Professori ufficiali: Pierfranco LATTANZI; Marcello FRANCESCHELLI; Stefania DA PELO

Ufficio: Dipartimento di Scienze della Terra, Via Trentino 51 - Cagliari
P. Lattanzi                  070.675.7722
Giorno e Orario di ricevimento studenti: su appuntamento (e-mail o telefono)

M. Franceschelli       070.675.7713 
Giorno e Orario di ricevimento studenti: dal lunedì al venerdì su appuntamento

S. Da Pelo 070.6757715
Giorno e Orario di ricevimento studenti: lunedì, ore 15:00-16:00 o su appuntamento

Prerequisiti
Conoscenza della Chimica (in partcicolare padronanza dei principi fondamentali – tavola periodica, reazioni acido-base e di ossido-riduzione, ecc). E' possibile sostenere l'esame finale solo dopo aver superato l'esame di Chimica generale ed inorganica (non è più necessario aver superato anche gli esami di Fisica e Matematica con elementi di statistica, CdC 14 luglio 2010).

Propedeuticità
Nessuna (Fondamenti di MIneralogia, Petrografia e Geochimica non è più propedeutico a Geologia generale e marina, CdC 14 luglio 2010). 

Obiettivi dell’insegnamento
Fornire le conoscenze di base per collocare adeguatamente i minerali, le rocce e i processi chimici della geosfera (compresa l'interazione con la biosfera) nel contesto naturale e ambientale.

Conoscenze, abilità e comportamenti attesi con riferimento agli obiettivi di apprendimento
Conoscenze (sapere): conoscenza di base dei minerali e delle rocce come composti chimici costituenti la Terra solida ed in particolare come substrato per la biosfera; classificazione, proprietà fondamentali di simmetria e cristallochimica, principali caratteristiche macroscopiche e test utili al riconoscimento speditivo, concetti base del contesto naturale ed antropico (risorse minerali e impatto ambientale); conoscenza dei tratti fondamentali del processo magmatico e metamorfico e dei criteri classificativi delle rocce; conoscenze di base sull’abbondanza degli elementi chimici nelle sfere geochimiche; conoscenza dei fattori che influenzano il comportamento geochimico degli elementi ed interazioni tra componenti gassosi, liquidi e solidi in sistemi naturali all’equilibrio e non.
Abilità/Capacità (saper fare): collocare adeguatamente i minerali e le rocce nel contesto degli ambienti naturali; riconoscere gli elementi di simmetria nei cristalli; applicare semplici test diagnostici per i minerali e le rocce; comprendere i processi d’interazione tra sfere geochimiche diverse. Relazionare il comportamento geochimico degli elementi con particolare riguardo ai processi di interazione acqua-roccia.
Comportamenti (saper essere): sensibilità ai temi dello “sviluppo sostenibile” (in particolare, compatibilità ambientale dello sfruttamento delle risorse minerali);  attitudine alla descrizione qualitativa e quantitativa dei sistemi naturali. Sensibilità verso l’approccio multidisciplinare e consapevolezza dei limiti di applicazione dei metodi geochimici.

Programma

Modulo di Mineralogia (5 CFU - 32 ore lezioni frontali; 12 ore laboratorio/terreno)
P. Lattanzi

Elementi di simmetria (Operatori di simmetria; classi e sistemi di simmetria; simmetria di traslazione e celle elementari).
Fondamenti di cristallochimica (Tipi di legame chimico nei cristalli; strutture rette da legame ionico: regole di Pauling; strutture dei silicati; vicarianza e isomorfismo; polimorfismo).
Mineralogia sistematica (Introduzione alla mineralogia sistematica; informazioni ed osservazione diretta delle principali specie mineralogiche).
Georisorse e mineralogia ambientale (Cenni di minerogenesi – i fluidi idrotermali; mineralogia economica – le risorse minerarie della Sardegna; impatto ambientale dell’attività mineraria).

Modulo di Petrografia (4 CFU - 24 ore lezioni frontali; 12 ore laboratorio)
M. Franceschelli

Il pianeta Terra - Il ciclo delle rocce. I metodi di studio delle rocce.                                
Caratteristiche generali dei magmi.  La giacitura delle rocce ignee. La composizione chimica delle rocce ignee. La classificazione e la nomenclatura delle rocce ignee. La cristallizzazione magmatica.
L’evoluzione dei magmi. Serie magmatiche ed ambienti geodinamici.
I fattori del processo metamorfico.  I tipi di metamorfismo. La giacitura delle rocce metamorfiche. La classificazione e la nomenclatura delle rocce metamorfiche. Le reazioni metamorfiche ed i diagrammi P-T.  Zone metamorfiche e  Facies metamorfiche. Cenni sul metamorfismo progressivo di rocce pelitiche, carbonatiche e ignee. Migmatiti ed anatessi crostale. Metamorfismo e tettonica a placche
Riconoscimento macroscopico dei principali tipi di rocce ignee e metamorfiche.

Modulo di geochimica (4 CFU - 24 ore lezioni frontali; 12 ore laboratorio/terreno)
S. Da Pelo

Richiami di Fondamenti di chimica e cristallochimica
La materia e gli stati della materia, isotropia e anisotropia, atomi, isotopi ed abbondanze isotopiche degli elementi, configurazione elettronica, influenza delle proprietà periodiche degli elementi sul loro comportamento geochimico. I legami chimici. Modello ionico: classificazione geochimica degli elementi e abbondanze cosmiche (quest’ultima parte è stata sviluppata all’interno del modulo di mineralogia)
Litosfera, processi di interazione acqua-roccia, processi di formazione ed evoluzione del suolo, geochimica delle acque
Caratteristiche del pianeta terra: dimensioni, temperatura e densità. Composizione geochimica e mineralogica della crosta terrestre. Dai minerali alle rocce: Genesi e caratteristiche fisico, chimiche e mineralogiche dei principali tipi di rocce ignee, metamorfiche e sedimentarie, il ciclo litogenetico. Classificazione dei silicati, serie continua e discontinua di Bowen. Fattori ambientali che influenzano l’alterazione delle rocce. Previsione del comportamento geochimico degli elementi durante i processi di interazione acqua roccia: il potenziale ionico. Le reazioni chimiche: bilancio energetico e reazioni spontanee, entalpia, entropia, energia libera di Gibbs. Alterazione chimica delle rocce: proprietà dell’acqua e suo ruolo nei processi di alterazione chimica delle rocce, dissoluzione congruente e incongruente, processi di solvatazione, idrolisi dei silicati, processi di idratazione e deidratazione, ossidazione, carbonatazione. Solubilità della silice (SiO2), della gibbsite (Al(OH)3) e di alcuni ossidi. Prodotti dell’alterazione dei silicati: minerali argillosi e ossidi/idrossidi. Proprietà dei minerali argillosi e degli ossidi/idrossidi: capacità di scambio ionico e punto di carica zero, processi di adsorbimento. Altri fattori che influenzano i processi geochimici nei suoli e nelle acque: pH, reazioni redox (diagrammi pH-Eh). Attività termodinamica e legge di azione di massa: Energia libera ed equilibri chimici (l’esempio dei carbonati), indici di saturazione. Chimismo delle acque: classificazione geochimica delle acque naturali (diagramma di Piper e altri metodi classificativi), acque interne della Sardegna con particolare riguardo alle aree minerarie.
Atmosfera
Composizione chimica dell’atmosfera ed inquinanti atmosferici: ossidi di azoto, carbonio, composti dello zolfo; deposizioni umide e secche (piogge, piogge acide, particolato atmosferico).
Cenni di Geochimica Isotopica
Isotopi stabili e isotopi radioattivi: esempi di utilizzo in campo geochimico.
LABORATORIO: Metodologie Geochimiche
Elementi di  spettrometria analitica; rette di calibrazione; qualità delle analisi e stima degli errori analitici.

Testi di riferimento 
Dispense Prof. Corsini (reperibili in formato elettronico) – attuale testo-base di mineralogia (necessita di integrazioni);
G. Tanelli – Conoscere i minerali (ex testo-base, oggi purtroppo quasi introvabile);
C. Klein – Mineralogia (trad. italiana, Ed. Zanichelli) – testo molto completo, ottimo per integrazioni ed approfondimenti
Introduzione allo studio delle rocce. B. D’Argenio, F.Innocenti, F.P.Sassi
Le rocce ed i loro costituenti. L.Morbidelli, Bardi Editore, Roma
Dongarrà G., Barrica D. Geochimica e ambiente, EdiSES, Napoli, 2004.
Longinelli A., Deganello S. Introduzione alla Geochimica, Utet, Torino, 1999
Ottonello G. Principi di Geochimica, Zanichelli, Bologna, 1991
Fornaseri, M. Lezioni di Geochimica, Vestri, Roma, 1974
Materiale didattico fornito dai docenti

Strumenti didattici:  esposizione tradizionale (lavagna+ gesso), lucidi, fotocopie, presentazioni Power Point; collezioni didattiche di minerali, rocce e modelli di cristalli

Metodi didattici: Lezioni frontali, esercitazioni, escursione

Lingua di insegnamento: italiano

Materiale didattico a disposizione degli studenti: testi, fotocopie, files (Power Point etc.), selezione di minerali e modellini di cristalli disponibili in Aula 16 (rivolgersi alla Sig.a Francesca Schirru)

Modalità iscrizione esame: online (dai servizi online agli studenti)

Modalità d’esame: di regola scritto (sei domande aperte, che possono consistere anche nella descrizione e discussione di un modellino di cristallo e/o di un campione di minerale)  

Commissione d’esame: P. Lattanzi, M. Franceschelli, S. Da Pelo(F. Frau, G. Cruciani)