PETROGRAFIA
Anno accademico e docente
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- English course description
- Anno accademico
- 2016/2017
- Docente
- MASSIMO COLTORTI
- Crediti formativi
- 9
- Periodo didattico
- Secondo Semestre
- SSD
- GEO/07
Obiettivi formativi
- Il corso è teso a dare tutte le conoscenze petrologiche e geologiche che permettano di:
- Conoscere la composizione e la struttura della Terra nei suoi tre involucri essenziali, Crosta, Mantello e Nucleo, il loro stato fisico e le relazioni di scambio di materia o calore che tra di loro possono sussistere;
- Comprendere quali sono i meccanismi che portano alla produzione di differenti magmi primari da una stessa sorgente;
- Comprendere quali sono i meccanismi differenziativi che portano ad una grande varietà composizionale e mineralogica dei magmi;
- Riconoscere e classificare le rocce intrusive, effusive e metamorfiche;
- Inquadrare le rocce e le loro caratteristiche chimico-fisiche nel contesto dei diversi ambienti geodinamici e la loro distribuzione in Italia;
- Comprendere come i principali ambienti geotettonici producano magmi a composizione diversa.
Al termine del corso lo studente:
- conoscerà struttura e composizione del nostro pianeta e quali sono i meccanismi che hanno condizionato la sua differenziazione chimico-mineralogica;
- avrà acquisito tutte quelle conoscenze necessarie per riconoscere e classificare le rocce magmatiche e metamorfiche e la loro distribuzione sul territorio nazionale, strumento indispensabile per poter svolgere proficuamente, tra gli altri, il Corso di Rilevamento Geologico e le numerose escursioni geologiche organizzate nell’ambito del Corso di Laurea;
- potrà conoscere i meccanismi genetici alla base della produzione e della differenziazione dei magmi ed inquadrarli nei giusti contesti tettono-magmatici. La conoscenza delle tipologie magmatiche e dei loro meccanismi di genesi e differenziazione saranno poi requisiti fondamentali per seguire, tra gli altri, il corso di Vulcanologia e petrogenesi e quelli di Giacimenti Minerari, oltre che per la comprensione dei fenomeni naturali di tipo vulcanico che accadono sulla superficie terrestre.
Queste conoscenze costituiscono il bagaglio indispensabile di un geologo non solo per una applicazione al mondo professionale, ma anche per la divulgazione sempre più necessaria e sempre più richiesta anche dalla collettività non scientifica. Prerequisiti
- Allo studente che affronta l’insegnamento di Petrografia è richiesta una conoscenza geologica di base, acquisita principalmente attraverso il corso di Geologia I. Questo permetterà allo studente di inquadrare la distribuzione delle rocce magmatiche e metamorfiche nel giusto contesto. Dovrà altresì avere le basi di Chimica e di Fisica per la comprensione dei meccanismi di formazione dei magmi e la loro differenziazione composizionale durante i principali processi di fusione e cristallizzazione. Fondamentale è anche la conoscenza della Mineralogia, dato che i minerali (e le fasi amorfe) sono i costituenti fondamentali delle rocce, oltreché della Geochimica dove viene insegnato il comportamento degli elementi maggiori ed in traccia durante i processi magmatici.
Parte delle esercitazioni si svolgono attraverso l’utilizzo di fogli di calcolo, tipo Excel, per cui è opportuna una basilare conoscenza di questo strumento di calcolo. Contenuti del corso
- Il corso si svolge prevalentemente con lezioni frontali (compreso il riconoscimento rocce) per un totale di 8 CFU, ovvero 64 h. Il restante CFU (10h) è utilizzato per le esercitazioni sui calcoli petrologici (%in peso, %in mole, calcolo della moda e della Norma CIPW, Spidergrams). Gli argomenti trattati nel corso sono i seguenti:
a) Deriva dei continenti, espansione dei fondi oceanici e Tettonica delle placche come quadro unificante dei processi petrogenetici a scala globale (0,25 CFU).
b) Struttura e composizione litologica della Terra. Crosta continentale ed oceanica: Mantello litosferico ed astenosferico. Evidenze geologiche e petrologiche a favore di una composizione peridotitica vs eclogitica del mantello terrestre. Massima profondità di campionamento diretto di materiale di mantello (0.5 CFU).
c) Moti convettivi nel mantello. Modello a singolo o a doppio layer. Significato petrologico delle discontinuità a 670 km (Mantello superiore/Inferiore) e a 2900 km (CMB, mantello/nucleo esterno) (0,5 CFU).
d) Gradiente geotermico e geobarico. Composizione mineralogica e geochimica del mantello. Meccanismi di fusione del mantello terrestre. Classificazione delle rocce ultrafemiche. Materiali di mantello impoverito attraverso i processi di fusione ed arricchito attraverso i processi di metasomatismo (0,5 CFU).
e) Fusione parziale modale e non modale. Composizione dei magmi primari anche in relazione ai diversi ambienti geodinamici. Coefficiente di ripartizione Fe/Mg olivina/liquido. Concetto di magmi primari e di magmi differenziati (1 CFU).
f) Meccanismi di differenziazione magmatica. Giacitura delle rocce magmatiche, vulcaniche e plutoniche. Classificazione e composizione mineralogica delle rocce magmatiche effusive ed intrusive. Le serie magmatiche. TAS e doppio triangolo di Streckeisen. Norma CIPW. Diagrammi di variazione (1.25 CFU).
g) Caratteristiche chimico-fisiche dei magmi. Regola delle fasi e diagrammi di stato. Principali sistemi binari e ternari e loro applicazioni ai processi magmatici. Soluzioni solide e sistemi con eutettico o peritettico. Processi di fusione e di cristallizzazione con peritettico. Campi di stabilità delle principali fasi magmatiche in relazione a T, P, X, pH2O, fO2 (1 CFU).
h) Distribuzione degli elementi in tracce nei processi magmatici. Elementi compatibili ed incompatibili. Diagrammi spidergram. Pattern arricchiti ed impoveriti in funzione di diverse sorgenti e variabile grado di fusione o di differenziazione. Anomalie negative o positive negli spider e loro significato geodinamico e petrogenetico (0.75 CFU).
i) Associazioni magmatiche e genesi dei magmi parentali nei differenti ambienti geodinamici. Magmatismo di Dorsale medio oceanica, zone di subduzione, entroplacca e rifting attivo o passivo. Confronto con le ofioliti (0.75 CFU).
j) Il metamorfismo ed i processi metamorfici: fattori e condizioni termobarometriche delle varie facies metamorfiche. Relazione tra processi metamorfici ed ambienti geotettonici. Minerale indice e zone metamorfiche. Metamorfismo progrado e retrogrado. Le fasce metamorfiche accoppiate. Le facies metamorfiche e le reazioni che le delimitano: cornubianiti, scisti verdi, anfiboliti, scisti blu, eclogiti e granuliti. Migmatiti e processi di anatessi (1,5 CFU).
Durante le esercitazioni si svolgeranno i seguenti calcoli:
Analisi chimiche espresse in %peso, % in mole o % atomiche. Calcolo degli afu dei minerali più comuni per la petrologia magmatica. Fattore di trasformazione ossido in elemento. Principi di calcolo di bilancio di massa e sue applicazioni (calcolo della moda). Calcolo della Norma CIPW. Proiezione nei diagrammi triangolari e negli spidergrams. Metodi didattici
- Il corso si svolge con lezioni frontali ed esercitazioni. Durante lo svolgimento delle lezioni vengono proiettati lucidi e diapositive per permettere allo studente di meglio seguire gli argomenti trattati. Continui riferimenti a situazioni geologiche generali a livello nazionale o mondiale vengono anche riportati per mantenere viva l’attenzione dello studente. Il docente invita continuamente gli studenti ad utilizzare gli strumenti informatici, le riviste ed i libri messi a disposizione dal nostro Ateneo sia sotto forma cartacea che digitale e li stimola a rendersi parte attiva della lezione con un atteggiamento critico e propositivo. Questo al fine di creare una coscienza geologica che permetta di discernere autonomamente tra le numerose teorie e modelli chi si trovano nella letteratura scientifica.
Parte delle lezioni consistono anche nel riconoscimento delle rocce magmatiche e metamorfiche che viene svolto dal docente e dai suoi assistenti mostrando i numerosi campioni disponibili in aula anche con l’ausilio di lenti di ingrandimento (10X). La loro classificazione viene poi inquadrata nel contesto geologico e geodinamico più ampio, in modo da rendere questa parte del corso più fruibile.
Le esercitazioni vengono svolte prima con esempi alla lavagna o tramite proiezioni di diapositive. Successivamente il docente, coadiuvato da assegnisti e dottorandi, passa tra i banchi e verifica il livello di capacità e di apprendimento nel calcolo proposto per ciascun studente.
Le escursioni costituiscono un passaggio irrinunciabile per un adeguato sviluppo delle conoscenze petrografiche e geologiche dello studente dato che le relazioni tra le rocce ed il loro inquadramento a media e grande scala non possono essere adeguatamente mostrate in aula. A questo proposito ogni anno si organizza una escursione in località geologicamente e petrograficamente significative, dove in un area non troppo ampia sia possibile osservare le rocce e le loro relazioni nel modo più proficuo possibile. Località che sono state visitate nel corso di vari anni sono: Sicilia (M.ti Peloritani ed Etna); Toscana (Isola d’Elba, Vulsini); Piemonte e Lombardia (Zone Ivrea-Verbano, Val d’Ossola e Val Formazza); Trentino Alto-Adige (Caoria e Cima d’Asta, Passo Rolle, Val di Fassa); Liguria ed Emilia-Romagna (Serie ofiolitiche delle Liguridi Interne ed Esterne); Sardegna (Dorgali, Aghero, Sulcis, Sant’Antioco). Modalità di verifica dell'apprendimento
- L’esame consiste in una prova scritta ed una prova orale.
Nella prova scritta viene fornita la composizione chimica di una roccia sia per gli elementi maggiori che per quelli in tracce e ne viene richiesta la classificazione nel caso si tratti di una roccia intrusiva od effusiva, l’identificazione dell’affinità seriale e il suo inquadramento geodinamico. A tale scopo gli studenti dovranno svolgere il calcolo della Norma CIPW, tramite foglio di calcolo, ed utilizzare i diagrammi opportuni forniti dal docente. L’analisi delle tracce dovrà essere normalizzata e proiettata su di uno spidergram.
Una volta superato il compito scritto l’esame orale inizia con l’analisi di eventuali errori fatti nell’esecuzione del compito scritto e dalla verifica che lo studente li abbia compresi. Successivamente viene proposto il riconoscimento di una roccia, attraverso la descrizione delle sue caratteristiche peculiari (indice di colore, struttura e tessitura, composizione mineralogica) con discussione sui possibili meccanismi genetici di quella roccia. L’esame prosegue poi sui diversi argomenti trattati durante il corso.
La finalità dell’esame è volta ad accertare la capacità di sviluppare un ragionamento che, partendo dalle adeguate conoscenze, dimostri una maturità petrografico-geologica nello studente.
Alle due prove è attribuito un punteggio, ma il giudizio finale verrà formulato in modo critico e ragionato che porti a valutare il livello raggiunto dallo studente alla fine del suo percorso, che in genere non corrisponde mai al dato puramente matematico. Testi di riferimento
- D'Amico C., Innocenti F., Sassi F.P. 1987."Magmatismo e Metamorfismo", UTET
Morbidelli L. 2003. "Le Rocce e i loro costituenti", BARDI Editore
