CORSO DI LAUREA IN SCIENZE GEOLOGICHE. Processi metallogenetici minerali e rocce di interesse economico A.A. 2015/2016. Descrizione del programma

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1 CORSO DI LAUREA IN SCIENZE GEOLOGICHE Processi metallogenetici minerali e rocce di interesse economico A.A. 2015/2016 Docente: Dott. Silvano Mignardi, Dipartimento di Scienze della Terra, piano I, stanza 123, tel , silvano.mignardi@uniroma1.it. Studenti target: III anno I semestre Livello dell Unità: avanzato Pre-requisiti: Gli studenti sono invitati a frequentare il corso dopo aver frequentato quelli di chimica, mineralogia, petrografia e geochimica. Crediti: 6 Modalità di erogazione: tradizionale Frequenza: facoltativa Descrizione del programma Definizioni di minerogenesi e metallogenesi. Origine e principali caratteristiche dei fluidi mineralizzanti. Classificazioni giacimentologiche e modelli genetici. Esempi di giacimenti legati a magmatismo intracratonico; giacimenti legati a magmatismo basico del mantello; giacimenti legati a magmatismo alcalino; giacimenti legati alla fusione di SCLM metasomatizzato; giacimenti legati a rifting intracontinentale (in margini cratonici e in ambientazioni di rift intracratonico); giacimenti legati a margini divergenti (singenetici in margini continentali passivi e quelli formati durante l apertura dell oceano); giacimenti legati a margini convergenti (di arco magmatico continentale e sottomarini di aree di retroarco); giacimenti in bacini sedimentari. Importanza ed applicazioni di base metals (Pb, Cu, Zn, Cd, ecc.), metalli alcalini (Be, Cs, ecc.) precious metals (Au, Ag, Pt, PGE, ecc.), metalli di transizione (Nb, Ta, Mo, W, ecc.) e REE. Rocce e minerali industriali: classificazione (geologica, industriale, economica), genesi, giacimenti. Materie prime per l industria delle costruzioni, ceramica, chimica, del vetro e dei refrattari. Cenni sugli aspetti legislativi e normativi dell attività estrattiva. Le diverse tipologie di cava. Principali tecniche di coltivazione. Taglio al monte nelle cave di rocce ornamentali. Principali tecniche di estrazione. Tecnologie innovative. Finitura e trattamento delle superfici. Principali tipologie di rocce ornamentali commercializzate in Italia ed all estero. Le problematiche ambientali delle lavorazioni di cava e le principali tecniche di mitigazione. Saperi pregressi (da corsi degli anni precedenti o dalla carriera scolastica precedente) Da tutti i corsi precedenti: Riconoscimento delle principali rocce (ignee, sedimentarie, metamorfiche). Dal corso di Chimica: Nomenclatura chimica, reazioni chimiche, proprietà periodiche degli elementi. Concetti di numero di ossidazione ed elettronegatività. Solidi ionici, molecolari, covalenti, metallici. Stato liquido e soluzioni, equilibrio chimico in soluzioni acquose, ph, acidi e basi. Parametri chimici e fisici che influenzano la solubilità. Caratteristiche chimiche essenziali degli elementi più comuni. Dal corso di Fisica: Conversione delle unità di misura. Concetti di forza, sforzo e deformazione. Dal corso di Geochimica: Composizione e differenziazione chimica della Terra. Abbondanze degli elementi nella crosta terrestre. Classificazione geochimica degli elementi. Comportamento degli elementi nei sistemi magmatici. Alterazione delle rocce nell ambiente supergenico. Geochimica isotopica e applicazioni. Dal corso di Mineralogia: Definizione di minerale. Riconoscimento macroscopico dei principali minerali. Soluzioni solide, polimorfismo, diagrammi P-T. Concetti di mineralogia sistematica e principali classificazioni. Minerali fondamentali delle rocce ignee, metamorfiche e sedimentarie. Dal corso di Petrografia: Struttura interna della Terra e sua composizione chimica e mineralogica. Ciclo delle rocce. Caratteri generali dei magmi. Genesi dei magmi. Differenziazione magmatica. Cinetica della

2 cristallizzazione magmatica. Composizione mineralogica delle rocce plutoniche e vulcaniche e loro classificazione. Giaciture delle rocce plutoniche e vulcaniche. Processi petrogenetici ed ambienti geodinamici. Caratteri generali del metamorfismo. Intervalli di temperatura e pressione del metamorfismo. Tipi di metamorfismo. Classificazione delle rocce metamorfiche. Dal corso di Geologia I: Composizione e classificazione delle rocce sedimentarie. Principali ambienti deposizionali. Saperi imprescindibili (1) - Definizione di minerogenesi e metallogenesi. - Origine dei fluidi mineralizzanti. - Principali caratteristiche chimico-fisiche dei fluidi mineralizzanti. - Principali classificazioni dei giacimenti minerari. - Correlazioni tra le principali tipologie di giacimenti minerari e gli ambienti geodinamici. - Definizione di rocce e minerali industriali. - Principali aspetti legislativi e normativi dell attività estrattiva in Italia (differenza tra cava e miniera). - Tipologie di cave (di versante, a fossa, a imbuto). - Tecniche di coltivazione ed estrazione del materiale (filo diamantato, esplosivi, tagliatrice a catena, perforazioni affiancate). - Tecniche di trattamento superficiale delle rocce ornamentali (a piano di cava, a spacco, a piano-sega, lavorazioni ad urto, trattamento termico, a rasamento, con prodotti chimici, con tecnologie innovative). - Principali tipologie di rocce ornamentali commercializzate in Italia ed all estero. - Principali tecniche di mitigazione delle problematiche ambientali connesse con la coltivazione dei materiali lapidei (solidificazione/stabilizzazione, vetrificazione, soil washing, soil flushing, biosorption, stabilizzazione chimica, phytoremediation). Obiettivi formativi e risultati di apprendimento attesi (conoscenze, competenze e abilità) Obiettivi formativi: Conoscenza dei principali processi metallogenetici. Conoscenza delle principali classificazioni dei giacimenti minerari. Acquisizione dei principi di base della minerografia per l identificazione dei minerali metallici. Conoscenza delle principali proprietà fisiche e meccaniche dei materiali lapidei. Conoscenza dei processi di degradazione dei materiali lapidei e delle principali forme di alterazione. Acquisizione delle principali tecniche di indagine per la caratterizzazione dei materiali lapidei. Risultati dell apprendimento: Gli studenti acquisiranno elementi di base sull origine, le principali caratteristiche dei fluidi mineralizzanti e le principali tipologie di giacimenti minerari. Gli studenti che supereranno l esame saranno in grado di applicare nozioni e principi utili a riconoscere le principali tipologie di giacimenti minerari ed inquadrare i processi metallogenetici in relazione alle loro differenti ambientazioni geodinamiche. Acquisire elementi di base sulle principali proprietà fisiche e meccaniche dei materiali lapidei, sui processi di degrado dei materiali lapidei e sulle principali forme di alterazione. Applicare nozioni e principi utili a riconoscere le principali forme di alterazione dei materiali lapidei e definire le principali proprietà fisico-meccaniche dei materiali lapidei. Inoltre, alla fine del corso lo studente sarà in grado di caratterizzare mediante varie metodologie analitiche le principali tipologie di materiali lapidei. Inoltre, alla fine del corso lo studente sarà in grado di riconoscere i principali minerali metallici mediante osservazioni al microscopio in luce riflessa. Valutazione (6) CONTENUTO (2) Ore in aula (3) Ore studente a Ore studente (6 CFU) casa (4) totali (5) 5 Aula (Lezioni Prova orale frontali) 1 Esercitazioni

3 Valutazione finale La valutazione del conseguimento dei risultati attesi avviene mediante una prova orale. Testi consigliati ZUFFARDI P. GIACIMENTOLOGIA E PROSPEZIONE MINERARIA, Pitagora Editrice, Bologna. SASSANO G.P., CARCANO C. GEOLOGIA ECONOMICA E GIACIMENTI MINERARI, Chiandetti ed., Udine. PARK C.F., MAC DIARMID R.A. GIACIMENTI MINERARI, Ed. italiana a cura di B. De Vivo e F. Ippolito, Liguori ed., Napoli. EVANS A.M. AN INTRODUCTION TO ORE GEOLOGY, Blackwell Scientific Publications, Boston Palo Alto Melbourne. PRIMAVORI P. Pianeta pietra, G. Zusi Editore. IPPOLITO F., NICOTERA P., LUCINI P., CIVITA M., DE RISO R., Geologia Tecnica, ISEDI Petrini Editore MANNING D.A.C. Introduction to industrial minerals, Chapman & Hall. VELDE B. Introduction to clay minerals, Chapman & Hall. FORNAIO M., LOVERA E., SACERDOTE I. La coltivazione delle cave ed il recupero ambientale, Politeko Edizioni. CARR D.D., ed., Industrial Minerals and Rocks, 6th edition: Society for Mining, Metallurgy, and Exploration, Littleton, Colorado (USA). Articoli tecnici e scientifici specialistici forniti dal docente. Appunti delle lezioni. 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 Mineral deposits and geodynamics settings A.Y. 2015/2016 Teacher: Dr. Silvano Mignardi, Department of Earth Sciences, first floor, room 123, phone , Target Students: III year I semester Unit level: avanced Pre-requisites: The students are advised to take this course after having attended the lessons of the courses of chemistry, mineralogy, petrography and geochemistry Credits (CFU): 6 Teaching modality: traditional Attendance: optional Description of the contents Ore-forming processes. Origin and main characteristics of the mineralizing fluids. Classifications of ore deposits and genetic models. Examples of mineral deposits related to intracratonic magmatism; mineral deposits related to mantle basic magmatism; deposits related to alkaline magmatism; deposits related to melting of metasomatized sucontinental lithospheric mantle (SCLM); mineral deposits related to intracontinental rifting; mineral deposits related to divergent margin tectonics; mineral deposits related to convergent margin tectonics; sediment-hosted deposits. Economic importance and industrial application of base metals (Pb, Cu, Zn, Cd, etc.), alkaline metals (Be, Cs, etc.) precious metals (Au, Ag, Pt, PGE, etc.), transition metals (Nb, Ta, Mo, W, etc.) and REE. Previous knowledge (from past courses or from the educational career) From all previous courses: Recognition of the main rocks (igneous, sedimentary, metamorphic). From Chemistry: Nomenclature, chemical reactions, periodic properties of the elements. Concepts of oxidation number and electronegativity. Ionic, molecular, covalent, metallic solids. Liquid state and solutions, chemical equilibrium in aqueous solutions, ph, acids and bases. Chemical and physical parameters that influence the solubility. Key chemical characteristics of the most common elements. From Geochemistry: Composition and chemical differentiation of the Earth. Abundances of the elements in the earth's crust. Geochemical classification of the elements. Behavior of the elements in magmatic systems. Rock alteration in the supergene environment. Isotope geochemistry and applications. From Mineralogy: Definition of ore. Macroscopic recognition of the major minerals. Solid solutions, polymorphism, P-T diagrams. Concepts of systematic mineralogy and main classifications. Basic minerals of igneous, metamorphic and sedimentary. From Petrography: Internal structure of the Earth and its chemical and mineralogical composition. Rock cycle. General characteristics of magmas. Magma genesis. Magmatic differentiation. Kinetics of magmatic crystallization. Mineralogical composition of the plutonic and volcanic rocks and their classification. Main arrangements of plutonic and volcanic rocks. Petrogenetic processes and geodynamic environments. General characteristics of metamorphism. Temperature and pressure of metamorphism. Types of metamorphism. Classification of metamorphic rocks. From Geology I: Composition and classification of sedimentary rocks. Main depositional environments. - Minerogenesis and metallogenesis. - Origin of the mineralizing fluids. Unavoidable knowledge

5 - Main chemical-physical characteristics of the mineralizing fluids. - Main classifications of mineral deposits. - Correlations between the main types of mineral deposits and geodynamic environments. Developing competences and learning outcomes Educational goals: The course aims at giving the student a basic understanding of the main ore-forming processes and mineral deposits related to their geodynamic settings. Learning ouctomes: Successful students will be able to understand basic principles of the ore-forming processes and classification of mineral deposits. Moreover, they will be able to apply principles important in understanding the various physical-chemical characteristics of the mineralizing fluids and classification of mineral deposits. In addition, the average student will be able to characterize the main metallic minerals by means of ore mineralogy. CONTENT Classroom Home work Hours total Evaluation (6 CFU) hours 5 Frontal lessons Oral examination 1 Practice Oral examination. Final evaluation Texts ZUFFARDI P. GIACIMENTOLOGIA E PROSPEZIONE MINERARIA, Pitagora Editrice, Bologna. SASSANO G.P., CARCANO C. GEOLOGIA ECONOMICA E GIACIMENTI MINERARI, Chiandetti ed., Udine. PARK C.F., MAC DIARMID R.A. GIACIMENTI MINERARI, Ed. italiana a cura di B. De Vivo e F. Ippolito, Liguori ed., Napoli. EVANS A.M. AN INTRODUCTION TO ORE GEOLOGY, Blackwell Scientific Publications, Boston Palo Alto Melbourne. Scientific artiche from Economic Geology e Mineralium Deposita. Power Point files of the teacher.