Obiettivi formativi
La formazione delle rocce è il risultato di una serie di processi legati a condizioni e ambienti estremamente diversi. In tutti i casi la presenza di fluidi condiziona fortemente qualsiasi tipo di processo (magmatico, metamorfico e sedimentario). Lo scopo del corso consiste nel capire come riconoscere, attraverso l’osservazione microscopica e la conoscenza del chimismo delle rocce, il ruolo che hanno avuto i fluidi nella loro formazione.
Al termine del corso lo studente deve essere in grado di:
- capire l’effetto che il fluido ha avuto sulla sua genesi ed evoluzione dalle caratteristiche petrografiche e mineralogiche di una roccia magmatica
- riconoscere la successione delle reazioni avvenute in una roccia metamorfica attraverso la rappresentazione grafica delle associazioni mineralogiche
- capire se l’associazione mineralogica di una roccia metamorfica è controllata dal fluido o dalla roccia stessa
- essere in grado di risalire attraverso calcoli termodinamici alle condizioni di formazioni di una roccia
- ricostruire l’evoluzione diagenetica di una roccia sedimentaria attraverso l’osservazione al microscopio
Prerequisiti
Sono necessarie conoscenze di Mineralogia, Petrografia, Geoochimica
Contenuti dell'insegnamento
Il corso vuole mettere in evidenza l’importanza dei fluidi nella formazione e nell’evoluzione di qualsiasi tipo di roccia, e si suddividerà in quattro parti.
Una prima parte si occupa delle modalità e della forma con cui i fluidi (H2O, CO2, S, Cl e F) vanno in soluzione nei magmi, degli effetti dei fluidi sulle caratteristiche fisiche dei magmi e sui processi di fusione e cristallizzazione dei magmi.
Una seconda parte si occupa del riconoscimento delle reazioni metamorfiche e della loro rappresentazione grafica in presenza di fluidi; le capacità di tamponamento del sistema da parte della composizione della roccia o di un fluido di provenienza esterna considerando gli equilibri tra associazioni di minerali, composizione dei minerali e dei fluidi; modalità di trasferimento di materiale da parte dei fluidi metamorfici.
Una terza parte considera gli equilibri tra fasi solide e fluidi per risalire alle condizioni di formazione (T, P, fugacità di ossigeno e di altri fluidi) con esempi di calcolo di T, P, fugacità di ossigeno, acqua e diossido di carbonio.
L’ultima parte descrive l’importanza dei fluidi nei vari ambienti diagenetici, con particolare riferimento alle rocce carbonatiche e silicoclastiche, e le relazioni tra ambiente e caratteristiche del fluido infiltrante.
Il corso prevede anche l’osservazione al microscopio a luce trasmessa dei processi descritti a lezione.
Programma esteso
1. Ruolo dei volatili nei magmi
Presenza dei componenti volatili. Solubilità di alcuni componenti volatili (H2O, F e Cl, CO2, S). Effetto dei volatili su alcune proprietà fisiche dei magmi come densità e viscosità. Effetto dei volatili sui processi di fusione e di cristallizzazione frazionata.
2. Effetto dei fluidi sulle reazioni metamorfiche
Riconoscimento delle reazioni metamorfiche. Andamento delle reazioni metamorfiche. Equilibri tra fasi solide e volatili nelle reazioni metamorfiche. Trasporto di materia durante il metamorfismo. Influenza di fluidi H2O-CO2 sulle reazioni metamorfiche. Relazioni tra composizione del fluido e associazioni metamorfiche. Tamponamento e controllo interno della composizione del fluido. Infiltrazione e controllo esterno della composizione del fluido.
3. Geotermometria e geobarometria
Concetti fondamentali ed equazione generale. Geotermometri. Geobarometri: pressione di carico, fugacità di ossigeno, fugacità di altri fluidi. Buffers e reazioni tampone. Ruolo della fugacità di ossigeno negli equilibri di fase.
4. Fluidi e diagenesi
Relazioni tra diagenesi e ambiente di sedimentazione: composizione e caratteristiche del fluido, tipo di sedimento, condizioni redox e pH. Evoluzione del fluido durante i processi diagenetici. Trasformazioni diagenetiche: compattazione fisica e chimica (pressure solution), cementazione carbonatica, cementazione silicea, neomorfismo, dissoluzione, sostituzione, autigenesi. Dolomitizzazione.
Bibliografia
Philpotts A.R., Ague J.J. (2009) Principles of igneous and metamorphic petrology. Cambridge University Press, Cambridge
Winter J.D. (2010) Principles of igneous and metamorphic petrology. Pearson Prentice Hill.
Boggs S. Jr. (2009) Petrology of sedimentary rocks. Cambridge University Press, Cambridge.
Scholle P.A., Ulmer-Scholle D.S. (2003) A color guide to the petrography of carbonate rocks: grains, textures, porosity, diagenesis. AAPG Memoir 77
Metodi didattici
Lezioni frontali sugli argomenti teorici di base e osservazioni al microscopio per il riconoscimento del processi descritti.
Il materiale didattico viene fornito personalmente allo studente oppure inserito su Elly dopo ogni lezione.
Modalità verifica apprendimento
Esame orale con verifica delle conoscenze teoriche, della loro applicazione a casi reali e verifica delle capacità logico-deduttive (normalmente eseguita in presenza o a distanza con piattaforma Teams se necessario).
Il voto della prova orale viene comunicato immediatamente al termine della prova stessa.
Altre informazioni
L’iscrizione online all’appello d’esame è obbligatoria. Si richiede anche la comunicazione al docente tramite e-mail
Obiettivi agenda 2030 per lo sviluppo sostenibile
- - -
