Il corso è finalizzato all'acquisizione delle competenze per riconoscere, classificare e descrivere i più importanti minerali sulla base delle loro proprietà morfologiche, strutturali, cristallochimiche e fisiche. Il corso mira, altresì, alla padronanza dei concetti fondamentali per descrivere e classificare a scala macroscopica le più comuni rocce magmatiche e metamorfiche.

L'insegnamento è annuale ed è suddiviso in due semestri, durante i quali verranno affrontati i seguenti argomenti secondo l'ordine sotto indicato.

I SEMESTRE

Elementi introduttivi. Caratteri generali della Terra. Struttura interna della Terra: osservazioni dirette e indirette. Perforazioni, xenoliti, meteoriti, tettonica, sismica. Onde P e onde S. Propagazione delle onde sismiche in profondità. Cambiamenti fisici, chimici e mineralogici. Crosta oceanica. Crosta continentale. Litosfera e astenosfera. Mantello. Nucleo. Cenni di tettonica delle placche. Composizione della Terra. Distribuzione degli elementi chimici. Gradiente geotermico. Sorgenti di calore e flusso termico. Variazioni di pressione e densità con la profondità.

Cristallografia. Stati di aggregazione della materia. Stato solido. Stato cristallino e stato amorfo. Sostanza omogenea. Minerali e cristalli. La mineralogia e le sue discipline. Definizione di minerale. Isotropia e anisotropia. Morfologia cristallina: forma e abito. Unità base e condizioni di crescita. I legge della Mineralogia. La simmetria. Riconoscimento della simmetria nei minerali. Elementi morfologici nei cristalli. Relazioni tra morfologia e struttura. Gli operatori di simmetria. Omogeneo periodico monodimensionale. Filari. Omogeno periodico bidimensionale. Piani reticolari. I periodi di traslazione e l’angolo γ. Maglie elementari semplici e multiple. Le 5 maglie fondamentali. Esercizi di riconoscimento della simmetria. Omogeneo periodico tridimensionale: costruzione dell’edificio cristallino. Cella elementare e costanti cristallografiche. Celle elementari semplici e multiple. I 14 reticoli di traslazione. I 7 sistemi cristallini. Relazioni tra simmetria e sistemi cristallini. Categorie di raggruppamenti di simmetria. Classi oloedriche e meroedriche. Giacitura delle facce. Rapporti parametrici. La faccia fondamentale. II Legge della mineralogia. Indici di Miller. Facce reali e possibili nei cristalli. Forme semplici e forme composte. La rappresentazione dei cristalli e della loro simmetria. Proiezione stereografica. Forme di simmetria minima (pedione, pinacoide, doma, sfenoide). Forme di simmetria più elevata (prismi, piramidi, trapezoedri, romboedri). Forme isodiametriche.

Cristallochimica. Richiami di chimica. La tavola periodica. Legami chimici. Coesistenza di legami. Approssimazione ionica. Dimensione degli ioni. Struttura cristallina dei minerali. Coordinazione e raggio ionico. Poliedri di coordinazione. Stabilità dell’edificio cristallino. Regole di Pauling. Esempi di strutture cristalline. Isomorfismo. Soluzioni solide e vicarianza. Vicarianza fra ioni. Gruppi isomorfogeni. Solubilità completa e parziale. Isomorfismo di I, II e III specie. Isomorfismo interstiziale. Esempi di miscele isomorfe. Diagrammi isobari di cristallizzazione di miscele isomorfe. Curve di solidus e liquidus.Polimorfismo. Fattori di controllo del polimorfismo. Diagrammi P-T con fasi polimorfe. Polimorfismo distorsivo. Polimorfismo ricostruttivo. Polimorfismo con cambiamento di legami. Condizioni metastabili.

Proprietà fisiche. Le proprietà fisiche dei cristalli. Proprietà scalari e vettoriali. Proprietà continue e discontinue. Abito cristallino. Esempi di morfologie dei cristalli. Lucentezza. Trasparenza. Colore. Minerali idiocromatici e allocromatici. Colore della polvere. Durezza. Sfaldatura. Densità e peso specifico. Solubilità in HCl. Fusibilità. Dilatabilità termica. Proprietà elettriche.

Minerogenesi. Cenni di minerogenesi. Nucleazione. Accrescimento. Associazioni di cristalli. Geminati. Inclusioni. Genesi magmatica. Fase magmatica. Fase pegmatitica. Fase idrotermale. Genesi sedimentaria. Genesi metamorfica. Esempi di reazioni allochimiche. Ambienti metamorfici.

Sistematica. Mineralogia descrittiva. Minerali fondamentali e accessori. Sistematica e criteri classificativi. Classificazione chimico-strutturale. Classe 1: Elementi nativi. Oro, argento, rame, zolfo, carbonio. Classe 2: Solfuri. Pirite, calcopirite, blenda, galena, cinabro, realgar, orpimento. Classe 3: Alogenuri. Salgemma, fluorite. Classe 4: Ossidi. Spinelli, corindone. Classe 5: Carbonati. Calcite, aragonite, dolomite. Azzurrite, malachite. Classe 6: Solfati. Anidride, barite, gesso. Classe 7: Fosfati. Apatite. Classe 8: Silicati. La classificazione strutturale dei silicati. Descrizione e riconoscimento dei principali silicati. L’unità base e gli ossigeni ponte. Polimerizzazione. tipi di silicati. Nesosilicati. Olivina, granati, silicati di alluminio. Soro- e ciclosilicati. Tormalina, berillo, epidoti, cordierite. Inosilicati. Pirosseni. Anfiboli. Fillosilicati. Gruppo del serpentino. Gruppo dei minerali argillosi. Gruppo delle miche. Tectosilicati. Fasi della silice. Feldspati. Feldspatoidi. Zeoliti.

II SEMESTRE

Laboratorio di Mineralogia. 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. Caratteri ottici e riconoscimento al microscopio polarizzatore dei principali minerali costituenti le rocce.

Le rocce magmatiche. Principali criteri discriminanti tra rocce ignee, metamorfiche e sedimentarie. Rocce e processi petrogenetici. Il ciclo delle rocce. Ambienti P-T. Le rocce ignee. Natura dei magmi. La componente volatile nei magmi. Pressione e gradiente geobarico. Microstruttura e composizione. Rocce intrusive e rocce estrusive. Tessiture faneritiche, porfiriche, afiriche. Cristallinità e granularità. Rocce femiche e felsiche, basiche e acide. Indice di colore. Indice di porfiricità. Fondamenti di descrizione e interpretazione delle strutture delle rocce ignee. I minerali fondamentali delle rocce ignee. La composizione mineralogica modale. La classificazione IUGS delle rocce ignee. Il diagramma QAPF e gli altri diagrammi classificativi per le rocce magmatiche. Classificazione di tipo chimico per rocce vulcaniche attraverso il diagramma TAS. Schemi classificativi di terreno. Riconoscimento macroscopico e classificazione delle più comuni rocce ignee intrusive ed effusive.

Le rocce metamorfiche. I fattori del metamorfismo. La temperatura e la pressione. Pressione orientata e pressione litostatica. Le fasi fluide. La deformazione. Trasformazioni strutturali. Tipi di metamorfismo. Metamorfismo regionale: orogenico, di fondale oceanico, di seppellimento. Metamorfismo locale: di contatto, cataclastico, da impatto, idrotermale. Campi P-T nei processi metamorfici. Facies metamorfiche. Grado metamorfico e minerali indice. Principali microstrutture nelle rocce metamorfiche. Il concetto di scistosità. Isotropia e anisotropia. Lineazioni e foliazioni. Concetti base per la nomenclatura delle rocce metamorfiche. Termini generali e termini speciali. Scisti, gneiss e granofels. Marmi, anfiboliti, granuliti, scisti verdi, hornfels, eclogiti, filliti, ardesie, miloniti, cataclasiti, scisti blu, migmatiti, skarn, rocce oficarbonatiche, serpentiniti, quarziti. Riconoscimento macroscopico e classificazione delle più comuni rocce metamorfiche.

Lo studente dovrà mostrare:

- possesso delle conoscenze di base per riconoscere, classificare e descrivere i più importanti minerali sulla base delle loro proprietà morfologiche, strutturali, cristallochimiche e fisiche.

- padronanza dei concetti fondamentali per descrivere e classificare a scala macroscopica le più comuni rocce magmatiche e metamorfiche.

- comprensione dei concetti e delle teorie previsti dal corso: essere in grado di risalire agli ambienti minero- e petrogenetici; ricostruire i processi di formazione di minerali e rocce; individuare potenzialità e/o rischi connessi ad utilizzo e lavorazione.

- di avere sviluppato quelle capacità di apprendimento che consentano di continuare a studiare in maniera autonoma.

Il materiale didattico predisposto dalla/dal docente in aggiunta ai testi consigliati (come ad esempio diapositive, dispense, esercizi, bibliografia) e le comunicazioni della/del docente specifiche per l'insegnamento sono reperibili all'interno della piattaforma Moodle › blended.uniurb.it

Sono previste esercitazioni in aula e in laboratorio con il docente del corso.

Modalità didattiche

Lezioni frontali ed esercitazioni in aula e in laboratorio.

Testi di studio

(Consigliati)

Lezioni del corso (pdf, disponibili nella piattaforma Moodle)

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;

Winter J.D. (2001), An introduction to Igneous and Metamorphic Petrology, Prentice Hall.

Modalità di
accertamento

Al termine di ciascun semestre è prevista una prova orale, alla quale si accede previa verifica delle seguenti competenze:

I semestre

(1) proiezione stereografica con riconoscimento della simmetria, attribuzione a sistema, classe, gruppo e identificazione della forma di N. 3 morfologie cristalline;

(2) descrizione delle proprietà fisiche e riconoscimento macroscopico di N. 3 minerali.

II semestre:

(1) descrizione dei caratteri ottici e riconoscimento di N. 3 minerali al microscopio polarizzatore;

(2) descrizione e classificazione di N. 3 campioni di rocce magmatiche e metamorfiche.

Le prove orali prevedono domande su tutti gli argomenti presenti nel programma.

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

Gli studenti non frequentanti sono invitati a consultare il materiale didattico caricato su Moodle (slide discusse a lezione) attraverso il quale sarà possibile approfondire maggiormente lo studio dei volumi indicati nella sezione “Testi di studio”.

Testi di studio

(Consigliati)

Lezioni del corso (pdf, disponibili nella piattaforma Moodle)

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;

Winter J.D. (2001), An introduction to Igneous and Metamorphic Petrology, Prentice Hall.

Modalità di
accertamento

Al termine di ciascun semestre è prevista una prova orale, alla quale si accede previa verifica delle seguenti competenze:

I semestre

(1) proiezione stereografica con riconoscimento della simmetria, attribuzione a sistema, classe, gruppo e identificazione della forma di N. 3 morfologie cristalline;

(2) descrizione delle proprietà fisiche e riconoscimento macroscopico di N. 3 minerali.

II semestre:

(1) descrizione dei caratteri ottici e riconoscimento di N. 3 minerali al microscopio polarizzatore;

(2) descrizione e classificazione di N. 3 campioni di rocce magmatiche e metamorfiche.

Le prove orali prevedono domande su tutti gli argomenti presenti nel programma.

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.