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
Lezioni frontali: nelle lezioni frontali verrà spiegata la teoria che sta alla base di una serie di casi reali di studio dei sedimenti. Verranno caricati sul sito e-learning i pdf delle lezioni del corso con i contenuti e gli argomenti trattati, corredati di un'opportuna selezione di bibliografia di approfondimento e materiale integrativo da ricercare online tramite i link indicati. Verrà stimolata la partecipazione degli studenti alla discussione degli argomenti trattati per facilitare la comprensione dei temi trattati attraverso una discussione attiva e continua durante il corso. Verranno messe a disposizione le lezioni del corso con regolarità, insieme a materiale fotografico; viaggi simulati con Google Earth; filmati ed estratti di video. Le lezioni di quest'anno accademico non verranno registrate.
Esercitazioni: durante le esercitazioni pratiche, verrà mostrato ed utilizzato 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.
Articolazione in ore/CFU della didattica erogativa (DE) ed interattiva (DI): l'articolazione in ore/CFU della didattica del corso sarà così distribuita
a) 14 lezioni da 2 ore in presenza, con Didattica Erogativa (DE) che comprende alcuni passaggi di Didattica Interattiva (DI) per coinvolgere gli studenti.
b) 12 attività di laboratorio da 2 ore in presenza, Didattica Interattiva (DI)
Tutte le attività a,b sono svolte in presenza.
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 2024 e terminerà in gennaio 2025 e sarà svolto in lingua inglese.
Modalità di verifica del profitto e valutazione
Non sono previste prove in itinere.
Le competenze valutate per la prova finale sono quelle fornite durante le lezioni frontali,
di cui si valuterà la conoscenza dei diversi argomenti trattati e l'utilizzo di un linguaggio appropriato,
insieme alla capacità di collegare gli argomenti trattati a lezione.
I criteri di valutazione della prova finale prevedono la verifica generale delle conoscenze acquisite al corso.
L'esame finale prevede: una prova scritta in cui verranno presentati 2 vetrini di minerali pesanti tra 12 mostrati al corso da riconoscere al microscopio polarizzatore, compilando una scheda formita dal docente con le informazioni sulle proprietà ottiche del minerale e le sue applicazioni e occorrenza nelle rocce di provenienza e
una prova orale in cui in cui si svolgerà un colloquio sugli argomenti svolti a lezione e sulla prova pratica di esame.
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
Frontal lessons: lessons will take place face to face as lectures in the classroom and in the laboratory. The pdf of the lessons of the course with the contents and topics covered will be uploaded to the e-learning site, accompanied by an appropriate selection of in-depth bibliography and supplementary material to be searched online via the links indicated. Students' participation in the discussion of the topics covered will be stimulated to facilitate understanding of the topics covered through an active and continuous discussion during the course. The lessons of the course will be made available regularly, together with photographic material; simulated trips with Google Earth; movies and video excerpts. Lessons will not be recorded during this academic year.
Exercises: 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 used and lessons will be given on the use of the polarizing microscope and the Raman spectrometer for the identification of minerals.
Breakdown in hours/CFU of Delivered Didactics (DD) and Interactive Teaching (IT): the course teaching hours/CFU subdivision will be distributed as follows
a) 14 two-hour lectures, in person, Delivered Didactics (DD), which includes some moments of Interactive Teaching (IT) to engage students.
b) 12 two-hour lab activities, in person, Interactive Teaching (IT)
All activities a,b, are carried out in person.
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, 2024 and will end on January, 2025 and will be conducted in English.
Assessment method
There are no ongoing tests planned.
The skills assessed for the final test are those provided during the frontal lessons,
whose knowledge of the different topics covered and the use of appropriate language will be assessed,
together with the ability to connect the topics covered in class.
The evaluation criteria for the final exam include a general assessment of the knowledge acquired during the course.
The final exam includes: a written test in which 2 slides of heavy minerals among 12 shown in the course will be presented to be recognized under the polarizing microscope, completing a form provided by the teacher with information on the optical properties of the mineral and its applications and occurrence in rocks of origin e
an oral test in which an interview will take place on the topics covered in class and on the practical exam test.
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
