturali, nonché la tolleranza della struttura ad ospitarli, come risposta alle variabili ambientali e come sorgente delle diverse proprietà fisiche).
Il raggiungimento degli obiettivi sopra descritti comporterà un notevole grado di avanzamento delle conoscenze rispetto allo stato dell'arte, poiché contribuisce a definire aspetti finora poco investigati e mai chiariti prima del comportamento dei principali minerali contenti boro nella crosta e nel mantello terrestre. I dati disponibili in letteratura presentano infatti lacune o ampi margini d'incertezza, poiché basati su estrapolazioni di dati ottenuti a basse pressioni su fasi di composizione a volte poco rappresentativa. Di conseguenza, non è stato finora sufficientemente compreso l'effetto di pressione, temperatura e fugacità d'ossigeno sulla distribuzione di Fe2+ e Fe3+ nei siti strutturali della tormalina e le ripercussioni che questo può avere su alcune proprietà fisiche (quali ad esempio quelle termoelastiche).
In particolare, gli avanzamenti di conoscenza più rilevanti riguardano: la definizione della capacità di un cristallo singolo zonato di riflettere l'evoluzione di un¿intera pegmatite granitica all'interno della quale esso si è formato per cristallizzazione del fuso pegmatitico (raggiungimento dell'obiettivo n. 1); la definizione del campo di variazioni cristallochimiche a cui è soggetta la tormalina in natura (raggiungimento dell'obiettivo n. 2); la possibile definizione dei parametri termoelastici e dell'equazione di stato della tormalina (raggiungimento dell'obiettivo n. 3).