Course Syllabus
Obiettivi
Obiettivi formativi
Questo corso in Petrografia del Sedimentario è dedicato a studenti di MSc e PhD, interessati all'identificazione di minerali pesanti e agli studi di provenienza di sedimenti e delle rocce sedimentarie, condotte con metodi ottici classici e supportate da metodi innovativi, come la spettroscopia Raman. Gli studenti saranno istruiti su come affrontare e risolvere i problemi relativi all'identificazione dei minerali detritici. Dopo un'analisi dettagliata della maggior parte dei gruppi di minerali pesanti e frammenti di roccia, illustreremo una vasta gamma di esempi tratti da casi reali, in diversi contesti geologici ed aree geografiche del mondo. Il corso mira a migliorare la capacità dello studente di estrapolare informazioni dai sedimenti e raccogliere dati quantitativi mineralogici accurati. Spiegheremo anche come affrontare i problemi legati alla selezione idraulica, all’alterazione meteorica e alla diagenesi. Infine, illustreremo come la spettroscopia Raman ci consenta di identificare correttamente qualsiasi minerale nei vetrini o nelle sezioni sottili. Utilizzando questa tecnica innovativa, possiamo anche valutare la variabilità chimica all'interno di ciascun gruppo di minerali pesanti e confrontare le loro impronte geochimiche con diverse rocce di origine. Verrà spiegato come applicare la petrografia del sedimentario per i futuri studi “Source to Sink” e per studiare il sistema di trasferimento dei sedimenti con un approccio integrato multidisciplinare, per la prospezione applicata alle georisorse.
Contenuti sintetici
Introduzione alla Petrografia del Sedimentario;
Tecniche di campionamento sul terreno;
Laboratorio per la separazione di minerali pesanti;
Petrografia di depositi silico-clastici;
Studi sui minerali pesanti;
Processi fisici;
Processi chimici;
Come contare negli studi di provenienza ed elaborazione dei dati;
Geocronologia del detritico;
Applicazioni alle georisorse
Programma esteso
Introduzione: Petrografia del Sedimentario. Tettonica e sedimentazione. Connessione tra gli ambienti geologici, la geologia delle rocce di origine e la mineralogia dei sedimenti. Sedimenti di primo ciclo e policiclici.
Campionamento sul terreno: strategie per la raccolta di sedimenti per studi di provenienza.
Laboratorio: criteri di campionamento, preparazione e separazione di minerali da sedimenti e rocce sedimentarie nel laboratorio di studi di provenienza e per la geocronologia.
HM in laboratorio: separazione HM nella frazione di sabbia e silt. Come identificare i minerali pesanti trasparenti ed opachi nei vetrini. Microscopio polarizzatore e Spettroscopia Raman. La scelta del metodo di conteggio. Case histories.
Petrografia di sedimenti silico-clastici: componenti principali. Tessiture. Classificazione delle arenarie. Classificazione dei frammenti di roccia. Minerali accessori. Modelli di provenienza.
Studi sui minerali pesanti: panoramica storica. HM negli studi di provenienza. Rocce sorgenti di differenti HM. HM e tettonica delle placche.
Processi fisici: abrasione meccanica. Selezione dei minerali per dimensione e densità. Trascinamento selettivo. Selezione idraulica e formazione di placer. Cambiamenti mineralogici e strutturali durante il trasporto su lunga distanza. Implicazioni economiche per l'esplorazione di elementi strategici.
Processi chimici: alterazione e dissoluzione nei suoli. Diagenesi e dissoluzione per seppellimento. Implicazioni per l'analisi dell'origine delle rocce clastiche. Traccianti geochimici e isotopici negli studi di provenienza. Analisi delle diverse granulometrie: argilla, silt e sabbia. Analisi geochimiche e isotopiche del sedimento totale verso un approccio per singolo minerale. Indici di alterazione Come risolvere il problema del riciclo. Case history e applicazioni.
Come contare negli studi di provenienza e elaborare i dati: metodi a granulo singolo verso metodi “bulk”. La scelta del metodo di conteggio. “Big data” negli studi di provenienza. Bi-plot. Diagrammi Ternari. Miragem. Raman counting.
Geocronologia del detritico: tracce di fissione su apatite e zircone. U-Pb, datazione dello zircone. Case history e applicazioni.
Applicazioni alle georisorse: case histories di interesse per l'esplorazione petrolifera e allo studio di placer contenenti minerali arricchiti in REE ed elementi essenziali per l'industria e la tecnologia.
Prerequisiti
È necessaria una conoscenza di base della mineralogia e della petrografia. Si suggerisce di abbinare questo corso ai contenuti del corso di Bacini Sedimentari al fine di una migliore comprensione dei legami della mineralogia e petrografia del sedimentario con la tettonica delle placche e con la geologia regionale. Sono di aiuto nell'affrontare questo corso fortemente multidisciplinare, una forte curiosità ed interesse per il lavoro di laboratorio e l'utilizzo di strumenti classici ed innovativi nelle scienze della Terra. Gli studenti interessati alle georisorse e allo sfruttamento sostenibile del pianeta sono fortemente incoraggiati a seguire questo corso.
Modalità didattica
Le lezioni si svolgeranno seguendo le indicazioni del nostro Ateneo nel rispetto delle disposizioni legate al periodo di emergenza Covid-19.
Le lezioni si svolgeranno in presenza come lezioni frontali in aula e in laboratorio. I contenuti delle lezioni, nella forma di slide per ciascuna lezione, insieme a ulteriore materiale bibliografico di supporto al corso, verranno messi a disposizione degli studenti tramite la piattaforma e-learning del corso. Quest'anno accademico le lezioni non verranno registrate.
Nelle lezioni frontali verrà spiegata la teoria che sta alla base di una serie di casi reali di studio dei sedimenti. Durante le esercitazioni pratiche, verrà mostrato il laboratorio per la separazione dei minerali pesanti e verranno impartite lezioni sull'utilizzo del microscopio polarizzatore e dello spettrometro Raman per l'identificazione dei minerali.
Materiale didattico
Pdf delle lezioni frontali ed articoli che trattano diversi argomenti, saranno caricati in e-learning ogni settimana.
Libro di testo scaricabile gratuitamente per la parte sui minerali pesanti:
https://www.mdpi.com/journal/minerals/special_issues/heavy_minerals
Per ogni studente saranno messi a disposizione una serie di standard di singoli minerali per imparare a identificare i minerali pesanti mediante microscopio polarizzatore e spettroscopio Raman.
Periodo di erogazione dell'insegnamento
Il corso di Petrografia del Sedimentario è nel primo semestre del 1 ° anno del programma di Tesi Specialistica.
In ottemperanza alle regole di Ateneo per la gestione dell'emergenza Covid-19, il corso inizierà in novembre 2021 e terminerà in gennaio 2022 e sarà svolto in lingua inglese.
Modalità di verifica del profitto e valutazione
L'esame finale sarà suddiviso in una parte pratica per il riconoscimento al microscopio polarizzatore di minerali pesanti in vetrini standard, ed un esame orale sugli argomenti dell'intero corso.
Orario di ricevimento
I docenti del corso saranno a disposizione degli studenti durante tutto l'anno accademico, previo appuntamento e richiesta via e-mail:
I nominativi e le email dei docenti del corso sono qui di seguito riportati:
Sergio Andò: sergio.ando@unimib.it
Eduardo Garzanti: eduardo.garzanti@unimib.it
Alberto Resentini: alberto.resentini@unimib.it
Aims
This course in Sedimentary Petrography is dedicated to MSc and PhD Students, worldwide interested in heavy mineral identification and provenance studies of sediments and sedimentary rocks carried out with classical optical methods and supported by innovative methods as Raman spectroscopy. Students will be showed how longstanding problems concerning the appropriate identification of detrital minerals can e solved. After detailed analysis of most groups of heavy minerals, and rock fragments we will illustrate a wide range of examples from real case histories from different geological settings in different areas of the world. The course aims at improving student’s capability to extract information from detrital sediments and to collect accurate quantitative mineralogical data. We will also explain how to tackle problems related to hydraulic sorting, chemical weathering and diagenesis. Finally, we will illustrate how Raman spectroscopy allows us to correctly identify any mineral in grain mounts or in thin sections. By using this innovative technique we can also assess chemical variability within each heavy-mineral group and compare their diagnostic chemical signatures with different source rocks. We will show you how to apply sedimentary petrography for future Source to Sink studies and to investigate sediment routing system with a multidisciplinary integrated approach for reservoir prediction in georesources.
Contents
Introduction to Sedimentary Petrography
Sampling in the field
Laboratory for heavy mineral separation
Petrography of siliciclastic detritus
Heavy-mineral studies
Physical processes
Chemical processes
How to count in provenance studies and data processing
Geochronology of detritus
Applications to georesources
Detailed program
Introduction: Sedimentary Petrography. Tectonic and sedimentation. Connection between the geological settings and the geology of source rocks and mineralogy of sediments. First cycle and polycyclic sediments.
Sampling in the field: strategies for collecting sediments in the field for provenance studies.
Laboratory: sampling criteria, preparation and separation of sediments and sedimentary rocks in the laboratory of provenance studies and geochronology.
HM in the laboratory: HM separation in sand and silt fraction. How to identify transparent and opaque heavy minerals in grain mounts. Polarizing microscope. Raman Spectroscopy. The choice of the counting method. Case histories.
Petrography of siliciclastic detritus: principal components. Textures. Classification of sandstones. Classification of rock fragments. Accessories minerals. Models of provenance.
Heavy-mineral studies: historical overview. HM in provenance studies. Source rocks of different HM. HM and Plate tectonic.
Physical processes: Mechanical abrasion. Selection of the minerals to size and density. Selective entrainment. Hydraulic sorting and placer formation. Mineralogical and textural changes during the long-distance transport. Economic implications for strategical elements exploration.
Chemical processes: Alteration and dissolution in soils. Diagenesis and intrastratal dissolution. Implications for the analysis of origin of clastic rocks. Geochemical and isotopic tracers in provenance studies. Analysis of different grain size: clay, silt and sand. Geochemical and isotopic analyses of sediment in bulk rock versus single mineral approach. Indices of weathering. How to solve the problem of recycling. Case histories and applications.
How to count in provenance studies and data processing: Single grain versus bulk methods. The choice of the counting method. Big data in provenance studies. Bi-plot. Ternary Plot. MIRAGEM. Raman counting.
Geochronology of detritus: Fission track of apatite and zircon. U-Pb dating of zircon. Case histories and applications.
Applications to Georesources: case histories of interest for oil exploration and to the study of placers containing minerals enriched in REE and essential elements for industry and technology.
Prerequisites
A basic knowledge of mineralogy and petrography is required. It is suggested to combine this course with the contents of the Sedimentary Basins course in order to better understand the links of sedimentary mineralogy and petrography with plate tectonics and regional geology. A strong curiosity and interest in laboratory work and the use of classical and innovative tools in the Earth sciences are helpful in tackling this highly multidisciplinary course. Students interested in georesources and sustainable exploitation of the planet are strongly encouraged to attend this course.
Teaching form
The lessons will take place following the instructions of our University in compliance with the rules related to the Covid-19 emergency period.
Lessons will take place face to face as lectures in the classroom and in the laboratory. The contents of the lessons, in the form of slides for each lesson, together with further bibliographic material to support the course, will be made available to students through the e-learning platform of the course. Lessons will not be recorded during this academic year.
In the lectures the theory underlying a series of real case studies of sediments will be explained. During the practical lessons, the laboratory for the separation of heavy minerals will be shown and lessons will be given on the use of the polarizing microscope and the Raman spectrometer for the identification of minerals.
Textbook and teaching resource
Pdf of the frontal lessons and references dealing on different topics will be uploaded in e-learning every week.
Free downloadable textbook for the heavy minerals part:
https://www.mdpi.com/journal/minerals/special_issues/heavy_minerals
Standard grain mount of single minerals will be available for each student to learn how to identify heavy minerals by polarizing microscope and Raman spectroscopy.
Semester
The course of Sedimetary Petrography is in the first semester of the 1st year of the Master Thesis program.
In compliance with the University rules for the Covid-19 emergency management, the course will start on November, 2021 and will end on January, 2022 and will be conducted in English.
Assessment method
The final exam will be divided in a practical exercise to check the knowledge of Attendees with the polarizing microscope on standard slide of heavy minerals, together with an oral exam dealing on the arguments of the entire course.
Office hours
The lecturers of the course will be available to students throughout the academic year, upon appointment and request via e-mail:
The names and emails of the course teachers are listed below:
Sergio Andò: sergio.ando@unimib.it
Eduardo Garzanti: eduardo.garzanti@unimib.it
Alberto Resentini: alberto.resentini@unimib.it