Course Syllabus
Obiettivi
Il modulo di “Introduzione alla Petrografia” ha l'obiettivo di fornire una conoscenza generale dei processi che regolano l’evoluzione della Terra, con particolare riguardo alla formazione delle rocce. Durante le esercitazioni di Riconoscimento Rocce gli studenti imparano a distinguere i principali minerali costituenti le rocce, la loro tessitura e a descrivere e classificare i litotipi più diffusi.
Contenuti sintetici
LEZIONI FRONTALI (4 CFU):
- Il sistema Terra
- Cenni di Mineralogia
- Rocce Ignee e loro formazione
- Vulcani come geosistemi
- Processi superficiali del ciclo delle rocce
- Rocce sedimentarie
- Il metamorfismo
- Tipi di metamorfismo e ambienti geologici
ESERCITAZIONI RICONOSCIMENTO ROCCE (2 CFU):
- Principali minerali costituenti le rocce
- Tessiture e classificazione delle rocce
Programma esteso
LEZIONI FRONTALI (3.5 CFU):
Il sistema Terra: processi geologici spazio-tempo; l'età della Terra; ricostruire la Terra; classificazione delle meteoriti; densità media delle porzioni di Terra; densità e gradiente di pressione.
Nascita e formazione della Terra: accrezione terrestre e la Luna; differenziazione della Terra; differenziazione e gradiente geotermico; gli elementi secondo Goldschmidt.
Cenni di Mineralogia: definizione di minerale; la struttura degli atomi; raggi atomici e ionici; il numero di coordinazione; fattori che controllano l'impaccamento di ioni nelle strutture dei minerali; gruppi di minerali su base chimica; silicati; come si formano i cristalli; sostituzioni atomiche; polimorfismo e isomorfismo; minerali e discontinuità nel mantello.
Rocce Ignee e loro formazione: rocce vulcaniche e plutoniche; composizione chimica e mineralogica delle rocce ignee; processi di fusione del mantello e produzione di un magma; proprietà fisiche dei magmi: densità e viscosità; risalita dei fusi nel mantello; processi magmatici; formazione di una camera magmatica; raffreddamento e processi di differenziazione magmatica; giacitura delle rocce ignee; rocce ignee e loro contesto tettonico.
Classificazione dei corpi intrusivi.
Vulcani come geosistemi: lave e altri depositi vulcanici; essoluzione di gas magmatici e vulcanismo esplosivo; depositi piroclastici; stili eruttivi e forme vulcaniche; interazione dei vulcanismo con altri geosistemi; mappa del vulcanismo globale.
Processi superficiali del ciclo delle rocce: weathering fisico e chimico; formazione del sedimento; trasporto del sedimento; flusso laminare e turbolento; trasporto per sospensione; forme di fondo; correnti di torbida; sedimentazione nei delta fluviali.
Rocce sedimentarie: stratificazione nei sedimenti e nelle rocce sedimentarie; ambienti di deposizione, clima e processi tettonici; da sedimento a roccia; rocce sedimentarie e ambienti di deposizione; rocce carbonatiche; profondità di compensazione del carbonato.
Il metamorfismo: il ruolo della temperatura, pressione e fluidi; concetto di reazione metamorfica; minerali e trasformazioni ad alta temperatura e/o ad alta pressione; gradiente metamorfico.
Tipi di metamorfismo e ambienti geologici: metamorfismo di contatto; metamorfismo di subduzione; metamorfismo regionale; facies e grado metamorfico.
ESERCITAZIONI RICONOSCIMENTO ROCCE (2 CFU):
Caratteristiche dei principali minerali: quarzo, plagioclasio, feldspato alcalino, sanidino, leucite, biotite, orneblenda e tremolite, ortopirosseno, diopside-augite e onfacite, olivina, muscovite, granato, staurolite, albite.
Rocce ignee: tessitura e nomenclatura; diagramma IUGS; riconoscimento di: graniti, granodioriti, tonaliti, sientiti, monzoniti, gabbri, dioriti, rioliti, andesiti, basalti, tefriti, trachiti.
Rocce sedimentarie: tessiture e nomenclatura. Riconoscimento di: conglomerati, brecce, arenarie, grainstone, wackestone, mudstone, dolomia, travertino, gesso, selce.
Rocce metamorfiche: tessiture e nomenclatura. Grado e facies metamorfica. Riconoscimento di: filladi, micascisti, orthogneiss, paragneiss, prasiniti, anfiboliti, granuliti, eclogiti e migmatiti.
ATTIVITA' DI CAMPO (0.5 CFU)
Riconoscimento sul terreno delle principali strutture e rocce magmatiche e metamorfiche nel basamento Sudalpino.
Prerequisiti
Aver svolto il Corso di Sicurezza sul Terreno
Modalità didattica
Il modulo è articolato in 28 ore di Lezioni frontali, 24 ore di Esercitazioni e una giornata di escursione sul terreno (campus abroad) da svolgere nel periodo estivo. Le lezioni frontali si svolgono tra Marzo e metà Aprile, mentre le Esercitazioni durante l’intero semestre (da Marzo a Giugno). La frequenza alle lezioni frontali non è obbligatoria, ma consigliata. La frequenza alle Esercitazioni è obbligatoria per almeno il 75% del totale (lo studente deve firmare l’elenco presenze).
Eventuali dubbi su tutto ciò che concerne il programma del modulo di “Introduzione alla Petrografia”, le esercitazioni Riconoscimento Rocce ed il materiale fornito on-line possono essere chiariti con la docente o durante le ore di tutoraggio.
Materiale didattico
Tutte le slide presentate a lezione e durante le esercitazioni saranno disponibili sulla piattaforma e-learning, comprese parte di lezioni registrate.
"Capire la Terra"
J.P. Grotzinger, T.H. Jordan, Terza edizione italiana a cura di Elvidio Lupia Palmieri, Maurizio Parotto, Zanichelli, 2016
per approfondimenti:
"Mineralogia e Petrologia"
Cornelis Klein, Anthony Philpotts, Prima edizione italiana a cura di Giorgio Gasparotto e Roberto Braga, Zanichelli 2018
Periodo di erogazione dell'insegnamento
Secondo semestre (Marzo - Giugno)
Modalità di verifica del profitto e valutazione
Per verificare l’apprendimento dell’insegnamento di Principi di Geologia sono previsti 7 appelli d'esame, le cui date vengono comunicate ad inizio Anno Accademico. L'esame è articolato in tre prove, ognuna con votazione in trentesimi. Il superamento di ogni prova è propedeutico per l'accesso a quella successiva. Le tre prove devono essere obbligatoriamente svolte nel seguente ordine:
1. Cartografia (2 CFU) – prova scritta riferita alle Esercitazioni del modulo di “Introduzione alla Geologia”. Lo studente deve tracciare un profilo topografico, delimitare un bacino idrografico, tracciare l'intersezione di un limite geologico con la topografia, calcolare le coordinate di un punto su una carta topografica, disegnare una sezione geologica (da carta geologica semplificata) e rispondere in breve a 9 domande di teoria. Questa prova si svolge circa una settimana prima dell’orale di Riconoscimento Rocce e della prova scritta inerente la Parte Teorica. Le date sono comunicate a tutti gli studenti via e-mail direttamente dal docente. Una valutazione ≥ 18/30 è da considerarsi valida per tutti gli appelli d'esame successivi.
2. Riconoscimento Rocce (2 CFU) – prova orale riferita alle Esercitazioni del modulo di “Introduzione alla Petrografia”. Lo studente deve dimostrare di saper riconoscere i principali minerali costituenti le rocce, di aver acquisito una corretta terminologia per la descrizione delle tessiture e di essere in grado di classificare due rocce tra quelle analizzate durante le esercitazioni. Questa prova si svolge nella stessa giornata della prova scritta inerente alla Parte Teorica.
3. Parte Teorica (3.5 + 3.5 CFU) – prova scritta riferita alle lezioni frontali di entrambi i moduli “Introduzione alla Geologia” e “Introduzione alla Petrografia”. La prova consta di 5 domande, 2 a risposta aperta e 3 a risposta sintetica, da svolgere in 2 ore. Le domande a risposta aperta richiedono una descrizione con terminologia adeguata dei principali concetti chiave e dei collegamenti ad essi trasversali. Le domande a risposta sintetica richiedono una trattazione strettamente focalizzata sull’argomento.
La valutazione finale dell’insegnamento di Principi di Geologia è calcolato sulla media pesata delle tre prove, compresa una breve relazione (0.5 FCU) sull'escursione.
Orario di ricevimento
Tutti i giorni su appuntamento. Contattare la docente (nadia.malaspina@unimib.it) con l'e-mail (......@campus.unimib.it).
Sustainable Development Goals
Aims
Aim of the “Introduction to Petrography” class is to give a general understanding of the main geological processes that occurred during the Earth evolution, with emphasis on rock petrogenesis. During the practical activity (Rock Lab), students will acquire the basic skills and the ability to characterise the rock forming minerals, the texture and classify the most representative lithologies.
Contents
LECTURES (4 CFU):
- The Earth system
- Principles of Mineralogy
- Igneous rocks and their formation
- Volcanoes as geosystems
- Surface processes of the rock cycle
- Sedimentary rocks
- Metamorphism
- Types of metamorphism and geological environments
PRACTICALS ROCKS DESCRIPTION (2 CFU):
- Main rock forming minerals
- Textures and rock classification
Detailed program
LECTURES (3.5 CFU)
The Earth system: geological processes space-time; age of the Earth; reconstructing the Earth; meteorites classification; average density of the Earth interior; density and pressure gradient.
Early history of the Earth: Earth accretion and the Moon; differentiation of the Earth; differentiation and geothermal gradient; elements and Goldschmidt periodic table.
Principles of Mineralogy: definition of mineral; atoms structure; atomic and ionic radii; the coordination number; what controls ionic package in the mineral structures; chemical minerals grouping; silicates; how crystals form; atomic substitutions; polymorphism and isomorphism; minerals and mantle discontinuities.
Igneous rocks and their formation: volcanic and plutonic rocks; chemical and mineralogical composition of igneous rocks; melting of the mantle and magma production; physical properties of magmas: density and viscosity; melts rising in the mantle; magmatic processes; formation of the magma chamber; cooling and processes of magma differentiation; igneous forms; igneous rocks and tectonic environment.
Classification of intrusive bodies.
Volcanoes as geosystems: lavas and pyroclastic deposits; magmatic gas exsolution and explosive volcanism; pyroclastic deposits; eruption types and volcanoes; volcanism and itneraction with other geosystems; global volcanism mapping.
Surface processes of the rock cycle: physical anche chemical weathering; formation of sediments; transport of sediment; laminar and turbulent flow; suspended load transport; sedimentary structures; turbidites; sedimentation in fluvial delta.
Sedimentary rocks: stratification in sediments and sedimentary rocks; deposition environments, climate e tectonic processes; from a sediment to a rock; sedimentary rocks and deposition environment; carbonatic rocks; carbonate compensation depth.
Metamorphism: the role of temperature, pressure and fluids; what is a metamorphic reaction; minerals and their transformation at high temperature and/or pressure; metamorphic gradient.
Metamorphism and geological environment: contact metamorphism; subduction metamorphism; regional metamorphism; facies and metamorphic grade.
*PRACTICALS ROCKS DESCRIPTION (2 CFU):
The main rock-forming minerals: quartz, plagioclase, alkali feldspars, sanidine, leucite, biotite, hornblende and tremolite, orthopyroxene, diopside-augite ane omphacite, olivine, muscovite, garnet, staurolite, albite.
Igneous rocks: texture, structure and nomenclature; Streckeisen diagram; detailed description of granite, granodiorite, tonalite, syentite, monzonite, gabbro, diorite, rhyolite, trachyte, andesite, basalt, tephrite, phonolite.
Sedimentary rocks: texture, stucture and nomenclature; detailed description of conglomerate, breccia, sandstone, grainstone, wackestone, mudstone, dolomite, travertine, gypsum.
Metamorphic rocks: texture, structure and nomenclature; metamorphic conditions, structure and index mineral; detailed description of phyllite, micaschist, orthogneiss and paragneiss, prasinite,, amphibolite, granulite, eclogite and migmatite.
FIELD ACTIVITY (0.5 CFU)
Field characterisation of the main structures and lithologies of magmatic and metamorphic rocks of the Southalpine basement.
Prerequisites
Having completed the Field Safety Course
Teaching form
The “Introduction to Petrography” class consists of a combined learning approach based on Lectures (28 hours in total), Practical Activity (Rock Lab, 24 hours in total) and one day of campus abroad in the summer season. Lectures usually run between March and mid-April, whereas the practical activity lasts the entire first semester (from March to June). Lectures attendance is not mandatory, but highly recommended. Attendance at the Rock Lab is required for 75% of total (students have to sign in).
Any doubts on lectures and practical activity, as well as on available e-material, can be clarified with the lecturer and during the tutoring.
Textbook and teaching resource
All teaching material is available on the e-learning platform (http://elearning.unimib.it/) along with some recorded lectures.
"Understanding Earth"
John Grotzinger; Thomas H. Jordan; Frank Press; Raymond Siever
Further reading:
"Principles of Igneous and Metamorphic Petrology"
2nd Edition[ - Anthony Philpott]
Semester
First semester (March - June)
Assessment method
Seven exam sessions of the Principles of Geology course are scheduled at the beginning of the Academic Year. Students are evaluated on three tests in this course. Each test has an evaluation in thirtieths. A positive assessment of each test is required to sit for the next one. The three tests have to take as follows:
1. Cartography Test (2 CFU) - written examination, related to the module of "Introduction to Geology". The student will have to: draw a topographic profile, a drainage basin and the intersection of a geological surface with the topography; calculate the coordinates of a point on the map, draw a geological section (from a simplified geological map) and answer 9 questions about cartography. This examination will take place approximately one week before the oral examination on Rock Recognition and of the written examination related to the Theoretical Part. The dates will be communicated from the professor to all students by e-mail. A rating ≥ 18/30 is valid for all subsequent dates of examination.
2. Rock Lab Test (2 CFU) – oral examination about the Practical Activity of “Introduction to Petrography”. Students have to identify the main rock-forming minerals, to describe with correct terminology rock textures and structures, and to classify two rocks among those analyzed. This oral examination has to be taken on the same day of the Final Test.
3. Final Test (3.5 + 3.5 CFU) – written examination about both classes of “Introduction to Geology” and “Introduction to Petrography”. This test consists of five questions: two long and three short essay questions. The long essay questions require that students are able to neatly and clearly describe with correct terminology the key-concepts relevant to the topic, as well as all related minor issues. The short essay questions require a clear and concise response focused on the subjects.
The final grade of the Principles of Geology exam is calculated on the weighted average of the three tests, including a brief rreport (0.5 CFU) of the field trip.
Office hours
Every day by appointment. Contact the teacher (nadia.malaspina@unimib.it) by the student e-mail address (......@campus.unimib.it).
