PETROGRAFIA (canale L-Z) 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 LAUREA IN SCIENZE GEOLOGICHE PETROGRAFIA (canale L-Z) A.A. 2016/2017 Docente: Prof. Michele Lustrino, Dipartimento di Scienze della Terra, piano rialzato, stanza n. 114 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 suggerita la frequenza). Descrizione del programma Cenni sulla struttura interna della terra. Gradienti geotermici ed 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, 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. Genesi dei magmi. Differenziazione magmatica. Associazioni magmatiche. Caratteri generali del metamorfismo. Limiti di temperature e pressione del metamorfismo. Tipi di metamorfismo. 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 crostale. 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. Attività sul terreno Descrizione e riconoscimento a livello macroscopico in affioramento di litotipi ignei, sedimentari e metamorfici. Saperi pregressi (da corsi degli anni precedenti o dalla carriera scolastica precedente) - Elementi della tavola periodica, legami chimici, ione, valenza, regola dell ottetto, bilanciamento delle cariche nelle reazioni chimiche. - Unità di misura, temperatura, calore, forza, pressione, onde elettromagnetiche. - 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.

2 Saperi imprescindibili (1) - Classificazione delle rocce ignee plutoniche e vulcaniche secondo le raccomandazioni IUGS. - 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. Principi di Alkemade. - Principali associazioni magmatiche. - Utilizzo del microscopio polarizzatore ed identificazione delle principali fasi minerali. Obiettivi formativi e 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 comprensione dei 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 12 CFU casa (4) totali (5) 7 Aula (Lezioni Prova pratica + frontali) prova orale 4 Esercitazioni Laboratorio naturale (lavoro di terreno) (7) 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 plutoniche e/o vulcaniche e/o metamorfiche in sezione sottile, al microscopio. Per sostenere la prova orale occorre aver superato la prova pratica. Durante il corso, solo per gli studenti che frequentano regolarmente 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 dalla prova pratica d esame. Gli esoneri hanno validità annuale. Testi consigliati Per la parte teorica: Appunti delle lezioni in formato MS Power Point scaricabili dal sito Claroline di volta in volta. Klein C. e Philpotts A. (2012) Earth Materials Introduction to Mineralogy and Petrology. Edizioni Cambridge University Press. (Libro di facile lettura anche se scritto in inglese). (

3 Best M.G. (2002) Igneous and metamorphic petrology. Edizioni Wiley-Blackwell. (Libro più completo del precedente con maggiore dettaglio sui processi petrogenetici e di livello più avanzato rispetto al precedente). ( html). Negretti G. (2003) Fondamenti di petrografia. Edizioni Università La Sapienza- McGhaw Hill. (Libro in italiano ma non aggiornato e chiaro come i due precedenti scritti in inglese). Per il laboratorio: 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. Manuali di Petrografia Ottica (uno a scelta dello studente) Peccerillo A. e Perugini D. (2003) Introduzione alla petrografia ottica. Edizioni Morlacchi. (Questo manuale è scritto in modo chiaro e contiene un CD-ROM interattivo con una serie di animazioni). Deer W.A., Howie R.A. e Zussman J. (1994) Introduzione ai minerali che costituiscono le rocce. Edizioni Zanichelli. (Testo fondamentale per la determinazione dei minerali in sezione sottile, anche se di livello più avanzato). 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 (channel L-Z) A.Y. 2016/2017 Teacher: Prof. Michele Lustrino, Dipartimento di Scienze della Terra, mezzanine, room 114 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 gradient. 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 microstructures. Mineralogical and chemical composition of igneous rocks. Classification schemes. Petrochemical indexes, CIPW Norm. Field relationships of plutonic and volcanic rocks. Phase equilibrium in magmatic system. One-component, binary and ternary phase diagrams. Partial melting and crystallization under equilibrium and disequilibrium conditions, with formation of eutectic and peritectic points, cotectic and peritectic lines and solid solutions. Magmatic evolution. Magmatic associations. Introduction to metamorphism. Agents and types of metamorphism. Metamorphic zoneography. Metamorphic fabric and microstructures. 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, mineral-composition and classification based on mineralogical and modal composition of common igneous and metamorphic rocks. Field activity Identification and description of most common mineral and rocks in hand specimen. Previous knowledge (from past courses or from the educational career) There are no formal prerequisites for the course, but it is recommended that the participants have sufficient knowledge of Chemistry, Mineralogy and Lithology. Unavoidable knowledge - Classification of plutonic and volcanic rocks according to the IUGS rules. - Classification of metamorphic rocks using metamorphic facies and metamorphic grade, geothermal gradient, protolith composition and microtexture. - Composition of major elements in rocks as function of the mineral paragenesis. - Fractional crystallization and partial melting processes. Solidus and liquidus temperature. - Composition of the Earth s mantle and crust in terms of chemistry and main minerals. - Binary systems with eutectic and peritectic points and with solid solutions. - Ternary systems with eutectic and peritectic points, cotectic and peritectic lines and with solid solutions. Alkemade principles.

5 - Main magmatic associations. - Use of polarizing microscope and identification of the main mineral phases. Educational goals: Developing competences and learning outcomes 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 ouctomes: 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 Suggested Reading List: Lecture notes and MS Power Point files of lectures downloadable from the Claroline web site. Klein C. and Philpotts A. (2012) Earth Materials Introduction to Mineralogy and Petrology. Edizioni Cambridge University Press. ( Best M.G. (2002) Igneous and metamorphic petrology. Edizioni Wiley-Blackwell. ( Negretti G. (2003) Fondamenti di petrografia. Edizioni Università La Sapienza- McGhaw Hill. For laboratory (polarizing microscope): Mackenzie W.S. and Guilford C.(1985) Atlante dei minerali costituenti le rocce in sezione sottile. Edizioni Zanichelli.

6 Mackenzie W.S., Donaldson C.H. and 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. Optical mineralogy manuals Peccerillo A. and Perugini D. (2003) Introduzione alla petrografia ottica. Edizioni Morlacchi. Deer W.A., Howie R.A. and Zussman J. (1994) Introduzione ai minerali che costituiscono le rocce. Edizioni Zanichelli.