Obiettivi formativi
Comprensione delle relazioni tra processi magmatici/metamorfici e la tettonica delle placche. Al termine del corso lo studente avra' acquisito un quadro generale del magmatismo nei vari ambienti geodinamici e dei possibili approcci multidisciplinari a tale studio (petrografia classica, petrologia sperimentale, geochimica degli elementi in traccia e degli isotopi stabili e radiogenici, geocronologia).
Contenuti dell'insegnamento
GEOCHIMICA DEGLI ELEMENTI IN TRACCIA E ISOTOPI RADIOGENICI: APPLICAZIONI PETROLOGICHE
CARATTERISTICHE GEOCHIMICHE DEI MAGMI E PROCESSI PETROGENETICI NEI DIVERSI AMBIENTI GEODINAMICI:
Dorsali oceaniche
Mantle plumes e isole oceaniche
Mantle plumes e plateau basaltici
Magmatismo d’arco (archi insulari, margini continentali attivi)
ELEMENTI DI PETROGRAFIA REGIONALE:
-LITOSFERA OCEANICA FOSSILE (ofioliti Unità Liguri, Appennino Settentrionale)
-BASAMENTI CRISTALLINI E MAGMATISMO POST-VARISICO (zona Ivrea-Verbano)
-METAMORFISMO OROGENICO DI ALTA PRESSIONE (Alpi occidentali)
Programma esteso
INTRODUZIONE
Struttura del mantello, eterogeneità e metasomatismo
Cause della fusione e origine dei magmi
1-GEOCHIMICA DEGLI ELEMENTI IN TRACCIA E ISOTOPI RADIOGENICI: APPLICAZIONI PETROLOGICHE
-Principi di geochimica degli elementi in traccia: coefficienti di partizione, elementi compatibili e incompatibili, rappresentazione degli elementi in traccia (normalizzazioni)
-Modelli di cristallizzazione, mixing, AFC, fusione parziale ed esempi di calcolo
-Isotopi radiogenici come traccianti dei processi petrogenetici: sistemi Rb/Sr, Sm/Nd, Lu/Hf, Re/Os, U-Pb-Th
-Notazioni isotopiche, età modello, isocrone interne, concetto di temperatura di chiusura
-Il Carbonio nel mantello
2-CARATTERISTICHE GEOCHIMICHE DEI MAGMI E PROCESSI PETROGENETICI NEI DIVERSI AMBIENTI GEODINAMICI:
MARGINI DIVERGENTI E DORSALI OCEANICHE
-struttura, composizione e litologie nella litosfera oceanica attuale e importanza delle ofioliti
-gli oceani attuali e l’esplorazione dei fondi oceanici
-dorsali veloci, lente e ultra-lente; core-complex oceanici
-mineralogia e geochimica dei MORB e della crosta oceanica inferiore
-petrogenesi dei MORB
-eterogeneità geochimiche e isotopiche nelle sorgenti MORB
-interazioni plume-dorsali
-segregazione e risalita dei fusi MORB
-alterazione idrotermale della crosta oceanica
-le serpentiniti, i processi di serpentinizzazione e loro rilevanza petrogenetica
MARGINI CONVERGENTI: MAGMATISMO D’ARCO
-Distribuzione, tipo e struttura degli archi magmatici
-Principali serie magmatiche: caratteri petrografici, mineralogici e geochimici
-Sorgenti dei magmi negli archi e loro evoluzione
-Fusione/disidratazione di litosfera subdotta
-Fusione del mantle wedge
-Rilascio di fluidi/fusi dallo slab e trasferimento di componenti dallo slab al mantle wedge: studi sperimentali e rocce metamorfiche di HP- UHP come laboratori naturali
-risalita diapirica di melange dallo slab e fusione: nuovi modelli per la genesi dei magmi di arco
-Ruolo delle serpentiniti
-Traccianti isotopici dei processi di arco (Sr, Nd, Pb, B, Be)
-Archi continentali: magmatismo e ruolo della litosfera continentale, esempi dalle Ande e dal Cascade Range
-Origine dei magmi granitoidi: processi di differenziazione, anatessi (fluid-present e fluid-absent melting, migmatiti, granuliti), ibridazione; esempio dei graniti collisionali himalayani;
MAGMATISMO INTRAPLACCA OCEANICO E MANTLE PLUMES
-Distribuzione degli hotspot in ambiente oceanico, immagini tomografiche di hotspot e placche subdotte
-Tipologia dei magmi OIB ed evoluzione delle diverse serie
- variazioni isotopiche di Sr, Nd, Hf, Pb, Os e riserve mantelliche ("geochemical geodynamics" e lo "zoo del mantello")
-relazioni tra mantle plumes e processi di riciclaggio crostale
-natura e origine dei componenti nelle sorgenti dei magmi OIB
-ruolo delle pirosseniti
-modello di Sobolev e sistema Di-CaTsch-Fo-Qtz
-struttura e fusione nei plume
-esempio del magmatismo hawaiiano
MAGMATISMO INTRAPLACCA CONTINENTALE
-plateaux basaltici
-composizione e origine dei magmi carbonatitici
-magmi ultrapotassici
3- ELEMENTI DI PETROGRAFIA REGIONALE:
-le ofioliti delle Unità Liguri Interne (Appennino sett.) come esempio di litosfera oceanica formata in una dorsale lenta
-le ofioliti delle Unità Liguri Esterne (Appennino sett.) come esempio di litosfera oceanica originata in una zona di transizione oceano-continente
-processi di rifting continentale e oceanizzazione
-il magmatismo post-varisico e la sezione crostale della zona di Ivrea (Alpi Meridionali)
-cenni all’architettura della catena alpina e ai principali eventi magmatici e metamorfici alpini (con particolare riferimento alle Alpi occidentali)
Bibliografia
TESTI DI RIFERIMENTO
-John D. Winter (2010), Principles of igneous and metamorphic petrology, Ed. Prentice Hall*
-H. Rollinson (1998) - Using geochemical data (cap. 4 e 6)
ALTRI TESTI DI CONSULTAZIONE
- M.G. Best and E.H. Christiansen: Igneous Petrology (Blackwell Science)
- A. Philpotts and J. Ague: Principles of Igneous and Metamorphic Petrology (Cambridge University Press)
ARTICOLI E DISPENSE FORNITI DAL DOCENTE
Metodi didattici
-Lezioni frontali
-osservazioni al microscopio ottico* di sezioni sottili legate a casi di studio specifici (rocce magmatiche e di mantello in sequenze ofiolitiche di Alpi e Appennino settentrionale; xenoliti di mantello interessati da processi metasomatici)
-Escursioni* sul terreno nelle quali verranno esaminati affioramenti riconducibili ad argomenti trattati durante il corso: struttura e composizione della litosfera oceanica, eterogeneità nel mantello terrestre, processi magmatici in crosta profonda, metamorfismo in zone di subduzione. In tutto sono previsti 5 giorni sul terreno.
* nel caso non fosse possibile effettuare in presenza questa parte della didattica a causa del perdurare dell'emergenza Covid-19, si ricorrerà a materiale online fornito dal docente (foto e guide di terreno)
Modalità verifica apprendimento
L'esame si svolgerà attraverso una prova orale comprendente:
- discussione di un articolo scientifico riguardante una delle tematiche trattate nel corso (l'articolo viene concordato con il docente alcune settimane prima dell'esame)
-1 quesito riguardante la parte introduttiva generale (geochimica di elementi in traccia e isotopi radiogenici)
- 2 quesiti sulle associazioni magmatiche nei vari ambienti geodinamici
- 1 quesito su argomenti di petrografia regionale ed escursioni relative