Mineralogia ambientale e metodiche mineralogico-petrografiche
Professori ufficiali: Franco FRAU; Gabriele CRUCIANI
F. Frau 070.675.7703 Ufficio: Dipartimento di Scienze della Terra, Via Trentino 51 - Cagliari Giorno e Orario di ricevimento studenti: ogni pomeriggio dal lunedì al venerdì su appuntamento (e-mail o telefono)
G. Cruciani 070.675.7709 Ufficio: Dipartimento di Scienze della Terra, Via Trentino 51 - Cagliari Giorno e Orario di ricevimento studenti: dal lunedì al venerdì su appuntamento (e-mail o telefono)
Anno di corso: 2° Semestre: II Sede lezioni: Cittadella Universitaria Monserrato e Dipartimento di Scienze della Terra. Aule e Laboratorio XRD-XRF c/o Dipartimento di Scienze della Terra, via Trentino 51, Cagliari; Laboratorio SEM c/o Dipartimento di Fisica, Cittadella Universitaria di Monserrato. Orario lezioni: http://www.unica.it/scienzenaturali/index.php?option=com_content&task=view&id=564&Itemid=130
Prerequisiti Mineralogia, Geochimica, Petrografia
Obiettivi dell’insegnamento Far acquisire i concetti generali della Mineralogia Ambientale come disciplina di recente sviluppo che si pone l’obiettivo di (i) studiare le interazioni minerali-ambiente che sono direttamente o indirettamente indotte dall’attività antropica e che producono fenomeni di degrado e inquinamento dell’ambiente, e (ii) trovare i possibili rimedi. Saranno in particolare affrontati gli aspetti legati all’attività mineraria nell’ambito delle caratteristiche geologiche e litologiche della Sardegna. Fornire le conoscenze di base su alcune metodiche ampiamente utilizzate nell’analisi delle matrici ambientali sia dal punto di vista chimico che mineralogico-petrografico, come la diffrattometria dei raggi X (XRD), la microscopia elettronica a scansione (SEM) e la spettroscopia di fluorescenza dei raggi X (XRF).
Conoscenze, abilità e comportamenti attesi con riferimento agli obiettivi di apprendimento Conoscenze (sapere): Campi di studio e applicazioni della Mineralogia Ambientale; aspetti ambientali dell’attività mineraria; caratterizzazione di un sito minerario; interventi di bonifica; casi di studio in Sardegna; caratteri litostratigrafici e petrografici delle rocce del basamento Paleozoico e delle coperture post-paleozoiche della Sardegna; principi di funzionamento e utilizzo di XRD, XRF e SEM; significato dei dati analitici. Abilità/Capacità (saper fare): Impostazione e sviluppo di studi ambientali in aree minerarie attive e abbandonate; riconoscimento sul terreno dei principali tipi di rocce affioranti in Sardegna con confronto e correlazione tra litologie; capacità di individuazione delle metodiche più appropriate per ottenere determinate informazioni e/o risolvere determinati problemi in campo mineralogico-petrografico; preparazione di campioni di varie matrici solide per analisi XRD, XRF e SEM; elaborazione ed interpretazione dei risultati analitici. Comportamenti (saper essere): Sensibilità nei riguardi delle problematiche ambientali, delle problematiche della sicurezza nei laboratori, delle problematiche interdisciplinari, e sensibilità deontologica..
Programma I modulo: Mineralogia ambientale e metodiche mineralogiche (6 CFU - 24 ore lezioni frontali, 36 ore laboratorio/terreno) - GEO/06 F. Frau
Introduzione alla Mineralogia ambientale o Obiettivi e definizioni o Campi di studio e applicazioni Suoli e sedimenti recenti Interazioni microrganismi - minerali (biomineralogia) Particolato atmosferico Scarti minerari Rifiuti industriali e urbani Scorie nucleari Beni culturali Relazioni minerali - salute umana
Aspetti ambientali dell’attività mineraria o Origine del drenaggio acido e metodi di predizione o Classificazione degli scarti minerari o Campionamento delle matrici solide ambientali in aree minerarie o Caratterizzazione mineralogica e geochimica degli scarti minerari (tailings) Paragenesi: minerali primari e secondari Reattività dei minerali: ossidazione dei solfuri, dissoluzione di carbonati e alluminosilicati
Applicazione della Mineralogia ambientale negli interventi di bonifica di aree minerarie o Piano di caratterizzazione di un sito minerario o Strategie per la bonifica Trattamenti passivi e attivi del drenaggio di miniera Controllo e prevenzione dell’ossidazione dei solfuri Uso di materiali reattivi mescolati ai tailings Barriere permeabili reattive Ruolo di microrganismi e piante
Cenni sulle principali tecniche analitiche utilizzate nella Mineralogia ambientale Diffrattometria a raggi X o Principi della diffrazione o Produzione dei raggi X o Interazione tra raggi X e solidi cristallini o La legge di Bragg o Il diffrattometro a raggi X per polveri o Interpretazione di un diffrattogramma o Identificazione delle fasi minerali (analisi qualitativa) o Composizione mineralogica di matrici solide (analisi quantitativa)
Casi di studio in Sardegna
II modulo: Metodiche petrografiche (6 CFU - 24 ore lezioni frontali, 36 ore laboratorio/terreno) - GEO/07 G. Cruciani
Rocce ignee e metamorfiche o Criteri e metodi di campionamento o Preparazione di sezioni sottili o Stime ed analisi modale dei minerali delle rocce o Preparazione di campioni di minerali e rocce per analisi chimiche
Microscopia elettronica a scansione - SEM o Principi della microscopia elettronica o Interazione tra fascio elettronico e solidi cristallini o Immagini da elettroni secondari o Immagini da elettroni retrodiffusi o Analisi chimica semi-quantitativa e quantitativa con EDX o Mappe composizionali a raggi X o Interpretazione qualitativa di spettri a raggi X o Interpretazione quantitativa di analisi di minerali
Fluorescenza a raggi X o Principi della fluorescenza a raggi X o Produzione di raggi X di fluorescenza o Spettrometri a dispersione di energia (EDS) o Spettrometri a dispersione di lunghezza d’onda (WDS) o Correzione ZAF o Interpretazione dei risultati di analisi in fluorescenza a raggi X
Geologia della Sardegna o La catena varisica della Sardegna: principali unità tettoniche, litologia, stratigrafia, deformazioni e metamorfismo o Il magmatismo post-orogenico o I bacini permo-carboniferi o Le sequenze mesozoiche e cenozoiche o Vulcanismo oligo-miocenico e vulcanismo plio-quaternario o Evoluzione stratigrafica, strutturale, paleogeografica del Massiccio Sardo-Corso nel Paleozoico, Mesozoico e Cenozoico
Testi di riferimento 1) “Environmental aspects of mine wastes”, Short Course Series Vol. 31, Mineralogical Association of Canada, J.L. Jambor, D.W. Blowes, A.I.M. Ritchie (editors), anno 2003. 2) Scanning electron microscopy and X-Ray microanalysis; Goldstein J., Newbury D., Joy D., Lyman C., Echlin P., Lifshin E., Sawyer L., Michael J., Editore Kluwer Academic, 689 pp.
070.675.7703