Course Syllabus
Obiettivi
Il corso intende fornire conoscenze avanzate sui processi petrologici ignei e metamorfici che caratterizzano l’evoluzione chimica e tettonica della litosfera nei principali ambienti geodinamici. Le lezioni tratteranno:
Lo studio dei diagrammi di fase ed equilibri di fase in sistemi chimici rappresentativi delle rocce di crosta oceanica e del mantello litosferico.
la modellizzazione geochimica e lo studio degli equilibri di fase per la costruzione di modelli quantitativi sulla petrogenesi magmatica in diversi contesti geodinamici.
Il ruolo chimico e fisico delle fasi fluide nei i processi di subduzione e nel metasomatismo e rifertilizzazione del mantello sopra-subduzione.
L’analisi del magmatismo Plio-Quaternario in Italia nel contesto dei recenti modelli geodinamici.
Laboratorio volto ad apprendere le principali tecniche analitiche per lo studio delle fasi volatili: inclusioni fluide e microspettroscopia Raman.
Obiettivo del corso è fornire agli studenti un approccio multidisciplinare, volto ad integrare le informazioni derivanti dalla petrologia ignea e metamorfica con la geodinamica terrestre.
Contenuti sintetici
Analisi dei processi di cristallizzazione/fusione delle rocce ignee, con enfasi sulle relazioni di fase e sulla evoluzione geochimica dei magmi come traccianti geodinamici. Genesi ed evoluzione del magmatismo orogenico ed anorogenico. Ruolo delle fasi fluide nei processi di rifertilizzazione e fusione parziale del mantello sopra-subduzione. Principali tecniche analitiche volte allo studio delle fasi fluide nelle rocce. L’esempio di studio è rappresentato dal magmatismo recente Italiano, analizzato nel quadro dei recenti modelli geodinamici.
Programma esteso
Introduzione allo studio delle rocce ignee: Composizione dei magmi, processi di differenziazione, assimilazione; Magma Mixing/ibridizzazione, Fusione parziale.
Modellizzazione petrogenetica: Diagrammi di fase ternari con fusione congruente ed incongruente e proiezioni del sistema Ne-Fo-Di-Si (Yoder e Tilley).
Processi di metasomatismo e di fusione parziale del mantello: Metasomatismo modale e criptico. Caratterizzazione geochimica dei fluidi e fusi nel mantello litosferico e processi di arrichimento e riferilizzazione. Significato petrologico dei diamanti nei diversi contesti geodinamici.
Evoluzione della litosfera durante la subduzione attiva. Stabilità delle fasi idrate e carbonatiche ad alta pressione in sistemi mafici e pelitici e processi di devolatilizzazione durante la subduzione a profondità subarco. Caratterizzazione fisico chimica dei fluidi COH rilasciati durante la subduzuione profonda.
Geochimica e Geodinamica: Comportamento degli elementi in traccia nei processi di fusione e cristallizzazione. Spider diagrammi. Sistematica degli isotopi radiogenici e stabili; HIMU, EMI, EMII, FOZO reservoirs di mantello e relazioni con PM. Elementi in tracce e isotopi come traccianti geodinamici.
Studio delle fasi volatili nelle rocce: le inclusioni fluide. Studio termodinamico dei principali sistemi H2O, H2O-NaCl, CO2, H2O-SiO2. Analisi delle transizioni di fase: microtermometria. Introduzione allo studio delle fasi fluide tramite microspettroscopia Raman.
Analisi petrologica del magmatismo recente italiano. Inquadramento geodinamico dell’area del Mediterraneo occidentale dal Miocene all’attuale. Il magmatismo orogenico ed anorogonenico dell’Italia centro-meridionale. Evoluzione del mantello, genesi del magmatismo e geodinamica. Ingassing e outgassing di carbonio Terrestre in Italia.
Prerequisiti
Conoscenze di base di petrografia, geodinamica e geologia strutturale. Conoscenze di base di geochimica e dei principi fondamentali di termodinamica.
Modalità didattica
- Lezione frontale (4 CFU)
- Laboratorio (2 CFU)
Nel periodo di ricorrenza di COVID-19 o misure precauzionali contro il coronavirus, il corso sarà organizzato in modalità mista: parziale presenza e lezioni videoregistrate asincrone/sincrone.
Materiale didattico
Slides delle lezioni disponibili sulla pagina e-learning dell'insegnamento
Articoli scientifici e di review disponibili sulla pagina e-learning dell’insegnamento.
E’ consigliata la consultazione del seguente materiale per approfondimenti e integrazioni:
- Philpotts and Ague (2009) Principles of igneous and metamorphic petrology. Cambridge University Press, Cambridge, UK.
- Peccerillo A. (2005) - Pliocene and Quarternary Volcanism in Italy. Springer, Berlin. ISBN-13: 9783540258858.
Periodo di erogazione dell'insegnamento
Secondo Semestre
Modalità di verifica del profitto e valutazione
Esame orale: Colloquio sugli argomenti svolti a lezione e relazione su argomenti di approfondimento non trattati a lezione.
Non sono previste prove in itinere
Orario di ricevimento
Lunedi' ore 14-18
Sustainable Development Goals
Aims
The course aims to provide advanced knowledge on the igneous and metamorphic petrological processes characterizing the chemical and tectonic evolution of the lithosphere in the main geodynamic settings. The lessons will cover:
The study of phase diagrams and phase equilibria in chemical systems representative of oceanic crust rocks and the lithospheric mantle.
The geochemical and phase equilibria modeling for the construction of quantitative models on magmatic petrogenesis in different geodynamic contexts.
The chemical and physical role of the fluid phases in the subduction processes and the metasomatism and refertilization of the supra-subduction mantle.
The analysis of Plio-Quaternary magmatism in Italy in the context of recent geodynamic models.
Laboratory classes aimed at learning the main analytical techniques for the study of fluid phases: fluid inclusions and Raman microspectroscopy.
The goal of the course is to provide students a multidisciplinary approach, aimed at integrating igneous and metamorphic petrology with terrestrial geodynamics.
Contents
Analysis of the crystallization / melting processes of igneous rocks, with emphasis on phase relationships and on the geochemical evolution of magmas as geodynamic tracers. Genesis and evolution of orogenic and anorogenic magmatism. Role of the fluid phases in the processes of refertilization and partial fusion of the supra-subduction mantle. Main analytical techniques aimed at studying volatile phases in rocks. The example of study is represented by the recent Italian magmatism, analyzed in the framework of recent geodynamic models.
Detailed program
Introduction to the study of igneous rocks: Composition of magmas, differentiation processes, assimilation, Magma Mixing / Hybridization, partial melting.
Petrogenetic modeling: Ternary phase diagrams with congruent and incongruent melting, and projections of the Ne-Fo-Di-Si system (Yoder and Tilley).
Metasomatism and partial melting processes of the mantle: Modal and cryptic metasomatism. Geochemical characterization of fluids and melts in the lithospheric mantle, and enrichment and fertilization processes. Petrological meaning of diamonds in different geodynamic contexts.
Evolution of the lithosphere during active subduction. High-pressure hydrate and carbonate phase stability in mafic and pelitic systems and devolatilization processes during sub-subduction at sub-arc depth. Physical and chemical characterization of COH fluids released during deep subduction.
Geochemistry and Geodynamics: Behavior of trace elements in melting and crystallization processes. Spider diagrams. Systematics of radiogenic and stable isotopes; HIMU, EMI, EMII, FOZO mantle reservoirs, and relations with PM. Trace elements and isotopes as geodynamic tracers.
Study of volatile phases in rocks: fluid inclusions. Thermodynamic study of the main H2O, H2O-NaCl, CO2, H2O-SiO2 systems. Phase transition analysis: microthermometry. Introduction to the study of fluid phases by Raman microspectroscopy.
Petrological analysis of the recent Italian magmatism. The geodynamic framework of the western Mediterranean area from the Miocene to the present. The orogenic and anorogonenic magmatism of central-southern Italy. Mantle evolution, the genesis of magmatism, and geodynamics. Terrestrial carbon ingassing and outgassing in Italy.
Prerequisites
Fundamentals of petrography, geodynamics, and structural geology. Basic knowledge of geochemistry and fundamental principles of thermodynamics.
Teaching form
- Lessons (4 credits)
- Laboratory (2 credits)
In the period of recurrence of COVID-19 or coronavirus precautionary measures, I will adjust the course organization partially face-to-face, and/or online or blended teaching.
Textbook and teaching resource
Lecture notes available on the e-learning page
Scientific and Review Articles available on the e-learning page
The following books are suggested for supporting material:
- Philpotts and Ague (2009) Principles of igneous and metamorphic petrology. Cambridge University Press, Cambridge, UK.
- Peccerillo A. (2005) - Pliocene and Quarternary Volcanism in Italy. Springer, Berlin. ISBN-13: 9783540258858.
Semester
Second semester
Assessment method
Oral exam: Interview on the topics covered in class and report on in-depth issues not covered in class.
Intermediate Tests are not planned
Office hours
Monday 2pm 6pm
Sustainable Development Goals
Staff
-
Maria Luce Frezzotti
