Course Syllabus
Obiettivi
Il corso fornisce una introduzione ai principi fondamentali della Geochimica e si prefigge di spiegare i meccanismi ed i principi chimici alla base dei principali processi geologici, e le interconnessioni con le altre discipline delle Scienze della Terra. Gli studenti acquisiscono le conoscenze per caratterizzare e classificare l’origine degli elementi e degli isotopi, la loro distribuzione nei principali reservoir geochimici e geosfere. Il corso consente di interpretare i processi di frazionamento chimico e isotopico, ed utilizzare elementi e rapporti isotopici quali traccianti dei processi geologici, idrogeologici, petrogenetici e vulcanologici; gli studenti sono in grado di ricostruire i cicli geochimici degli elementi nei diversi ambienti. Sarà dato un cenno alle metodologie e tecniche analitiche in laboratorio e sul campo per lo studio di campioni di fluidi e rocce, ed ai metodi di visualizzazione ed elaborazione dei dati geochimici.
Il corso fornisce le conoscenze quantitative e modellistiche di base per le successive applicazioni ai processi naturali ed industriali.
Contenuti sintetici
Nozioni di base di Geochimica. Cenni di nucleosintesi e cosmochimica. Evoluzione della Terra. Affinità geochimica degli elementi. Sfere geochimiche. Geochimica dell'atmosfera. Geochimica dell’Idrosfera. Geochimica della Litosfera. Cicli geochimici. Geochimica degli isotopi stabili. Geochimica dei gas nobili. Geochimica degli isotopi radiogenici. Cenni di geocronologia. Cenni sulle applicazioni della Geochimica. Principali metodologie e tecniche analitiche. Metodi di visualizzazione ed elaborazione dei dati geochimici.
Programma esteso
Presentazione del corso.
Nozioni di base di Geochimica. Sfere geochimiche. Ripasso delle principali proprietà degli elementi in relazione alla loro posizione nella tavola periodica. La struttura interna degli atomi.
Cenni di nucleosintesi e cosmochimica. Evoluzione della Terra.
Affinità geochimica degli elementi, loro influenza sul comportamento geochimico. Sfere geochimiche.
Geochimica dell'atmosfera: genesi, evoluzione e proprietà chimico-fisiche, composizione attuale.
Geochimica dell'idrosfera, geochimica delle acque. Equilibri chimici in fase acquosa. Coefficienti di ripartizione. Processi di weathering. Reazioni di ossido-riduzione. Diagrammi Eh-pH.
Geochimica della litosfera. Composizione chimica della Terra solida: Nucleo, Mantello e Crosta. Classificazione degli elementi. Elementi maggiori ed in tracce. Diagrammi classificativi. Coefficienti di ripartizione.
Cicli geochimici.
Geochimica degli isotopi stabili (H, O, C, N, S). Notazione delta, fattore di frazionamento e di arricchimento. Standard internazionali. Frazionamenti isotopici. Processo di evaporazione e condensazione: l'esempio degli oceani e delle piogge. Composizione isotopica delle precipitazioni, retta meteorica mondiale.
Geochimica dei gas nobili. Coefficienti di ripartizione. Classificazione nei principali reservoir geochimici e geosfere.
Geochimica degli isotopi radiogenici come traccianti petrogenetici.
Cenni di geocronologia. Meccanismi di decadimento radioattivo, equazione generale del decadimento radioattivo. Principali metodi geocronologici.
Cenni sulle applicazioni della Geochimica.
Principali metodologie e tecniche analitiche.
Metodi di visualizzazione ed elaborazione dei dati geochimici.
Prerequisiti
Chimica.
Modalità didattica
Lezioni frontali (8 CFU)
Materiale didattico
Dispense fornite dal docente
Periodo di erogazione dell'insegnamento
Secondo semestre
Modalità di verifica del profitto e valutazione
Modalità dell’esame:
Prova orale (colloquio sugli argomenti svolti a lezione).
Valutazione dell’esame:
Voto in trentesimi
Orario di ricevimento
Contattare il docente via email: andrea.rizzo@ingv.it
Aims
The course introduces the fundamental principles of Geochemistry and aims to explain the chemical mechanisms and principles underlying the main geological processes, and the interconnections with the other disciplines of Earth Sciences. Students acquire the knowledge to characterize and classify the origin of elements and isotopes, and their distribution in the main geochemical reservoirs and geospheres. The course allows you to interpret the processes of chemical and isotopic fractionation processes, and use elements and isotopic ratios as tracers of geological, hydrogeological, petrogenetic, and volcanological processes; students can reconstruct the geochemical cycles of the elements in different environments. A nod will be given to analytical methodologies in the laboratory and in the field for the study of fluid and rock samples.
The course provides basic quantitative and modeling knowledge for subsequent applications to natural and industrial processes.
Contents
Basic notions of Geochemistry. Fundamentals of nucleosynthesis and cosmochemistry. Evolution of the Earth. Geochemical affinity of the elements. Geochemical spheres. Geochemistry of the atmosphere. Geochemistry of the Hydrosphere. Geochemistry of the lithosphere. Geochemical cycles. Geochemistry of stable isotopes. Geochemistry of noble gases. Geochemistry of radiogenic isotopes. Basics of geochronology. Main methodologies and analytical techniques. Methods of visualization and processing of geochemical data. Notes on the applications of Geochemistry.
Detailed program
Presentation of the course. Basic notions of Geochemistry. Geochemical spheres. Review the elements' main properties in relation to their position in the periodic table. The internal structure of atoms.
Fundamentals of nucleosynthesis and cosmochemistry. Evolution of the Earth.
Geochemical affinity of the elements, their influence on geochemical behaviour. Geochemical spheres.
Geochemistry of the atmosphere: genesis, evolution and chemical-physical properties, current composition.
Geochemistry of the hydrosphere, geochemistry of waters. Chemical equilibria in the aqueous phase. Partition coefficients. Weathering processes. Oxidation-reduction reactions. Eh-pH diagrams.
Geochemistry of the lithosphere. Chemical composition of the solid Earth: Core, Mantle and Crust. Element classification. Major and trace elements. Classification diagrams. Partition coefficients.
Geochemical cycles.
Geochemistry of stable isotopes (H, O, C, N, S). Delta notation, fractionation and enrichment factor. International standards. Isotopic fractionations. Evaporation and condensation process: the example of oceans and rains. Isotope composition of precipitation, world meteoric line.
Geochemistry of noble gases. Partition coefficients. Classification in the main geochemical reservoirs and geospheres.
Geochemistry of radiogenic isotopes as petrogenetic tracers.
Basics of geochronology. Mechanisms of radioactive decay, general equation of radioactive decay. Main geochronological methods.
Main methodologies and analytical techniques.
Methods of visualization and processing of geochemical data.
Notes on the applications of Geochemistry.
Prerequisites
Chemistry
Teaching form
Lectures (8 ECTS)
Textbook and teaching resource
Slides provided during the lessons
Semester
II year, II semester
Assessment method
Oral examination
Vote out of thirty
Office hours
To make an appointment, please write to the Professor: andrea.rizzo@ingv.it
Staff
-
Andrea Luca Rizzo