GEOCHIMICA

Anno accademico 2017/2018 - 2° anno
Docente: Marco Viccaro
Crediti: 6
SSD: GEO/08 - Geochimica e Vulcanologia
Organizzazione didattica: 150 ore d'impegno totale, 108 di studio individuale, 42 di lezione frontale
Semestre:
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Obiettivi formativi

Il corso ha l’obiettivo dichiarato di fornire le adeguate conoscenze e capacità di comprensione dei processi chimici connessi ai principali processi geologici nonché i fondamenti del linguaggio scientifico di base del linguaggio tecnico. In particolare, saranno obiettivi primari del corso: Caratteristiche chimico-fisiche di solidi cristallini, fusi silicatici, fase acquosa e gassosa; Applicazione del metodo chimico-fisico per l’analisi e descrizione dei processi geologici Applicazione del metodo chimico-fisico per la risoluzione di problematiche finalizzate alla ricerca scientifica oppure utili all’esercizio della professione di geologo.


Prerequisiti richiesti

Fondamenti di chimica, fisica, mineralogia e petrografia.


Frequenza lezioni

Obbligatoria


Contenuti del corso

Cosmochimica

  • Origine dell’Universo
  • Origine degli elementi
  • Origine degli elementi in funzione del ciclo delle stelle
  • Meteoriti: classificazione e composizioni

Struttura e Composizione della Terra

  • Struttura della Terra
  • Composizione della Terra

Geochimica dei Fusi Naturali

  • Struttura dei fusi naturali
  • Struttura in funzione delle variabili intensive
  • Immiscibilità di fusi naturali
  • Fusi carbonatitici
  • Variazioni composizionali in fusi naturali

Geochimica degli Elementi in Tracce

  • Classificazione degli elementi (potenziale ionico)
  • Coefficienti di distribuzione
  • Controllo sulla distribuzione dei parametri chimico-fisici
  • Distribuzione in processi geologici
  • Fusione parziale all’equilibrio e frazionata
  • Cristallizzazione all’equilibrio e frazionata
  • Variazione delle REE in sistemi naturali
  • Variazione di elementi incompatibili in sistemi naturali
  • Esempi di modellizzazioni di sistemi geologici

Geochimica dei Gas

  • Comportamento dei gas perfetti
  • Fugacità
  • Gas vulcanici
  • Solubilità di H2O
  • Solubilità di CO2
  • Solubilità di H2O + CO2
  • Solubilità dello zolfo
  • Esempi di concentrazioni di H2O e CO2 nei magmi
  • Solubilità di alogeni
  • Monitoraggio di gas vulcanici

Cenni di geochimica isotopica

  • Nuclidi radiogenici e stabili
  • Nuclidi isotopi, isobari, isotoni
  • Schemi di decadimento radioattivo
  • Frazionamento isotopico
  • Composizione di isotopi stabili: notazione delta
  • Variazione di delta 18O in natura
  • Variazione di delta D in natura
  • Applicazioni nel campo delle Scienze della Terra

Testi di riferimento

  • Albarede (2003). Geochemistry – An Introduction. Cambridge University Press, 262 pp.
  • Faure (1986). Principles of Isotope Geology (2nd Ed.). John Wiley and Sons, 589 pp.
  • Longinelli e Deganello (1999). Introduzione alla Geochimica. UTET, 460 pp.
  • McSween e Huss (2010). Cosmochemistry. Cambridge University Press, 549 pp.
  • Ottonello (1991). Principi di Geochimica. Zanichelli, 722 pp.
  • Rollinson (1993). Using Geochemical Data. Longaman, 352 pp.
  • White (2013). Geochemistry. Wiley-Blackwell, 660 pp.


Programmazione del corso

 *ArgomentiRiferimenti testi
1 Origine dell’UniversoMcSween e Huss (2010); Dispense 
2*Origine degli elementiMcSween e Huss (2010); Dispense 
3*Origine degli elementi in funzione del ciclo delle stelleMcSween e Huss (2010); Dispense 
4*Meteoriti: classificazione e composizioniDispense 
5 Struttura della TerraWhite (2013) e dispense 
6*Composizione della TerraAlbarede (2003); White (2013); Dispense 
7*Struttura dei fusi naturaliOttonello (1991); Dispense 
8 Struttura in funzione delle variabili intensiveWhite (2013); Dispense 
9 Immiscibilità di fusi naturaliDispense 
10 Fusi carbonatiticiDispense 
11*Variazioni composizionali in fusi naturaliRollinson (1993); White (2013); Dispense 
12*Classificazione degli elementi (potenziale ionico)Rollinson (1993); Dispense 
13*Coefficienti di distribuzioneRollinson (1993); Dispense 
14*Controllo sulla distribuzione dei parametri chimico-fisiciRollinson (1993); Dispense 
15*Distribuzione in processi geologiciRollinson (1993); Dispense 
16*Fusione parziale all’equilibrio e frazionataRollinson (1993); White (2013); Dispense 
17*Variazione delle REE in sistemi naturaliAlbarede (2003); Rollinson (1993); Dispense 
18*Variazione di elementi incompatibili in sistemi naturaliAlbarede (2003); Rollinson (1993); Dispense 
19 Esempi di modellizzazioni di sistemi geologiciRollinson (1993); Dispense 
20 Comportamento dei gas perfettiOttonello (1991); Dispense 
21*FugacitàOttonello (1991); Dispense 
22*Gas vulcaniciAlbarede (2003); White (2013); Dispense 
23*Solubilità di H2OOttonello (1991); Dispense 
24*Solubilità di CO2Ottonello (1991); Dispense 
25*Solubilità di H2O + CO2Ottonello (1991); Dispense 
26*Solubilità dello zolfoOttonello (1991); Dispense 
27 Esempi di concentrazioni di H2O e CO2 nei magmiDispense 
28*Solubilità di alogeniOttonello (1991); Dispense 
29*Monitoraggio di gas vulcaniciDispense 
30*Nuclidi radiogenici e stabiliFaure (1986); Dispense 
31*Nuclidi isotopi, isobari, isotoniFaure (1986); Dispense 
32*Schemi di decadimento radioattivoFaure (1986); Dispense 
33*Frazionamento isotopicoFaure (1986); Dispense 
34*Composizione di isotopi stabili: notazione deltaFaure (1986); Dispense 
35*Variazione di delta18O in naturaFaure (1986); Rollinson (1993); Dispense 
36*Variazione di deltaD in naturaFaure (1986); Rollinson (1993); Dispense 
37*Applicazioni nel campo delle Scienze della TerraFaure (1986); Rollinson (1993); Dispense 
* Conoscenze minime irrinunciabili per il superamento dell'esame.

N.B. La conoscenza degli argomenti contrassegnati con l'asterisco è condizione necessaria ma non sufficiente per il superamento dell'esame. Rispondere in maniera sufficiente o anche più che sufficiente alle domande su tali argomenti non assicura, pertanto, il superamento dell'esame.

Verifica dell'apprendimento

Modalità di verifica dell'apprendimento

Esame orale con votazione su tutti gli argomenti del programma. Essa è finalizzata a valutare il grado di apprendimento dello studente e le capacità di esporre correttamente in forma orale i concetti acquisiti, nonché di mostrare un'adeguata padronanza del metodo scientifico di indagine.


Esempi di domande e/o esercizi frequenti

Nucleosintesi degli elementi

Utilizzi delle condriti in geochimica

Struttura e composizione della Terra

Caratteristiche strutturali dei fusi naturali

Viscosità e dipendenza da variabili intensive

Classificazione geochimica degli elementi

Coefficienti di distribuzione e dipendenza da parametri chimico-fisici

Processi di fusione parziale

Processi di cristallizzazione

Variabilità degli elementi in tracce nelle rocce

Variabilità degli elementi in tracce nelle acque

Gas vulcanici e monitoraggio

Solubilità di H2O e CO2 nei magmi

Solubilità dello zolfo nei magmi

Solubilità degli alogeni nei magmi

Nuclidi e processi di decadimento

Frazionamento isotopico

Notazione delta in isotopi stabili

Variabilità di delta 18O e delta D in natura