Obiettivi formativi
Comprensione delle relazioni tra processi magmatici/metamorfici e la tettonica delle placche. Al termine del corso lo studente avra' ottenuto 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). Le competenze acquisite consentiranno inoltre di analizzare e risolvere problematiche relative a origine e reperimento di materie prime critiche per la transizione energetica.
Prerequisiti
Conoscenze di base di chimica, mineralogia, petrografia, geochimica.
Contenuti dell'insegnamento
1-GEOCHIMICA DEGLI ELEMENTI IN TRACCIA E ISOTOPI RADIOGENICI: APPLICAZIONI PETROLOGICHE
2-CARATTERISTICHE GEOCHIMICHE DEI MAGMI E PROCESSI PETROGENETICI NEI DIVERSI AMBIENTI GEODINAMICI:
-Dorsali oceaniche
-Magmatismo d’arco (archi insulari, margini continentali attivi)
-Mantle plumes e isole oceaniche
3- ELEMENTI DI PETROGRAFIA REGIONALE: CASI DI STUDIO NELLE ALPI E NELL'APPENNINO SETTENTRIONALE
Nell’ambito del corso verranno affrontati in modo preliminare la formazione di depositi di alcuni elementi critici per la transizione energetica (Litio, Terre Rare, Rame, Cobalto) in relazione ai processi petrogenetici nei diversi ambienti geodinamici e i processi di carbonatazione naturale delle rocce (con implicazioni per i processi di cattura e sequestro di CO2-CCSs).
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
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)
-cenni ai cicli degli elementi con particolare riferimento a C e S
-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")
-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
MAGMATISMO INTRAPLACCA CONTINENTALE (CENNI)
-plateaux basaltici
-composizione e origine dei magmi carbonatitici
-magmi ultrapotassici
3-CASI DI STUDIO
-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
-cenni all’architettura delle catene alpina e appenninica e ai principali eventi magmatici e metamorfici
-il magmatismo plio-quaternario in Italia
Bibliografia
Il materiale didattico (slides del Corso, articoli scientifici) verrà messo a disposizione degli studenti sul portale Elly e potrà essere aggiornato periodicamente durante lo svolgimento del Corso.
TESTI DI RIFERIMENTO (cartaceo + e-text)
-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
-W.M. White: Geochemistry (Wiley)
-A. Philpotts and J. Ague: Principles of Igneous and Metamorphic Petrology (Cambridge University Press)
Metodi didattici
Le slide utilizzate a supporto delle lezioni verranno caricate con cadenza settimanale sulla piattaforma Elly. Per scaricare le slide è necessaria l’iscrizione al corso on line. Le slide non sono sostitutive del corso o dei libri di testo ma vengono considerate parte integrante del materiale didattico. Si ricorda agli studenti di controllare il materiale didattico disponibile e varie altre indicazioni fornite dal docente tramite la piattaforma Elly.
1-Lezioni frontali
2-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.
Modalità verifica apprendimento
La verifica dell'apprendimento avverrà attraverso una unica prova finale tramite esame 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)
-un quesito riguardante la parte introduttiva generale (geochimica di elementi in traccia e isotopi radiogenici)
- due quesiti sulle associazioni magmatiche nei vari ambienti geodinamici
- un quesito su argomenti di petrografia regionale ed escursioni relative
Altre informazioni
Le informazioni sopra e sotto riportate sono state associate ai relativi "Indicatori di Dublino" (ID) (sotto elencati) che ne caratterizzano gli obiettivi e finalità.
Indicatori di Dublino: -Conoscenza e capacità di comprensione (knowledge and understanding); -Conoscenza e capacità di comprensione applicate (applying knowledge and understanding); -Autonomia di giudizio (making judgements); -Abilità comunicative (communication skills); -Capacità di apprendere (learning skills).
Obiettivi agenda 2030 per lo sviluppo sostenibile
4
