FONDAMENTI DI SCIENZE DELLA TERRA 1
Michele MARRONI– Università di Pisa
Massimo D’ORAZIO – Università di Pisa
CFU : 6
(5 lezioni frontali + 1 esercitazioni fuori sede)
Lezioni: 40 h (Non è obbligatoria la frequenza)
Lezioni frontali
Introduzione alle scienze della terra (2 ore): storia della geologia - principio dell’attualismo - la
scala dei tempi – movimenti lenti ed eventi catastrofici – evoluzione geologica della terra - il ciclo
delle rocce.
I minerali (8 ore): La struttura atomica della materia: gli atomi, gli elementi chimici e le loro
proprietà. La Tavola Periodica degli elementi. I legami chimici e la distribuzione degli elementi nei
minerali. I minerali: definizione di minerale, struttura e composizione. Isomorfismo e polimorfismo.
La classificazione dei minerali: elementi nativi, solfuri e solfosali, alogenuri, ossidi e idrossidi,
carbonati, solfati, fosfati, silicati. La classificazione dei silicati: nesosilicati, sorosilicati e
ciclosilicati, inosilicati, fillosilicati, tectosilicati. Rapporti fra proprietà fisiche e struttura cristallina.
Proprietà fisiche scalari vs vettoriali. Il colore nei minerali. Lucentezza. Colore della polvere. Forma
e abito. Sfaldatura. Temperatura di fusione. Densità. Durezza, scala di Mohs. Piezoelettricità. Cenni
di diffrazione raggi X. I minerali asbestiformi. Esercitazione pratica: osservazione delle proprietà
fisiche su campioni di minerali e rocce.
Le rocce magmatiche (6 ore): I magmi: struttura, composizione e proprietà fisiche. La genesi dei
magmi e i processi di differenziazione magmatica. I magmi e la tettonica delle placche. La
classificazione delle rocce magmatiche e le loro tessiture. Le rocce vulcaniche e i processi
vulcanici. Le rocce intrusive e i processi di messa in posto dei magmi.
Le rocce sedimentarie (3 ore): Le rocce sedimentarie e il processo sedimentario. Degradazione,
erosione, trasporto, sedimentazione. Classificazione delle rocce sedimentarie. Le rocce detritiche e
non detritiche. La classificazione delle rocce detritiche. Caratteristiche tessiturali delle rocce
detritiche. Classificazione delle rocce non detritiche. Classificazione delle rocce carbonatiche,
silicee ed evaporitiche.
Le rocce metamorfiche (3 ore): Le rocce metamorfiche e il processo metamorfico.
Ricristallizzazione e rapporti con la deformazione. Facies metamorfiche. Classificazione delle
rocce metamorfiche. Tessitura delle rocce metamorfiche.
La struttura della terra (8 ore): Propagazione delle onde sismiche all’interno della Terra.
Evidenze sismiche dell’esistenza del nucleo esterno e della discontinuità nucleo-mantello. Evidenze
sismiche del nucleo interno. Discontinuità di Mohorovicich. Andamento della velocità delle onde P
e S e della densità all’interno della Terra. Andamento della velocità delle onde sismiche nel
mantello: Litosfera e Astenosfera, cambi dei fase in funzione della profondità. Campo magnetico
terrestre. Campo bipolare e non bipolare. Modelli del campo prodotto dalla “Geodinamo” nel
nucleo esterno. Variazioni secolari e di lungo periodo (inversioni) del campo magnetico.
Magnetizzazione termo-rimanente e sedimentaria. Anomalie magnetiche simmetriche a cavallo
delle dorsali come evidenza dell’espansione dei fondi oceanici. Diversa velocità di espansione dei
fondi oceanici.
La geodinamica (10 ore): La tettonica a placche. L’esplorazione dei fondali oceanici. Scoperta
delle dorsali e loro attività sismica e vulcanica: formulazione della teoria dell’espansione dei fondi
oceanici. La suddivisione della litosfera in dodici placche rigide. Tipi di confini di placca: confini
divergenti, confini convergenti e confini di scorrimento laterale (faglie trasformi). Il problema del
“motore” del movimento delle placche. Carte tettoniche a grande scala. Diversi tipi di margini
convergenti. Le zone di subduzione. Le zone di arco, avanarco e retroarco. Faglie trasformi. I
margini divergenti. Zone di rift. Le dorsali medio-oceaniche. Esplorazione dei fondali oceanici con
tecniche magnetiche. Fasce magnetiche positive e negative, conferma dell’espansione di fondi
oceanici per via magnetica. Il moto attuale delle placche misurato con tecniche geodetiche.
L’esplorazione degli oceani con tecniche di perforazione. Hot spot e dorsali oceaniche. Struttura
litologica della crosta oceanica. Modello concettuale di formazione della crosta oceanica nelle zone
assiali. Camere magmatiche, processi vulcanici e intrusivi. Le ofioliti.
Lezioni fuori sede
Due escursioni in aree geologicamente significative dove applicare su esempi reali le nozioni
apprese durante le precedenti lezioni ed esercitazioni.
Obiettivi formativi: Conoscere le nozioni fondamentali di mineralogia. Essere in grado di
riconoscere e classificare i principali tipi di rocce. Conoscere i principi della geodinamica.
Prove di verifica dell’apprendimento: Esame orale
Testi e siti internet di riferimento
- Bosellini A. (I ed.1984; IV ed. 1986 IV) - Le scienze della Terra. Bovolenta (distribuito da
Zanichelli). ISBN 88-08-04150-6
- D'Argenio B., Innocenti F., Sassi F.P. (1994) - Introduzione allo studio delle rocce. UTET, 162
pp. ISBN 88-02-04870-3
- Kearey P., Vine F.J. - Tettonica Globale, Zanichelli, Bologna
- Skinner B.J., Porter S.C. (1989) - The dynamic Earth. John Wiley & Sons. ISBN 0-471-53131-6
- Gill R. (1989, II ed. 1996) - Chemical fundamentals of Geology. Chapman & Hall, 298 pp. ISBN
0 412 54930 1 (Capp 5, 6, 7, 8,9, 10)
- Gottardi, G. (1978) - I minerali. Boringhieri, 296 pp. (Parte I, capp. 1, 2)
- Mottana A., Crespi R., Liborio G. (1977, V ed. 1985) - Minerali e rocce. Mondadori, 608 pp.
- http://pubs.usgs.gov/publications/text/dynamic.html
