Course Syllabus
Obiettivi
Obiettivi formativi
Il corso di Petrografia del Sedimentario è dedicato a studenti di MSc e PhD, interessati agli studi di provenienza dei sedimenti sciolti e delle rocce sedimentarie e in particolare all'analisi quantitativa ed identificazione dei minerali pesanti. Verranno presentate le tecniche classiche di ottica al microscopio polarizzatore ed i più moderni ed avanzati metodi di riconoscimento in spettroscopia Raman. Gli studenti saranno istruiti e resi autonomi su come affrontare e risolvere i problemi relativi all'identificazione dei minerali detritici nei diversi ambienti deposizionali e contesti geodinamici. 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. Il corso mira a formare i partecipanti al corso per renderli capaci di estrapolare informazioni dai sedimenti e raccogliere dati mineralogici utilizzabili in ambito di ricerca ed industriale. Spiegheremo come affrontare i problemi legati al campionamento sul terreno e alla preparazione dei campioni in laboratorio. Studieremo la selezione idraulica, l’alterazione meteorica e la diagenesi come fattori che modificano le associazioni originarie di minerali detritici. Infine, illustreremo come la spettroscopia Raman abbia rivoluzionato gli studi di provenienza ed aperto nuove possibilità e prospettive di ricerca nell' identificare correttamente qualsiasi minerale nei vetrini o nelle sezioni sottili. Utilizzando questa tecnica innovativa, sarà anche possibile valutare la variabilità chimica all'interno di ciascun gruppo di minerali pesanti e confrontare le loro impronte geochimiche con le diverse rocce di origine. Verrà spiegato come applicare la petrografia del sedimentario negli studi dei grandi sitemi “Source to Sink” e nella geoarcheologia. Si formerà i partecipanti al corso alle esigenza dell'industria per la buona gestione delle georisorse, in collaborazione e connessione con il mondo del lavoro..
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 dei minerali pesanti nella sabbia e nel 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 sui minerali pesanti 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 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.
Il corso inizierà in ottobre 2023 e terminerà in gennaio 2024 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 dove verranno dati due slide di minerali pesanti da descrivere e riconoscere tra 12 , 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
Sustainable Development Goals
Aims
The Sedimentary Petrography course is dedicated to MSc and PhD students, interested in provenance studies of loose sediments and sedimentary rocks and in particular in the quantitative analysis and identification of heavy minerals. The classical techniques of polarizing microscope optics and the most modern and advanced recognition methods in Raman spectroscopy will be presented. Students will be educated and empowered on how to approach and solve problems related to the identification of detrital minerals in different depositional environments and geodynamic settings. After a detailed analysis of principal heavy mineral groups and rock fragments, we will illustrate a wide range of examples from real cases. The course aims to train course participants to make them capable of extrapolating information from sediments and collecting mineralogical data that can be used in research and industry. We will explain how to deal with the problems associated with sampling in the field and sample preparation in the laboratory. We will study hydraulic sorting, weathering and diagenesis as factors modifying the original assemblages of detrital minerals. Finally, we will illustrate how Raman spectroscopy has revolutionized provenance studies and opened up new research possibilities and perspectives in correctly identifying any mineral in grain mounts or thin sections. Using this innovative technique, it will also be possible to evaluate the chemical variability within each group of heavy minerals and compare their geochemical fingerprints with the different source rocks. It will be explained how to apply sedimentary petrography in the study of large "Source to Sink" systems and in geoarchaeology. The participants in the course will be trained in the needs of the industry for the good management of georesources, in collaboration and connection with the world of work.
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
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.
The course will start on October, 2023 and will end on January, 2024 and will be conducted in English.
Assessment method
The final exam will be divided into a practical part for the recognition under the polarizing microscope of heavy minerals in grain mounts where two slides of heavy minerals will be given to describe and recognize among 12, and an oral exam on the topics 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
