Scienze della Terra e del Mare (EMAS)

  • Modalità di ammissione: titoli e colloquio
  • Coordinatore: prof. Massimo Coltorti
  • Sede: convenzione internazionale tra Università di Ferrara e Università di Cadice (Spagna)
  • Titolo finale: rilascio di doppio titolo di dottorato da parte di Università di Ferrara e Università di Cadice
  • Dipartimento: Fisica e Scienze della Terra
  • Soggiorni di studio all'estero: 3 mesi
  • Obiettivi formativi: EMAS (Earth and Marine Science) è finalizzato all’acquisizione di competenze scientifiche altamente qualificate in tutti gli ambiti disciplinari delle Scienze della Terra e del Mare: mineralogico, petrologico, geochimico, paleontologico, geologico-stratigrafico e sedimentologico, geologico strutturale, idrogeologico, geomorfologico, giacimentologico e geofisico che costituiscono competenze integrative anche per le Scienze e Tecnologie per l'Ambiente e la Natura, Chimiche, Fisiche, Tecnologie per la Conservazione ed il Restauro dei Beni Culturali, Ingegneria, Architettura ed Agraria. Le tematiche di ricerca sviluppate in EMAS riguardano principalmente: minerali e analoghi sintetici; petrologia del mantello terrestre; genesi dei magmi e dei complessi vulcano-plutonici ad essi associati; geochimica ambientale e applicazioni all’agricoltura; stratigrafia e le associazioni di facies sedimentarie con applicazioni per la geologia degli idrocarburi e degli acquiferi; paleobiologia degli ecosistemi marini e variazioni climatiche e paleobiogeografiche; meccanica delle rocce e deformazioni tettoniche; geologia dei terremoti; stabilità dei versanti, dinamica di corsi d’acqua e delle coste; applicazioni dei metodi geofisici; oceanografia-fisica e geologia marina. Queste tematiche sono anche finalizzate alla valutazione della pericolosità dei fenomeni naturali ed antropici (frane, alluvioni, erosione costiera, eventi sismici, eruzioni vulcaniche). EMAS fornisce conoscenze e competenze che sono di rilevante interesse sia per la ricerca di base che per quella applicata.
  • Curriculum: no
  • Programma formativo:

Il percorso dottorale sarà organizzato in

1. Insegnamenti specifici focalizzati sull’argomento di ricerca sviluppata dal dottorato;

2. Insegnamenti mutuati dal Corso di Laurea Magistrale che possano servire a completare il percorso formativo del dottorando, in funzione della sua carriera pregressa, ovvero della tipologia di laurea conseguita;

3. Seminari specifici presso il dipartimento che ospita il Corso di Dottorato o presso altre sedi universitarie o centri di ricerca italiani ed esteri;

4. Scuole di studi avanzati organizzati da società o gruppi di ricerca italiani ed esteri;

5. Soggiorni di studio in altri dipartimenti di università o centri di ricerca italiani e esteri con cui i docenti del collegio hanno collaborazioni in corso e dove il dottorando possa sia apprendere le tecniche analitiche più appropriate e all’avanguardia che approfondire le tematiche scientifiche inerenti la sua tesi di dottorato.

La valutazione sistematica del livello di formazione dei dottorandi è verificata annualmente dal Collegio dei Docenti in una riunione da tenersi entro il mese di Novembre , durante la quale i dottorandi espongono oralmente ed in forma di relazione scritta l’attività svolta ed i risultati ottenuti. Le relazioni fanno parte integrante dei verbali delle riunioni e consentono di monitorare con precisione il percorso formativo dei singoli dottorandi in relazione agli obbiettivi prefissati. Inoltre, alla fine di ogni anno, lo studente dovrà compilare una scheda con tutte le attività svolte e il Collegio della Scuola di Dottorato valuterà sia la qualità che la congruenza del tipo di percorso seguito e potrà contestualmente indirizzare le attività del dottorando per l’anno successivo. Il Collegio dei docenti sulla base della presentazione orale, della relazione scritta e della scheda compilata deciderà se ammettere lo studente all’anno successivo e indicherà le possibili lacune nella ricerca eseguita.

  • Tematiche di ricerca:

1. Geologia Applicata e Geomorfologia. Le linee di ricerca sviluppate nell'ambito della Geologia Applicata e della Geomorfologia riguardano lo studio dei processi morfodinamici della geosfera in relazione sia ai cambiamenti climatici, a scala globale e locale, che agli effetti indotti dell'azione antropogenica. In particolare, la ricerca include la stabilità dei versanti, la modellazione idrogeologica, la dinamica fluviale e la previsione climatica in un'ottica di interdisciplinarità finalizzata ad una migliore pianificazione, uso e gestione del territorio e ad una riduzione dei rischi geomorfologici ed idrogeologici associati. La ricerca si avvale di metodi e tecniche di analisi quali  la fotointerpretazione, il telerilevamento, i rilievi geomorfologici di terreno, anche con l'uso dei sistemi informativi territoriali, la modellazione numerica e le analisi di laboratorio.
2. Dinamica e gestione della fascia costiera. La linea di ricerca comprende gli aspetti geomorfologici ed oceanografici dello studio dei processi costieri e delle implicazioni dell’evoluzione della fascia costiera sulle attività antropiche. Il tema di ricerca comprende campi come lo studio dell’evoluzione geomorfologica della fascia costiera, delle tendenze nell’evoluzione della linea di riva, i rischi costieri, la quantificazione e la modellazione dei processi di erosione, trasporto e sedimentazione, prodotti sia dall’azione delle onde che dall'azione del vento. Altre attività includono la mappatura degli ambienti delle zone litorali, delle opere di difesa, la modellazione dell’inquinamento delle coste. Tali studi trovano importanti applicazioni nella pianificazione, nelle valutazioni dei rischi e dell'impatto di una vasta gamma di attività umane nelle zone costiere, come il turismo, le trivellazioni offshore, l'acquacoltura in mare aperto, ecc.  Un aspetto importante di questa linea di ricerca è quello concernente le analisi di strategie socio-politiche in supporto ad una corretta gestione integrata, combinando i dati sulla dinamica fisica con gli aspetti socio-economici per un corretto utilizzo delle risorse costiere. Un altro aspetto fondamentale è la ricostruzione degli impatti storici di eventi estremi e la previsione di scenari futuri indotti dai cambiamenti climatici. Lo studio della dinamica costiera svolge infine un ruolo fondamentale per la conservazione e la gestione del patrimonio archeologico sui fondali.
3. Geochimica Ambientale. Questa tematica utilizza metodiche innovative per l’analisi geochimica degli elementi maggiori ed in traccia e per analisi isotopiche che vengono effettuate su rocce, sedimenti, suoli, acque e aria. Tali parametri rappresentano uno strumento utile per comprendere potenziali variazioni ambientali. La linea di ricerca fornisce utili conoscenze per valutare l’impatto di attività antropiche sull’ambiente, quali l’inquinamento dovuto a reflui civili, industriali, agricoli e zootecnici sia in ambito continentale che marino. L’analisi dei terreni e delle acque consente inoltre di tracciare la filiera agro-alimentare fornendo uno strumento per individuare la provenienza delle piante e dei relativi prodotti agricoli, risultando utile per la difesa dei prodotti alimentari da frodi e mistificazioni. La linea di ricerca ha sviluppato studi innovativi inerenti a: 1) la risposta delle piante alla loro coltivazione su terreni a diversa composizione chimica; 2) l’effetto naturale ed antropico del rilascio di gas serra e il loro ripercuotersi su problematiche ambientali; 3) lo studio dei metalli pesanti in sedimenti e suoli, anche in aree minerarie (attive o abbandonate); 4) prospezione geochimica per il reperimento di materie prime e per la produzione di carte tematiche; 5) studio della composizione dei gas atmosferici e delle particelle areo-disperse; 6) studi di geoterritorialità volti a difendere prodotti e marchi di pregio.
4. Geodesia e Geofisica. Questa linea include l’applicazione delle tecniche geodetiche e geofisiche per studiare l’ambiente globale marino e la sua dinamica: modelli  ad alta risoluzione per la definizione del geoide, determinazione del livello del mare mediante l’uso di tecniche di “remote sensing”, monitoraggio remoto delle zone polari, ecc.  Linee più specifiche sono l’analisi geofisica e la modellizzazione dei rischi naturali di aree marine e continentali, specialmente nel caso di vulcanismo attivo: geotermometria, geomagnetismo, sismica ad alta risoluzione, gravimetria, modellazione di processi tettonici e vulcanici attivi.
5. Geologia marina, Stratigrafia e sedimentologia. Questa linea di ricerca comprende vari aspetti geologici connessi ai moderni ambienti marini e ai loro analoghi fossili, con particolare attenzione alla sedimentologia, alla stratigrafia, alla geodinamica e alle strutture geologiche. Le ricerche riguardano principalmente lo studio dei margini continentali e la loro evoluzione tettonica e sedimentaria durante il Meso-Cenozoico, con particolare attenzione al Quaternario. Le ricerche si riferiscono principalmente all'evoluzione delle piattaforme carbonatiche del Mesozoico e Cenozoico dell’area circum Mediterranea (Triassico delle Dolomiti; Giurassico, Cretaceo e Cenozoico dell’Italia e della Spagna) e le piattaforme cenozoiche dell'area dei Caraibi. Altri studi stratigrafici riguardano le successioni deposizionali mesozoiche del Nord Africa e dell’Africa orientale. Recentemente, nuove linee di ricerca sono state attivate su successioni fluvio-deltizie e alluvionali della Pianura Padana e sull’area Adriatica. Queste ricerche si basano sull'utilizzo di diverse fonti di acquisizione dati: rilievi batimetrici con fascio singolo, multibeam e side scan sonar (per studi sulla batimetria, sulla natura e caratteristiche dei fondali marini); geofisica (profili sismici) e pozzi. Da quest’approccio integrato si ottengono preziose informazioni sulla struttura del substrato marino e sui processi paleo-oceanografici che hanno agito nel recente passato e agiscono tuttora sul fondale marino. In zone più superficiali la raccolta dati e il campionamento dei sedimenti viene eseguito anche attraverso immersioni, insieme ad altre tecniche che forniscono dati sugli attuali processi che operano sul fondo del mare. La linea di ricerca ha notevoli ricadute nel campo applicativo, come l'individuazione di giacimenti di idrocarburi nei margini continentali, nell’individuazione di attività tettonica e vulcanica recente in ambienti marini, o il riconoscimento e la mappatura dei fondali marini e dei geo-habitat bentonici di interesse europeo, così come la sicurezza di strutture offshore quali le piattaforme e le condotte petrolifere.
6. Mineralogia e Cristallochimica. Questa linea di ricerca riguarda i piu' recenti sviluppi sperimentali e metodologici nel campo della mineralogia e della cristallografa. Tra questi, la cristallochimica di minerali costituenti le rocce presenta implicazioni petrologiche e geofisiche di grande rilievo. L’analisi strutturale in condizioni non ambientali permette di identificare le proprietà cristallochimiche, fisiche e termodinamiche dei minerali alle condizioni di cristallizzazione, unitamente agli equilibri di fase responsabili di processi profondi. Tematiche della mineralogia applicata sono I) la caratterizzazione chimico-fisica dei geomateriali  e dei loro analoghi sintetici (amianto, materiali ceramici, geopolimeri, cementi, matrici per rifiuti nucleari, materiali per l’isolamento termico e il risparmio energetico in edilizia; II) lo sviluppo di materiali microporosi naturali e sintetici, per l’immagazzinamento di energia , per il trattamento ed il recupero delle risorse idriche; III) lo studio della conservazione del patrimonio culturale e ambientale; IV) lo studio dei processi di produzione industriale (ad esempio nella catalisi eterogenea); V) la caratterizzazione di gemme naturali e prodotti di sintesi.
Questa linea di ricerca riguarda inoltre l'analisi e l’utilizzo di minerali come indicatori paleoambientali e paleoclimatici di eventi sedimentari recenti e del passato, soprattutto in ambiente lacustre e marino, laddove la continuità sedimentaria e i processi mineralogici che avvengono all'interno di questi corpi sono sensibili ai cambiamenti climatici e/o ad interventi umani nei bacini ad essi collegati. Essa comprende infine lo studio di minerali per la cattura e stoccaggio del biossido di carbonio e il loro ruolo nella possibile mitigazione del riscaldamento globale.
7. Paleontologia e Paleoecologia. Quest’area di ricerca si occupa dell’evoluzione degli ecosistemi marini del Fanerozoico analizzando le biodiversità delle paleocomunità fossili e le loro relazioni con i cambiamenti climatici e paleogeografici globali. Alcuni temi di ricerca si focalizzano sugli eventi globali avvenuti durante l’estinzione di massa della fine del Permiano, la più severa estinzione del Fanerozoico, che cambiò le linee evolutive di molti gruppi di invertebrati marini, e sul successivo recupero biologico nel Triassico. I gruppi tassonomici analizzati sono principalmente i molluschi ed i brachiopodi. Un altro tema di ricerca riguarda le radiazioni adattative dei grandi bivalvi del Giurassico caratterizzati da gusci aberranti, rappresentanti un adattamento secondario a substrati soffici. Questa ricerca analizza gli aspetti funzionali, microstrutturali e sinecologici di questi grandi bivalvi e le relative comunità bentoniche. Il Cretaceo ed il Cenozoico sono intervalli temporali estremamente dinamici per i cambiamenti evolutivi e climatici evidenziati da numerosi episodi globali di riscaldamento. La ricerca sulle variazioni tassonomiche e d’abbondanza nelle associazioni a foraminiferi planctonici, che hanno avuto un importante ruolo nella produzione carbonatica, ha lo scopo di ricostruire i cambiamenti paleoceanografici durante le principali variazioni climatiche e di valutarne le possibili influenze sull’evoluzione. L’analisi paleoecologiche delle associazioni a macroforaminiferi ed alghe calcaree fornisce modellizzazioni paleoambientali di successioni sedimentarie carbonatiche e miste silicoclastico-carbonatiche del Cenozoico. Questi studi riguardano la tassonomia delle componenti dominanti bentoniche e le relative icnocenosi inquadrate nei vari aspetti paleogeografici del Cenozoico. Si studiano inoltre le associazioni moderne ad alghe calcaree per poter decifrare le complesse relazioni fra associazioni bentoniche ed ambiente.
8. Petrologia e Petrografia Applicata. Grazie all’uso dei  più innovativi e tecnologicamente avanzati strumenti per l’analisi di roccia totale e in situ di elementi ed isotopi, questa linea di ricerca è volta  allo sviluppo di : a) genesi dei magmi e loro evoluzione anche in relazione  al vulcanismo e al rischio vulcanico; b) caratteristiche petrologiche, geochimiche e geofisiche del mantello terrestre; c) sorgenti dei magmi e processi petrologici in relazione ai vari ambienti geodinamici; d) classificazione e descrizione delle principali georisorse (giacimenti minerari (metalli, pietre ornamentali, prodotti ceramici, minerali industriali, ecc.) e loro caratterizzazione chimico-fisica; e) caratterizzazione petrografica e geochimica dei materiali geologici di interesse industriale ; f) Petroarcheometria volta allo studio archeologico e preservativo dei materiali litoidi e delle pietre e valutazione del degrado; g) giacimenti minerari e loro origine, impatto ambientale dello sfruttamento ed uso delle risorse: giacimenti  naturali e minerali industriali.
9. Oceanografia Fisica. Questa linea di ricerca comprende diversi argomenti legati alla fisica degli oceani e al loro ruolo nell'ambiente marino globale e costiero: correnti, maree, onde, processi di stratificazione e mescolamento delle acque oceaniche, interazioni atmosfera-oceano, clima, bio-geochimica oceanica e idrodinamica di baie, estuari e stretti. Particolarmente rilevante è l'applicazione di tecniche di telerilevamento e modellistica numerica agli studi oceanografici e al loro rapporto con l'ambiente naturale marino. Questa linea di ricerca include anche lo studio del ruolo delle onde e delle maree interne (internal wawes e internal tides) nella creazione di alcune strutture sedimentarie (hummocky cross stratification, sand waves) e per lo sviluppo delle comunità bentoniche, come le barriere coralline e le alghe rosse, sia negli ambienti attuali sia in quelli fossili.
10. Tettonica e Geofisica. Questa tematica sviluppa sia ricerche di base che applicate focalizzando l'attenzione sui campi di sforzo crostali sia passati che presenti e le relative strutture deformative e tettoniche. Le indagini si basano principalmente su rilievi di campagna ed attività di laboratorio applicando metodi geofisici (sismici, elettrici, elettromagnetici, gravimetrici) e la modellazione. Fra i principali argomenti di ricerca vi sono i) lo studio delle diverse sorgenti sismogeniche e la loro caratterizzazione sismotettonica; ii) ricostruzioni 3D dalla scala metrica a quella chilometrica ricavate in funzione delle necessità e degli scopi specifici; iii) la caratterizzazione dei parametri fisici del sottosuolo per stimare gli effetti di sito e valutare la qualità delle acque; iv) ricostruzione dell'evoluzione temporale dei campi di sforzo e deformazione in volumi crostali; v) valutazioni di pericolosità sismica per la mitigazione del rischio. La tematica di ricerca utilizza soprattutto un approccio multidisciplinare basato, fra l'altro, su indagini morfotettoniche, paleosismologiche, diverse tecniche di geofisica applicata, telerilevamento, rilevamento geologico e strutturale.