Il corso si propone di fornire agli studenti:

i) i concetti teorici fondamentali sui minerali e sulle loro proprietà morfologiche, strutturali, cristallochimiche e fisiche allo scopo di riconoscere, classificare e descrivere i più importanti minerali (Modulo di Mineralogia);

ii) i concetti introduttivi di base sul sistema Terra e la capacità di descrivere e classificare a scala macroscopica le più comuni rocce magmatiche e metamorfiche (Modulo di Litologia).

MODULO DI MINERALOGIA (6 CFU)

CRISTALLOGRAFIA MORFOLOGICA E STRUTTURALE
(1,5 CFU, ca. 12 ore di lezione frontale)
Il cristallo. Elementi geometrici nel cristallo e morfologia. Relazione di Eulero. Legge della costanza dell'angolo diedro. Legge di Hauy. Gruppi e sistemi cristallini. Giacitura e simbologia delle facce. Classi di simmetria morfologica. Forme semplici e composte. Rappresentazioni dei cristalli. Esempi delle più comuni forme semplici nei vari sistemi cristallini. Associazioni di cristalli. Associazioni irregolari e regolari. Geminati.
La simmetria. Elementi di simmetria e loro rappresentazione. Omogeneo periodico bidimensionale e tridimensionale. Filare, maglia, cella. Punti, rette e piani nello spazio. Reticoli di Bravais. Operatori di simmetria. Gruppi cristallografici. Sistemi cristallini. I gruppi del punto. I gruppi spaziali.

PROPRIETÀ CHIMICHE E FISICHE DEI MINERALI
(1,5 CFU, ca. 12 ore di lezione frontale)
Struttura atomica della materia. Energia di legame. Raggi ionici e raggi cristallini. Coordinazione nei reticoli di Bravais. Poliedri di coordinazione. Criteri di stabilità delle strutture ioniche. Regole di Pauling. Principi della termodinamica. Il potenziale chimico. La costante di equilibrio. La regola delle fasi. Cambiamenti in un sistema. Formazione dei cristalli. Nucleazione. Accrescimento. Polimorfismo. Classificazione del polimorfismo. Solubilità allo stato solido. Vicarianza. Isomorfismo.
Isotropia e anisotropia. Densità e peso specifico. Proprietà termiche. Punto di fusione. Durezza. Deformazione dei cristalli. Frattura e sfaldatura. Proprietà elettriche. Solidi conduttori e isolanti. Piezoelettricità. Proprietà magnetiche. Sostanze diamagnetiche, paramagnetiche e ferromagnetiche.

GENESI DEI MINERALI E MINERALOGIA SISTEMATICA
(1,5 CFU, ca. 12 ore di lezione frontale)
Genesi dei minerali in ambiente magmatico. Pegmatiti. Depositi idrotermali. Genesi dei minerali in ambiente metamorfico. Genesi dei minerali in ambiente sedimentario. Alterazione, formazione e stabilità dei minerali.
I principi classificativi dei minerali. Elementi nativi. Solfuri: blenda, pirite, galena. Carbonati: calcite, dolomite, aragonite. Ossidi: spinelli, magnetite, ematite. Solfati: celestina, gesso. Fosfati. La classificazione strutturale dei silicati. Nesosilicati: olivine, granati, silicati di alluminio. Sorosilicati: epidoti. Ciclosilicati: berillo, cordierite. Inosilicati: pirosseni, anfiboli. Fillosilicati: miche, minerali argillosi. Tettosilicati: fasi della silice, feldspati, feldspatoidi. Descrizione delle principali caratteristiche cristallografiche, cristallochimiche, genetiche, ottiche.

LABORATORIO DI MINERALOGIA
(1,5 CFU di didattica assistita, ca. 24 ore di laboratorio)
Ottica cristallografica. Propagazione della luce nei solidi. La birifrazione. Indicatrici ottiche. Nozioni basilari di microscopia. Il microscopio a luce polarizzata. Osservazioni al solo polarizzatore. Morfologia. Indice di rifrazione. Colore e pleocroismo. Osservazioni a nicol incrociati. Birifrazione. Orientazione. Colori di interferenza. Osservazioni in luce convergente. Figure di interferenza. Angolo degli assi ottici. Segno ottico. Determinazione ottica e riconoscimento macroscopico e microscopico dei principali minerali.
Lo studio strutturale dei minerali: la diffrazione dei raggi X da parte dei reticoli cristallini. Spettro continuo. Spettro di righe. Interazione raggi X e materia. Le equazioni di Laue. L'equazione di Bragg. Il reticolo reciproco e l'interpretazione geometrica delle legge di Bragg. Metodologie sperimentali su polveri e su cristallo singolo. Misura ed interpretazione di un diffrattogramma.

MODULO DI LITOLOGIA (6 CFU)

IL SISTEMA TERRA
(2 CFU, ca. 16 ore di lezione frontale)
Lo stato solido. Minerali e rocce. La struttura interna della Terra. La litosfera e l'astenosfera. Crosta oceanica e crosta continentale. Il mantello terrestre. Il nucleo. Distribuzione degli elementi chimici. Variazioni di pressione, temperatura e densità con la profondità. La dinamica interna della Terra. Cenni di tettonica delle placche. Criteri discriminanti tra rocce ignee, metamorfiche e sedimentarie.

LE ROCCE MAGMATICHE E METAMORFICHE
(4 CFU, ca. 32 ore di lezione frontale)
Le rocce magmatiche. Rocce intrusive ed estrusive. I minerali delle rocce magmatiche e relativa composizione mineralogica modale. La classificazione modale e la composizione chimica. Fondamenti di descrizione e interpretazione delle strutture delle rocce ignee. Classificazione delle più comuni rocce magmatiche. Il diagramma QAPF e gli altri diagrammi classificativi per le rocce magmatiche. Classificazione di tipo chimico per rocce vulcaniche attraverso il diagramma TAS. Le rocce metamorfiche. I fattori del metamorfismo: la temperatura, la pressione, le fasi fluide, la deformazione. Tipi di metamorfismo. Facies e grado metamorfico. Riconoscimento macroscopico e classificazione delle più comuni rocce metamorfiche. La nomenclatura delle rocce metamorfiche. Riconoscimento delle principali rocce magmatiche e metamorfiche.

Modalità didattiche

Lezioni frontali; esercitazioni in aula e in laboratorio.

Testi di studio

Consigliati:
• Cornelis Klein (2004), Mineralogia, ZANICHELLI
• Lucio Morbidelli (2005), Le rocce e i loro costituenti, BARDI Ed.

Alternative:
• F. Mazzi, G.P. Bernardini (1983), Fondamenti di cristallografia e ottica cristallografica, USES, Firenze (Carobbi 1).
• C. Cipriani, C. Garavelli (1983), Cristallografia chimica e mineralogia speciale, USES, Firenze (Carobbi 2).
• D'Argenio B., Innocenti F., Sassi F.P. (1994), Introduzione allo studio delle rocce, UTET.

Per approfondimenti, in inglese:
• A. Putnis (1992), Introduction to mineral sciences, Cambridge University Press;
• W. Nesse (2000), Introduction to mineralogy, Oxford University Press.
• Winter J.D. (2001), An introduction to Igneous and Metamorphic Petrology, Prentice Hall.
• Philpotts A.R. (1990), Principles of Igneous and metamorphic petrology, Prentice Hall.

Modalità di
accertamento

L'esame finale consiste in:

Una prova scritta con:
- identificazione di morfologia e simmetria di cristalli;
- descrizione e riconoscimento al microscopio di minerali;
- descrizione e riconoscimento macroscopico di rocce.

Una prova orale su tutti gli argomenti trattati durante il corso.

Disabilità e DSA

Le studentesse e gli studenti che hanno registrato la certificazione di disabilità o la certificazione di DSA presso l'Ufficio Inclusione e diritto allo studio, possono chiedere di utilizzare le mappe concettuali (per parole chiave) durante la prova di esame.

A tal fine, è necessario inviare le mappe, due settimane prima dell’appello di esame, alla o al docente del corso, che ne verificherà la coerenza con le indicazioni delle linee guida di ateneo e potrà chiederne la modifica.

Modalità didattiche

Testi di studio

Modalità di
accertamento

Disabilità e DSA

Le studentesse e gli studenti che hanno registrato la certificazione di disabilità o la certificazione di DSA presso l'Ufficio Inclusione e diritto allo studio, possono chiedere di utilizzare le mappe concettuali (per parole chiave) durante la prova di esame.

A tal fine, è necessario inviare le mappe, due settimane prima dell’appello di esame, alla o al docente del corso, che ne verificherà la coerenza con le indicazioni delle linee guida di ateneo e potrà chiederne la modifica.