VULCANISMO E PETROGENESI
Anno accademico e docente
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- English course description
- Anno accademico
- 2022/2023
- Docente
- BARBARA FACCINI
- Crediti formativi
- 6
- Periodo didattico
- Primo Semestre
- SSD
- GEO/07
Obiettivi formativi
- Il corso vuole dare allo studente magistrale la possibilità di conoscere ed approfondire gli aspetti fondamentali della vulcanologia e le sue relazioni con i meccanismi petrologici che generano i magmi. Più in particolare lo studente potrà:
- Conoscere i diversi tipi di vulcani e la loro distribuzione sul globo terrestre;
- Valutarne la pericolosità in relazione alla loro distribuzione e alla loro posizione inserendoli nel quadro unificante della Tettonica delle Placche;
- Conoscere gli strumenti che ci permettono di stimare i parametri intensivi (T, P, fO2, XH2O, etc.) di un sistema magmatico;
- Conoscere le dinamiche che possono avvenire nelle camere magmatiche o più in generale nei sistemi di alimentazione e come queste condizionino i meccanismi eruttivi e la loro pericolosità;
- Conoscere la distribuzione e la tipologia dei vulcani in Italia;
- Valutarne la pericolosità e il rischio in relazione a valore e vulnerabilità degli insediamenti ed alla resilienza del territorio anche in relazione a fenomeni geologici non di natura vulcanica;
- Conoscere il significato dei precursori e di come possano essere utilizzati nei sistemi di monitoraggio;
- Come si possa prevenire e prevedere l’istaurarsi di una crisi vulcanica.
Al termine del corso lo studente:
- conoscerà la composizione dei principali magmi e come le loro caratteristiche chimico-fisiche possano condizionare la pericolosità di un evento eruttivo anche in funzione della posizione geologica e geografica;
- quali siano i fattori che favoriscano l’instaurarsi di una camera magmatica e di una modalità di alimentazione a sistema aperto o chiuso;
- delineare possibili scenari eruttivi e pericolosità connesse a singole manifestazione eruttive che potrà essere ridotta con specifici, singoli interventi;
- quali sono i vulcani italiani e quali scenari eruttivi si possono prevedere per essi.
Queste conoscenze costituiscono il bagaglio indispensabile di un geologo che voglia inoltrarsi nel vasto e variegato mondo della vulcanologia. Questo sia ai fini di una corretta divulgazione scientifica che per un inserimento in enti di ricerca deputati allo studio ed al controllo dei vulcani in Italia e nel mondo. Prerequisiti
- Allo studente magistrale che affronta questo insegnamento è richiesta una conoscenza approfondita della petrologia dei magmi e delle loro caratteristiche chimico-fisiche che ragionevolmente dovrebbe essere acquisita attraverso gli insegnamenti di Petrografia, Petrologia magmatica e Geochimica.
In parallelo con l’insegnamento di Petrologia lo studente dovrebbe applicare in questo insegnamento i modelli di frazionamento per la stima dei volumi eruttati dal vulcano o intrusi nelle sue profondità, e i strumenti termo-barometrici che servono per stimare T, fO2 e XH2O dei magmi attraverso la composizione e le zonature dei fenocristalli presenti nella lava.
Questo al fine di meglio delineare il tipo di sistema magmatico presente al di sotto di un vulcano e sulla base di questo stimare quale potrebbe essere lo scenario eruttivo atteso più probabile e quali possano essere le tipologie di manifestazioni eruttive contro cui difendersi.
Di grande utilità per lo studente potrà essere anche l’apprendimento del corso di Analisi chimiche dei geomateriali dove lo studente potrà acquisire la conoscenza delle apparecchiature maggiormente utilizzate per ottenere i dati geochimici, quali sono i loro limiti e le loro potenzialità. Utile potranno essere anche alcuni concetti di fluido-dinamica appresi nel corso di Sedimentologia. Contenuti del corso
- Il corso si svolge prevalentemente con lezioni frontali per un totale di 6 CFU, ovvero 48 h.
Inizialmente saranno ripresi in maniera molto stringata tutti i concetti di petrologia magmatica come:
a) Classificazione dei magmi: analisi modale e normativa, concetto di saturazione e sottosaturazione dei magmi, doppio triangolo di Streckeisen, TAS e diagrammi discriminanti per le affinità seriali (AFM, K2O vs SiO2; Na2O vs K2O, etc);
b) Caratteristiche chimico-fisiche dei magmi: temperatura, densità, composizione chimica e viscosità. Concetto di elementi maggiori ed in tracce. Elementi compatibili ed incompatibili.
c) Cenni di metodologie analitiche: Fluorescenza di raggi X (XRF), Microsonda elettronica (EMP), Spettrometro di massa accoppiato induttivamente (ICP-MS) anche equipaggiato con Ablazione Laser (LAM-ICP-MS), Microsonda Ionica (SIMS).
Questo al fine di omogeneizzare le conoscenze di tutti gli studenti e di verificare il loro livello di conoscenza anche in funzione della Laurea Triennale da cui provengono . Questo per un totale di ca. 1 CFU. Successivamente il corso prosegue con:
d) Risalita dei magmi dal mantello fino alla superfice terrestre: anomalie termiche e composizionali, angolo diedro, meccanismi di migrazione dei magmi per porous flow o per fracturing (0,25 CFU);
e) struttura dei liquidi magmatici, elementi costruttori e modificatori di struttura, ruolo dei volatili e grado di polimerizzazione, coefficienti di diffusione chimica e termica (0,5 CFU);
f) Cenni di dinamica magmatica: moti convettivi laminari e turbolenti, numeri di Rayleigh e di Reynolds. Velocità di sedimentazione, legge di Stokes. Condizioni e velocità di raffreddamento dei magmi (0,25 CFU);
g) Differenziazione magmatica: crescita di cristalli, velocità di nucleazione e di crescita cristallina, ruolo dei fluidi, cristallizzazione in sistema aperto e chiuso, tessiture delle rocce effusive ed intrusive (0,5 CFU);
h) Camere magmatiche: complessi stratiformi, tipi di layering, meccanismi per la formazione dei layers, fluido-dinamica nelle camere magmatiche, modelli dinamici (convettivi) o statici (in situ), processo doppio-diffusivo (0,5 CFU);
i) Forme vulcaniche e colate: Vulcano a scudo e strato-vulcano, vulcani a cima patta. Crateri e caldere. Necks, spine e plug. Colate basiche subaeree e sottomarine (pillow-lava), colate intermedie e acide. Domi e domo-lava (0,5 CFU);
j) Classificazione delle eruzioni secondo Walker (1980): eruzioni effusive ed esplosive, eruzioni freato-magmatiche, eruzioni in ambiente subaereo e sottomarino, eruzioni pliniane. Indice di esplosività, VEI (0,5 CFU);
k) Forma e altezza della colonna eruttiva di tipo pliniano e idromagmatico. Depositi piroclastici, sequenze eruttive e meccanismi genetici. Lahars e colate d fango. Epiclastiti vs piroclastiti (0,5 CFU);
l) Pericolosità e Rischio vulcanico: elementi topografici, geomorfologici e petrografici per la valutazione della pericolosità vulcanica. Fattori antropici per la definizione del rischio. Fenomeni premonitori e sistemi di monitoraggio e sorveglianza dei vulcani attivi, parametri geofisici, geochimici e topografici. Il rapporto tra scienziati e decision-maker (0,5 CFU);
Vulcanologia regionale: eventi vulcanici nella storia geologica italiana. I vulcani attivi sulla penisola italiana. Storia evolutiva, scenari eruttivi, pericolosità e rischio di Vesuvio, Campi Flegrei, Stromboli ed Etna (1 CFU). Metodi didattici
- Il corso si svolge prevalentemente con lezioni frontali ed esercitazioni. Durante lo svolgimento delle lezioni vengono proiettati lucidi e diapositive per permettere allo studente di meglio seguire gli argomenti trattati. Lo sviluppo degli argomenti teorici viene continuamente confrontato con eventi vulcanologici avvenuti in Italia e nel mondo. Tutti i concetti petrografici e petrologici sono rivisti in chiave vulcanologica e le loro ricadute ed importanza approfonditi alla luce di questa rivisitazione.
Il docente invita continuamente gli studenti a recuperare foto e filmati (oltreché materiale scientifico come articoli su riviste o libri anche in inglese) dalla rete per una trattazione meno astratta dell’argomento e li stimola a rendersi parte attiva della lezione con un atteggiamento critico e propositivo. Vulcani, forme vulcaniche, colate, depositi piroclastici e sequenze deposizionali sono mostrati tramite numerose diapositive e filmati di affioramenti vulcanologici di tutto il mondo.
Le escursioni costituiscono un passaggio irrinunciabile per un adeguato sviluppo delle conoscenze vulcanologiche dello studente e ne costituiscono senz’altro la parte più affascinante. A questo proposito nei vari anni si sono organizzate escursioni a carattere vulcanologico sia in Italia che all’estero, come ad esempio: Sicilia (Etna ed Eolie); Isole Canarie (Tenerife); Ungheria (Lago Balaton) e Islanda. Per ovvi motivi di tempo queste escursioni di diversi giorni non possono essere conteggiate all’interno del corso ma ricadono nei crediti F. Per non interferire con gli altri insegnamenti le escursioni vengono di norma tenute in periodo fuori dalle lezioni, come vacanze pasquali, ponti del 23 e 25 Aprile, 1 Maggio o 2 Giugno, o nel periodo estivo (obbligatorio come nel caso dell’Islanda). Modalità di verifica dell'apprendimento
- L’esame consiste in una prova orale in cui il docente pone delle domande atte a verificare non solo le conoscenze di base e l’acquisizione delle nozioni fondamentali della vulcanologia e della petrogenesi ma soprattutto la capacità dello studente di collegare dati, processi e modelli e di poter, altresì, ragionare su situazioni complesse. Foto di forme ed apparati vulcanici vengono a volte mostrare anche per fornire lo spunto ad una ipotesi interpretativa.
Testi di riferimento
- Cas R.A.F., Wrigth J.V., 1987. Volcanic successions. Allen & Unwin, London.
Malooe, S. 1983. Principles of igneous petrology. Sprinter-Verlag, Berlin.
Scandone R., Giacomelli L. 1998. Vulcanologia. Liguori ed.
H.-U. Schmincke. 2004. Volcanism. Sprinter-Verlag, Berlin.
