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.

Elementi introduttivi. Caratteri generali e 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. Cella elementare e costanti cristallografiche. I 14 reticoli di traslazione. I 7 sistemi cristallini. Relazioni tra simmetria e sistemi cristallini. Categorie di raggruppamenti di simmetria. Giacitura delle facce. Rapporti parametrici. 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. 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 fra ioni. Gruppi isomorfogeni. Solubilità completa e parziale. Isomorfismo di I, II e III specie. Esempi di miscele isomorfe. Diagrammi isobari di cristallizzazione di miscele isomorfe. Polimorfismo. Fattori di controllo del polimorfismo. Diagrammi P-T con fasi polimorfe. Polimorfismo distorsivo. Polimorfismo ricostruttivo. Polimorfismo con cambiamento di legami.

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. 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: Borati. Classe 7: Solfati. Anidride, barite, gesso. Classe 8: Fosfati. Apatite. Classe 9: 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.

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. Il ciclo delle rocce. Ambienti P-T. Le rocce ignee. Natura dei magmi. 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. 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. La deformazione. Trasformazioni strutturali. Tipi di metamorfismo. 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.

Non previste.

Lo studente dovrà dimostrare:

Conoscenza e capacità di comprensione. Al termine del corso lo studente dovrà avere assimilato le conoscenze fondamentali sulle proprietà morfologiche, strutturali, cristallochimiche e fisiche dei minerali, e sulle caratteristiche macroscopiche delle rocce magmatiche e metamorfiche.

Capacità di applicare conoscenza e comprensione. Lo studente dovrà dimostrare di avere la padronanza dei concetti fondamentali per riconoscere, classificare e descrivere i più importanti minerali della Terra a scala macro- e microscopica, e le più comuni rocce magmatiche e metamorfiche a scala macroscopica. Lo studente dovrà inoltre dimostrare  di essere in grado di risalire agli ambienti minero- e petrogenetici, e ricostruire i processi di formazione di minerali e rocce.

Autonomia di giudizio. Lo studente dovrà dimostrare di possedere padronanza dei concetti fondamentali per valutare in modo autonomo e critico le relazioni tra i minerali e le rocce, anche individuando potenzialità e/o rischi connessi al loro utilizzo e lavorazione.

Abilità comunicative. Lo studente dovrà essere in grado di descrivere correttamente campioni di minerali e rocce utilizzando un linguaggio tecnico specifico.

Capacità di apprendimento. Lo studente dovrà essere in grado di costruire il suo percorso di crescita scientifica in ambito mineralogico e litologico in maniera critica ed autonoma, utilizzando le conoscenze acquisite. Queste capacità, per quanto possibile, verranno stimolate dal docente proponendo approfondimenti.

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

Il corso si svolgerà tramite interazione continua tra lezioni frontali, esercitazioni in aula e al microscopio.

Il corso prevede:
- lezioni frontali;
- lavori di gruppo ed esercitazioni sia in classe che al microscopio;
- lezioni partecipate nelle quali verranno discussi argomenti selezionati.

Didattica innovativa

La modalità didattica in presenza verrà integrata con numerose esercitazioni e approfondimenti, individuali e di gruppo, che gli studenti svolgeranno in aula o utilizzando la piattaforma Moodle di Ateneo. Alcuni argomenti del corso potranno essere trattati seguendo la pratica della “flipped lesson” (lezione capovolta). Instant Poll al termine delle lezioni.

Obblighi

Non previsti.

Testi di studio

(Consigliati)

• Cornelis Klein, Anthony R. Philpotts (2018) Mineralogia e petrografia, ZANICHELLI
• 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.
• Frost & Frost (2014) Essentials of Igneous and Metamorphic Petrology, Cambridge, ISBN: 9781108710589.

Modalità di
accertamento

I risultati di apprendimento attesi saranno valutati con una prova orale, alla quale si accede previa verifica delle seguenti competenze:

riconoscimento della simmetria, attribuzione a sistema, classe, gruppo e identificazione della forma di morfologie cristalline;

descrizione dei caratteri ottici e riconoscimento di minerali al microscopio polarizzatore;

La prova orale prevede domande su tutti gli argomenti presenti nel programma.

I criteri alla base della valutazione sono:

• Livello di padronanza delle conoscenze (verifica delle conoscenze acquisite)
• Grado di articolazione della risposta
• Abilità nella connessione tematica e capacità di sintesi

Classi di votazione:

• <  18: livello di competenza non sufficiente
• 18-20: livello di competenza sufficiente
• 21-23: livello di competenza soddisfacente
• 24-26: livello di competenza buono
• 27-29: livello di competenza molto buono
• 30-30 e lode: livello di competenza eccellente

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 blended.uniurb.it (slide discusse a lezione) attraverso il quale sarà possibile approfondire maggiormente lo studio dei volumi indicati nella sezione “Testi di studio”. Agli studenti non frequentanti è comunque suggerito di contattare il docente per informazioni sul programma e per concordare eventuali esercitazioni aggiuntive.

Obblighi

Non previsti.

Testi di studio

(Consigliati)

• Cornelis Klein, Anthony R. Philpotts (2018) Mineralogia e petrografia, ZANICHELLI
• 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.
• Frost & Frost (2014) Essentials of Igneous and Metamorphic Petrology, Cambridge, ISBN: 9781108710589.

Modalità di
accertamento

I risultati di apprendimento attesi saranno valutati con una prova orale, alla quale si accede previa verifica delle seguenti competenze:

riconoscimento della simmetria, attribuzione a sistema, classe, gruppo e identificazione della forma di morfologie cristalline;

descrizione dei caratteri ottici e riconoscimento di minerali al microscopio polarizzatore;

La prova orale prevede domande su tutti gli argomenti presenti nel programma.

I criteri alla base della valutazione sono:

• Livello di padronanza delle conoscenze (verifica delle conoscenze acquisite)
• Grado di articolazione della risposta
• Abilità nella connessione tematica e capacità di sintesi

Classi di votazione:

• <  18: livello di competenza non sufficiente
• 18-20: livello di competenza sufficiente
• 21-23: livello di competenza soddisfacente
• 24-26: livello di competenza buono
• 27-29: livello di competenza molto buono
• 30-30 e lode: livello di competenza eccellente

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.