CORSO DI LAUREA “SCIENZE GEOLOGICHE” Attività Formative di libera scelta offerte dal CdL “Scienze Geologiche” FISICA TERRESTRE
Programma del Corso
I campi vettoriali; gradiente divergenza e rotazione, applicazioni ai campi
potenziali e all’elettromagnetismo.
Meccanica rotazionale; accelerazione centripeta e di Coriolis, sistemi in
rotazione, equazioni di Eulero. Applicazione al caso della Terra; momenti di inerzia,
precessione libera, nutazione e fluttuazione della lunghezza del giorno (LOD).
Gravità della Terra formula di Newton, potenziale gravitazionale, cenni all'equazione di
Laplace, e alla sua soluzione in armoniche sferiche. Forma della Terra, ellissoide di
riferimento e geoide. Isostasia, modelli di Airy e Pratt, anomalie gravimetriche misura,
interpretazione e applicazioni.
Campo magnetico del dipolo,elementi del campo magnetico terrestre e sua
morfologia; cenni all'equazione di Laplace contributi interno ed esterno alla Terra.
Dipolo geocentrico e termini superiori, spettro di potenza, campi di riferimento,
anomalie regionali e locali. I minerali magnetici. Variazioni temporali lente e rapide.
Applicazioni della magnetometria, misura ed interpretazione di anomalie magnetiche.
Bilancio termico della Terra, radiazione solare e calore interno; cenni sulla
disintegrazione radioattiva. Trasmissione del calore, equazione della conduzione
stazionaria, geoterme, conduzione dipendente dal tempo, flusso di calore nei casi
continentale e oceanico e applicazioni. Geoterme nel mantello.
Analisi dello sforzo, equazioni di equilibrio, analisi della deformazione valori
principali dello sforzo, teoria dell'elasticità lineare, parametri elastici, equazione di
Cauchy-Navier e equazione delle onde elastiche. Caso della reologia dei fluidi,
equazione di Navier Stokes, modelli reologici lineari.
Onde sismiche P ed S, onde superficiali, oscillazioni libere della Terra.
Propagazione ed attenuazione delle onde piane e sferiche, teoria dei raggi, struttura di
velocità nella terra,. Genesi dei terremoti, determinazione dei parametri ipocentrali,
reti sismografiche; magnitudo, energia, momento sismico, distribuzione spaziotemporale dei terremoti e meccanismi focali.
INTRODUZIONE ALLA SEDIMENTOLOGIA
Programma del Corso
Costituzione dei sedimenti e delle rocce sedimentarie:
- i componenti dei sedimenti e delle rocce sedimentarie.
- caratteri tessiturali dei sedimenti
- classificazione delle rocce sedimentarie
- cenni su particolari tipi di rocce sedimentarie di interesse economico (p. es. rocce
organogene, evaporiti, etc.).
Trasporto di materiali per mezzo di fluidi:
- trasporto eolico.
- flussi trattivi.
- flussi iperconcentrati e massivi (p. es. flussi granulari, correnti di torbida).
Strutture sedimentarie:
- laminazioni piano-parallele e oblique, concave, convesse, a basso angolo o ad alto
angolo.
- strutture di fondo da corrente unidirezionale (ripples asimmetrici), da onda (ripples
simmetrici) ecc.
- strutture e depositi da flussi iperconcetrati e massivi (gradazioni dirette ed inverse,
depositi caotici): frane, debris flows e grain flows, correnti di torbida (la sequenza di
bouma), tempestiti.
- strutture sedimentarie erosive (canali, flute cast, groove, tool mark, rill mark ecc.),
deformative (mudcracks, slumpings, dish, load cast, filoni, diapiri, clay chips), chimiche
(noduli e concrezioni) e biogene (impronte, bioturbazione e bioerosione, associazioni di
tracce fossili).
- sequenze positive e negative (fining upward e thickening upward).
introduzione agli ambienti sedimentari:
- ambienti continentali: sistemi fluviali, lacustri ed eolici.
- ambienti di transizione: sistema deltizio e litorale.
- ambienti marini: sistemi di piattaforma (terrigena e carbonatica), sistemi di scarpatapiana sottomarina (sedimenti terrigeni), sistemi di bacino pelagico.
- ambienti evaporitici.
- importanza pratica dei sedimenti caratteristici dei diversi ambienti sedimentari.
E’ prevista una serie di esercitazioni sugli argomenti trattati nei singoli moduli.
INTRODUZIONE ALLA TETTONICA
Programma del Corso
Introduzione al corso. Fondamenti generali. forze, sforzi, deformazioni, reologia.
Crosta (oceanica e continentale), litosfera (oceanica e continentale) e mantello: cenni
su composizione, struttura, reologia, profilo termico. Tettonica: il cammino nella
definizione della teoria della tettonica delle placche. Margini di placca e punti tripli.
Tettonica estensionale: geometria e cinematica di faglie normali, origine dei sistemi di
rift, modelli di rifting per taglio puro e taglio semplice, evoluzione di un sistema di rift,
sedimentazione, topografia e magmatismo associati a rifting, tettonica delle dorsali
medio-oceaniche, margini passivi. Tettonica compressiva: geometria, cinematica e
dinamica dei margini convergenti e collisionali, convergenza frontale e obliqua,
architettura, cinematica e meccanica delle catene collisionali. Tettonica trascorrente:
faglie trasformi e trascorrenti e relative ambientazioni geodinamiche, transpressione e
transtensione, bacini di pull-apart. Tettonica salina. Hot spot e mantle plumes.
Pericolosità legata a processi tettonici: sismicità inter- e intra-placca, mega-terremoti,
tsunami, eruzioni vulcaniche. Approfondimenti: analisi di dettaglio di alcuni processi
tettonici a varie scale spaziali/temporali.
INTRODUZIONE ALLA VULCANOLOGIA
Programma del Corso
La genesi dei magmi: meccanismi di fusione parziale nel mantello e nella crosta.
Motori e modalità di risalita magmatica. Ambientazione geodinamica delle
manifestazioni vulcaniche. Classificazione chimica delle vulcaniti e volatili nei magmi.
Proprieta’ fisico-chimiche dei magmi. modalità di emissione dei magmi: eruzioni effusive
ed eruzioni esplosive. I prodotti delle eruzioni vulcaniche; Aspetti fisici, chimici,
morfologici e strutturali. Il vulcanismo recente dell’Italia nell’ambito del contesto
geodinamico. Rischio vulcanico e monitoraggio. Benefici economici e aspetti culturali
del vulcanismo. Vulcani e clima.
GEORISORSE E GEOMATERIALI
Programma del Corso
Il corso ha lo scopo di fornire le conoscenze sui materiali naturali utilizzati come
risorse per l’industria, la tecnologia, l’arte e le costruzioni, sulle loro proprietà,
giacitura e disponibilità nel mondo geologico e sulle problematiche ambientali legate
all’uso dei materiali naturali nelle attività umane.
Il programma nello specifico prevede:
1) Uso dei materiali nella storia e lo sviluppo dell'umanità
2) L'energia come risorsa fondamentale
3) Concetti ed obiettivi della Geologia economica
4) Giacimenti minerari: introduzione, classificazione e collocazione nella
geodinamica terrestre
5) Giacimenti legati ad intrusioni mafiche/ultramafiche, processi cumulitici e
complessi stratoidi, liquidi immiscibili e concentrazione di solfuri massivi e carbonatiti,
giacimenti di Cr-PGE, kimberliti
6) Giacimenti porfiritici mesotermali ed epitermali, tipologie, distribuzione,
formazione ed esplorazione, skarn
7) Giacimenti sedimentari
8) Cave e miniere di materiali litoidi, problematiche e legislazione
9) Scienza, tecnologia e mineralogia di cementi e calcestruzzi
10) Minerali usati per pigmenti nell'arte e nei beni culturali
11) Scienza, tecnologia e mineralogia delle ceramiche, con esempi di analisi
ottica e diffrattometrica
12) Importanza, mineralogia ed uso delle zeoliti
12) Problematiche di mineralogia ambientale: minerali tossici nell'ambiente e
particolato solido aerodisperso; gli asbesti e loro caratterizzazione
13) Casi di studio organizzati sotto forma di tesine con gli studenti, su
problematiche varie di georisorse e di mineralogia applicata all'industria e all'ambiente
Il corso prevede due/tre escursioni giornaliere in zone minerarie o in cave di
materiali litoidi.
L'esame finale consisterà in un elaborato (sotto forma di presentazione) in cui lo
studente analizza ed elabora una tematica di georisorse.
GEOSTATISTICA
Programma del Corso
Probabilità: Definizione, teoremi e metodi per calcolarla.
Principi di statistica frequentista e Bayesiana e il ruolo della statistica nella Scienza.
Variabili aleatorie e distribuzioni di probabilita' continue e discrete: la distribuzione
binomiale, di Gauss, e di Poisson; la distribuzione di processi a punti.
Concetti introduttivi sulla stima dei parametri delle distribuzioni: il metodo della
maximum likelihood, la media, deviazione standard, skewness e i percentili di una
distribuzione.
Modellazione stocastica: definizione, principi e differenze con metodi deterministici. La
modellazione frequentiusta e Bayesiana. La previsione probabilistica. Esempi applicati
alla geologia e geofisica.
Strategie statistiche (frequentiste e Bayesiane) per scegliere il modello "migliore".
Introduzione all'analisi statistica. Gli approcci frequentisti e bayesiani alla valutazione
statistica dei modelli. Test delle ipotesi: l'ipotesi nulla, il livello di significatività e di
confidenza; il Bayes factor. I principali test statistici parametrici e non parametrici.
Esempi dalla geologia e geofisica.
MINERALOGIA SISTEMATICA
Programma del Corso
Il corso ha lo scopo di fornire un approfondimento delle conoscenze mineralogiche
evidenziando le possibili correlazioni tra le caratteristiche dei minerali ed il loro
ambiente geologico di formazione oltre che le loro possibili applicazioni in campo
tecnologico e di ricerca.
Il corso si svilupperà di una prima parte in cui verranno approfonditi temi di base
e d'interesse generale per la mineralogia quali:
1. Cristallografia strutturale
2. Cristallochimica
3. Proprietà fisiche (ottiche, elastiche, elettriche, magnetiche,
termiche, ecc.)
4. Termodinamica delle transizioni di fase (polimorfismo e politipia)
5. Isomorfismo
6. Minerogenesi e processi di cristallizzazione
7. Criteri di classificazione dei minerali
Nella seconda parte verranno descritte in dettaglio le caratteristiche
cristallochimiche di alcuni gruppi\specie mineralogiche scelte sulla base della loro
rilevanza in ambito geologico (minerali costituenti le rocce), in ambito applicativo e
tecnologico (p.e. minerali di Nb e Ta), sia in ambito più prettamente scientifico (p.e.
perovskiti).
Il corso prevede una parte pratica di laboratorio sul riconoscimento dei minerali e
sulla cristallizzazione oltre ad alcune uscite giornaliere in siti d'interesse mineralogico.
L'esame finale consiste in un elaborato (sotto forma di presentazione) in cui lo
studente analizza e discute i diversi aspetti di uno o più gruppi di specie mineralogiche
trattati durante il corso.
PALEONTOLOGIA DEI VERTEBRATI
Programma del Corso
Richiami di evoluzione, biocronologia e paleoecologia. Metodi di scavo e recupero
dei vertebrati fossili. I Cordati. I Craniati. Origine ed evoluzione dei Vertebrati. Gli
Agnati. Myxinoidea e Conodonta. La grande radiazione degli Agnati. Primi Gnatostomi:
Placodermi e Acantodi. I Condroitti e la loro evoluzione. Origine e successive radiazioni
adattative degli Osteitti Actinopterigi. I Sarcopterigi e la comparsa degli Anfibi.
Evoluzione degli Anfibi dal Devoniano Superiore al Triassico. Gruppi viventi di Anfibi.
Origine dei Rettili. Sviluppo ed evoluzione degli Anapsidi. La grande radiazione
adattativa dei Diapsidi. Gli “Euriapsidi”. I Diapsidi primitivi. I Lepidosauri. Gli Archosauri
primitivi. Gli Pterosauri e la biologia dei rettili volanti. I dinosauri. Biologia dei
dinosauri. L’estinzione K/T. Origine e sviluppo degli Uccelli. I rettili Sinapsidi e l’origine
dei Mammiferi: la prima radiazione dei Sinapsidi e i Pelycosauri. Le successive radiazioni
dei Sinapsidi e i Therapsidi. L’origine dei mammiferi. I Mammiferi del Mesozoico. Origine
e sviluppo dei Monotremati. Origine dei Theria. I Theria primitivi. L’evoluzione dei
Marsupiali. Origine dei Placentati. Gli Xenartri radiazione degli Anagalidi. Il grandordine
Ferae. I Lipotifli e gli Archonti, gli Ungulati e la loro radiazione adattativa. Gli Acreodi.
La categoria sistematica degli Afrotheria. Origine ed evoluzione dei Cetacei.
Anfibi e Rettili fossili in Italia. Le faune a mammiferi dell’Italia: le faune del Paleogene.
Le faune del Miocene e le paleobioprovincie italiane. Le faune del Plio-Pleistocene e la
loro biocronologia e paleobiogeografia. Faune insulari della Sicilia, Sardegna e isole
minori durante il Plio-Quaternario. Origine della mammalofauna attuale dell’Italia.
