PETROGRAFIA (canale A-K) A.A. 2016/2017

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1 The english version follows the italian version in the second half of the document CORSO DI LAUREAIN SCIENZE GEOLOGICHE PETROGRAFIA (canale A-K) A.A. 2016/2017 Docente: Prof. Sara Ronca, Dipartimento di Scienze della Terra, edificio Mineralogia, piano rialzato, stanza 121 Tel: Studenti target: Studenti del secondo anno della laurea triennale in Scienze Geologiche Livello dell Unità: introduttivo Pre-requisiti: chimica, mineralogia Crediti: 12 Modalità di erogazione: tradizionale. Frequenza: Facoltativa (ma è fortemente consigliata la frequenza) Descrizione del programma Cenni sulla struttura interna della terra. Gradienti geotermici e gradiente adiabatico. Composizione chimica e mineralogica della Terra. Processi petrogenetici e ambienti geodinamici. Ciclo delle rocce. Caratteri generali e proprietà fisiche e chimiche dei magmi. Cinetica della cristallizzazione magmatica, sopraraffreddamento, velocità di nucleazione e di cristallizzazione. Microstrutture delle rocce ignee. Composizione mineralogica delle rocce plutoniche e vulcaniche e loro classificazione. Composizione chimica delle rocce ignee. Calcoli petrochimici e norma CIPW. Giaciture delle rocce plutoniche e vulcaniche. Sistemi magmatici. Sistemi monocomponenti, binari e ternari. Esempi di fusione parziale e cristallizzazione all equilibrio e frazionata con formazione di punto eutettico, punto peritettico, linee cotettiche, linee peritettiche e con soluzioni solide. Teoremi di Alkemade. Genesi dei magmi. Differenziazione magmatica. Associazioni magmatiche. Caratteri generali del metamorfismo. Limiti di temperatura e pressione del metamorfismo. Tipi di metamorfismo. Cinetica di reazione. Zoneografia dei processi metamorfici. Deformazione e cristallizzazione nelle rocce metamorfiche. Strutture e microstrutture metamorfiche. Principali minerali indice delle rocce metamorfiche. Classificazione delle rocce metamorfiche. Rappresentazioni grafiche delle paragenesi metamorfiche. Processi metamorfici nei principali gruppi di protoliti. Metamorfismo delle rocce pelitiche e pelitico-arenacee. Metamorfismo delle rocce carbonatiche. Metamorfismo delle rocce ignee ultramafiche e basiche. Migmatiti. Anatessi. Esercitazioni: Laboratorio Riconoscimento macroscopico e analisi in sezione sottile delle rocce plutoniche, vulcaniche e metamorfiche. Caratteri ottici dei principali minerali costituenti le rocce ignee e metamorfiche. Descrizione microstrutturale, composizione mineralogica e classificazione microscopica delle rocce plutoniche, vulcaniche e metamorfiche. Preparazione di sezioni sottili di rocce. Elaborazione di dati petrochimici. Saperi pregressi (da corsi degli anni precedenti o dalla carriera scolastica precedente) Saperi pregressi (da corsi degli anni precedenti o dalla carriera scolastica precedente) Dai corsi di Matematica, Fisica e Chimica: Proporzioni, unità di misura, temperatura e calore, forza, pressione, onde elettromagnetiche, elementi della tavola periodica, legami chimici, ione, valenza, regola dell ottetto, bilanciamento delle cariche nelle reazioni chimiche. Dal corso di Mineralogia: Cristallochimica dei principali minerali che costituiscono le rocce: Olivine, Pirosseni, Feldspati, Feldspatoidi, Miche, Anfiboli, Granati, Epidoti, Ossidi di Fe-Ti. Principi di base della mineralogia ottica. Dal corso di Geologia I: composizione e classificazione delle rocce sedimentarie, principali ambienti deposizionali. Saperi imprescindibili (1) - Classificazione delle rocce ignee plutoniche e vulcaniche secondo le raccomandazioni IUGS.

2 - Classificazione delle rocce metamorfiche tramite concetti di facies e grado metamorfico, gradiente geotermico, composizione del protolito e microstruttura. - Composizione degli elementi maggiori nelle rocce in funzione dei minerali presenti. - Processo di cristallizzazione frazionata e fusione parziale. Significato di temperatura di solidus e di liquidus. - Composizione del mantello e della crosta terrestre in termini di chimismo e minerali principali. - Sistemi binari con formazione di eutettico, peritettico e soluzione solida. - Sistemi ternari con formazione di eutettico, soluzioni solide e linee cotettiche e peritettiche. Teoremi di Alkemade. - Principali associazioni magmatiche. - Utilizzo del microscopio polarizzatore ed identificazione delle principali fasi minerali. Obiettivi formativie risultati di apprendimento attesi (conoscenze, competenze e abilità) Obiettivi formativi: Il corso intende fornire agli studenti conoscenze dei processi petrogenetici delle rocce plutoniche, vulcaniche e metamorfiche anche in relazione ai differenti contesti geodinamici. Inoltre obiettivo fondamentale del corso è l acquisizione delle capacità di riconoscimento macro e microscopico, descrizione e classificazione delle rocce ignee e metamorfiche. Risultati dell apprendimento: Conoscenza e capacità di comprensionedei processi fondamentali che regolano la genesi e l evoluzione delle rocce ignee e metamorfiche. Capacità di descrizione e riconoscimento delle rocce ignee e metamorfiche a livello macroscopico e mediante lo studio petrografico in sezione sottile. Acquisizione dei principali metodi di classificazione mineralogica e chimica delle rocce. Valutazione (6) CONTENUTO (2) Ore in aula (3) Ore studente a Ore studente casa (4) totali (5) 7 Aula (Lezioni Prova pratica + frontali) prova orale 4 Esercitazioni Laboratorio naturale (lavoro di terreno) (7) 0 Seminari Altro Valutazione finale L esame prevede una prova pratica e una orale. La prova pratica, a validità annuale, consiste nella descrizione (scritta) di due rocce (una plutonica, l altra vulcanica o metamorfica) in sezione sottile. Per sostenere la prova orale finale occorre aver superato la prova pratica. Durante il corso, sono previste tre prove pratiche che consistono nella stesura di una breve relazione su una roccia plutonica, vulcanica e metamorfica in sezione sottile. Il superamento delle tre prove esonera lo studente dalla prova pratica d esame. Gli esoneri hanno validità annuale. Testi consigliati Presentazioni delle lezioni in formato MS Power Point scaricabili dalla pagina del corso di studio sulla piattaforma Claroline all indirizzo: Per la parte teorica: Uno a scelta dello studente tra: D Amico C., Innocenti F. e Sassi F.P. (1987) Magmatismo e Metamorfismo. Ed. UTET, 536 p. Negretti G. (2003) - Fondamenti di petrografia. Ed. Università La Sapienza- McGhaw Hill, 684 pp. Gregnanin A. (2004) - Elementi di petrografia delle rocce ignee e metamorfiche, I.S.U. Istituto per il diritto allo Studio Universitario, Milano, 397 p. Morbidelli L. (2010) - Le rocce e i loro costituenti - Barbi editore 470 p.

3 Klein C., Philpotts A. (2013) - Earth Materials: Introduction to Mineralogy and Petrology. Cambridge University Press. 552 pp. (testo in ingua inglese). Best M.G. (2002) Igneous and metamorphic petrology. Edizioni Wiley-Blackwell. (testo in lingua inglese di livello più avanzato rispetto ai precedenti) Per il laboratorio: Manuali di Petrografia Ottica (uno a scelta dello studente) Deer W.A., Howie R.A., Zussman J. (1994) - Introduzione ai minerali che costituiscono le rocce (Ed. Zanichelli), 680 p. Peccerillo A., Perugini D. (2003) - Introduzione alla petrografia ottica. Ed. Morlacchi, 210 p. e CD- ROM interattivo Zezza U. (1981) - Petrografia microscopica. Edizioni La Goliardica Pavese, 295 p. Nesse W.D. (2014) - Introduction to Optical Mineralogy. Oxford University Press USA, 384 p. Da consultare: Mackenzie W.S. e Guilford C.(1985) Atlante dei minerali costituenti le rocce in sezione sottile. Edizioni Zanichelli. Mackenzie W.S., Donaldson C.H. e Guilford C. (1994) Atlante delle rocce magmatiche e delle loro tessiture. Edizioni Zanichelli. Yardley B.W.D., Mackenzie W.S. e Guilford C.(1996) Atlante delle rocce metamorfiche e delle loro microstrutture. Edizioni Zanichelli. Note (1) Saperi minimali per il superamento dell'esame. (2) Indicare il numero di CFU dell insegnamento, considerando che 1 CFU = 25 ore di impegno globali da parte dello studente. (3) 1 CFU corrisponde a 8 ore di didattica frontale, oppure a 12 CFU di esercitazioni e laboratorio, oppure a 2 giornate di escursione sul campo, equivalenti a 25 ore (che possono essere ripartite in modo diverso tra lavoro sul terreno e lavoro a casa). (4) Il valore, espresso in ore, deve essere il complemento a 25 per i CFU di ogni tipologia del contenuto. (5) Le ore totali devono essere uguali a 25 per i CFU di ogni tipologia del contenuto. (6) Indicare se è prevista solo una prova orale o prova orale più prova pratica o altre modalità di esame (test attitudinale, valutazione progetto, valutazione tirocinio, prova pratica). (7) Solo in questo caso la voce "Ore in aula" corrisponde a "Ore di escursione". (8) Cognome autore/i, titolo libro, anno, casa editrice

4 BACHELOR OF SCIENCE IN GEOLOGY PETROGRAPHY (canne A-K) A.Y. 2016/2017 Teacher: Prof. Sara Ronca, Dipartimento di Scienze della Terra, Mineralogia building, mezzanine, room 121 Tel: Target Students: undergraduate Unit level: mandatory Pre-requisites: Chemistry, Mineralogy Credits (CFU): 12 Teaching modality: traditional. Attendance: Optional (but attendance is highly recommended) Description of the contents Introduction on the internal structure of the Earth. Geotherm and adiabatic gradients. Chemical and mineralogical composition of the Earth. Petrogenetic processes and tectonic settings. The rock cycle. Physical and chemical properties of magmas. Magmatic crystallization kinetics. Undercooling, nucleation and growth rates. Igneous rock microstructures. Mineralogical and chemical composition of igneous rocks. Classification schemes. Petrochemical indexes, CIPW Norm. Structures and field relationships of plutonic and volcanic rocks. Phase equilibria in magmatic system. Mono, binary and ternary component diagrams. Partial melting and crystallization under equilibrium and disequilibrium conditions, with formation of eutectic and peritectic points, cotectic and peritectic lines and solid solutions. Alkemade theorems. Magmatic evolution. Magmatic associations in relation with tectonic settings. General aspects of metamorphism. Temperature and pressure ranges of metamorphism. Agents and types of metamorphism. Reaction kinetics. Metamorphic zoneography. Metamorphic fabric and microstructures. Main metamorphic rock-forming minerals. Classifications of metamorphic rocks. Graphical representation of mineral assemblages in pseudoternary diagrams. Metamorphism of pelitic and pelitic-arenaceous rocks. Metamorphism of dolostones and limestones. Metamorphism of ultramafic and basic igneous rocks. Granulite facies metamorphism. Eclogite facies metamorphism. Migmatites. Anatexis and formation of granitic magmas. Practical: Laboratory Identification of common rock-forming minerals in thin-section. Microstructures, mineralcomposition and classification based on mineralogical and modal composition of common igneous and metamorphic rocks. rocks Thin section preparation. Field activity Identification and description of most common mineral and rocks in hand specimen. Previous knowledge (from past courses or from the educational career) From Maths, Physics and Chemistry course: Proportion, measure unit, temperature and heat, force, pressure, electromagnetic waves, periodic table of elements, chemical bond, ion, valence, charge balance in chemical reactions. From Mineralogy course: Crystallochemical aspects of the main rock-forming minerals: olivines, pyroxenes, feldspars, feldspatoids, micas, amphiboles, garnets, epidotes, Fe-Ti oxides. Basic knowledge of optical mineralogy. From Geology I: Composition and classification of sedimentary rocks, main depositional environments. Unavoidable knowledge - Classification of plutonic and volcanic rocks following the IUGS recommendations. - Classification of metamorphic rocks based on metamorphic facies and grade, geothermal gradient, protolith composition and microstructure. - Major element composition of the rocks in relation with their main mineral constituents. - Fractional crystallization and partial melting processes. Solidus and liquidus temperatures. - Earth s mantle and crust composition in terms of chemistry and main mineral constituents. - Binary eutectic, binary peritectic and binary solid solution phase systems.

5 - Ternary eutectic, ternary with incongruent melting and ternary solid solution phase systems. Alkemade theorems. - Main magmatic associations. - Use of the polarizing microscope and identification of the main rock-forming minerals. Developing competences and learning outcomes Educational goals: The course aims to give students a basic understanding of the processes controlling the petrogenesis of plutonic, volcanic and metamorphic rocks also in relation to different tectonic settings in which they form. Furthermore, fundamental goal of the course is to develop skills for the description, identifications and classification of different igneous and metamorphic rock types from hand specimens and thin sections. Learning outcomes: Knowledge and Understanding: On successful completion of the course, students should be able to understand processes controlling the genesis and the evolution of igneous and metamorphic rocks. Skills and Attributes: Students should be able to: identify and describe the most common igneous and metamorphic rocks in hand specimen and thin sections; assign a name to an igneous or metamorphic rock on the basis of its textural characteristics or its mineral and chemical composition. CONTENT Classroom Home work Hours total Evaluation hours Frontal lessons Practical + Oral Practice examination Laboratory (field work) Seminars Other (field work) Final evaluation Practical (detailed technical description of two rocks in thin-section) and oral examination. Only students whose practical exam has been positively evaluated are admitted to the oral examination. Students who pass three laboratory tests during the course, will be exonerated from final practical examination and admitted to oral exam. Only those students who regularly attend the lessons will be allowed to take the laboratory tests. Texts MS PowerPoint presentations of lectures downloadable from the Course page in Claroline at the webaddress: Choose one among: D Amico C., Innocenti F. e Sassi F.P. (1987) Magmatismo e Metamorfismo. Ed. UTET, 536 p. Negretti G. (2003) - Fondamenti di petrografia. Ed. Università La Sapienza- McGhaw Hill, 684 pp. Gregnanin A. (2004) - Elementi di petrografia delle rocce ignee e metamorfiche, I.S.U. Istituto per il diritto allo Studio Universitario, Milano, 397 p. Morbidelli L. (2010) - Le rocce e i loro costituenti - Barbi editore 470 p. Klein C., Philpotts A. (2013) - Earth Materials: Introduction to Mineralogy and Petrology. Cambridge University Press. 552 pp. Best M.G. (2002) Igneous and metamorphic petrology. Edizioni Wiley-Blackwell. For laboratory (polarizing microscope): Choose one among: Deer W.A., Howie R.A., Zussman J. (1994) - Introduzione ai minerali che costituiscono le rocce (Ed. Zanichelli), 680 p.

6 Peccerillo A., Perugini D. (2003) - Introduzione alla petrografia ottica. Ed. Morlacchi, 210 p. e CD- ROM interattivo Zezza U. (1981) - Petrografia microscopica. Edizioni La Goliardica Pavese, 295 p. Nesse W.D. (2014) - Introduction to Optical Mineralogy. Oxford University Press USA, 384 p. Optional texts: Mackenzie W.S. e Guilford C.(1985) Atlante dei minerali costituenti le rocce in sezione sottile. Edizioni Zanichelli. Mackenzie W.S., Donaldson C.H. e Guilford C. (1994) Atlante delle rocce magmatiche e delle loro tessiture. Edizioni Zanichelli. Yardley B.W.D., Mackenzie W.S. e Guilford C.(1996) Atlante delle rocce metamorfiche e delle loro microstrutture. Edizioni Zanichelli.