CORSO DI LAUREA IN SCIENZE GEOLOGICHE
Petrografia
A.A. 2015/2016
Docente: Prof. Michele Lustrino, Dipartimento di Scienze della Terra, piano rialzato, stanza n. 120. Tel.
06 49914158, e-mail [email protected].
Studenti target: Studenti iscritti al corso di laurea in Scienze Geologiche.
Livello dell’Unità: introduttivo.
Pre-requisiti: conoscenze di base di chimica e mineralogia.
Crediti: 12.
Modalità di erogazione: tradizionale.
Frequenza: Facoltativa (ma la frequenza diventa obbligatoria se si vuole partecipare al campo finale in
Sardegna).
Canale: L-Z
Descrizione del programma
Cenni sulla struttura interna della terra. Gradienti geotermici e gradiente adiabatico. Composizione
chimica e mineralogica della Terra. Processi petrogenetici e ambienti geodinamici. Ciclo delle rocce.
Caratteri generali e proprietà fisiche e chimiche dei magmi. Cinetica della cristallizzazione magmatica,
sopraraffreddamento, velocità di nucleazione e di cristallizzazione. Microstrutture delle rocce ignee.
Composizione mineralogica delle rocce plutoniche e vulcaniche e loro classificazione. Composizione
chimica delle rocce ignee. Calcoli petrochimici e norma CIPW. Giaciture delle rocce plutoniche e
vulcaniche. Sistemi magmatici. Sistemi monocomponenti, binari e ternari. Esempi di fusione parziale e
cristallizzazione all’equilibrio e frazionata con formazione di punto eutettico, punto peritettico, linee
cotettiche, linee peritettiche e con soluzioni solide. Teoremi di Alkemade. Genesi dei magmi.
Differenziazione magmatica. Associazioni magmatiche.
Caratteri generali del metamorfismo. Limiti di temperatura e pressione del metamorfismo. Tipi di
metamorfismo. Cinetica di reazione. Zoneografia dei processi metamorfici. Deformazione e
cristallizzazione nelle rocce metamorfiche. Strutture e microstrutture metamorfiche. Principali minerali
indice delle rocce metamorfiche. Classificazione delle rocce metamorfiche. Rappresentazioni grafiche
delle paragenesi metamorfiche. Processi metamorfici nei principali gruppi di protoliti. Metamorfismo
delle rocce pelitiche e pelitico-arenacee. Metamorfismo delle rocce carbonatiche. Metamorfismo delle
rocce ignee ultramafiche e basiche. Migmatiti. Anatessi.
Esercitazioni:
Laboratorio – Riconoscimento macroscopico e analisi in sezione sottile delle rocce plutoniche,
vulcaniche e metamorfiche. Caratteri ottici dei principali minerali costituenti le rocce ignee e
metamorfiche. Descrizione microstrutturale, composizione mineralogica e classificazione microscopica
delle rocce plutoniche, vulcaniche e metamorfiche. Preparazione di sezioni sottili di rocce. Elaborazione
di dati petrochimici.
Attività sul terreno – Descrizione e riconoscimento a livello macroscopico in affioramento di litotipi
ignei, sedimentari e metamorfici.
Saperi pregressi (da corsi degli anni precedenti o dalla carriera scolastica precedente)
Dai corsi di Matematica, Fisica e Chimica: Proporzioni, unità di misura, temperatura e calore, forza,
pressione, onde elettromagnetiche, elementi della tavola periodica, legami chimici, ione, valenza, regola
dell’ottetto, bilanciamento delle cariche nelle reazioni chimiche.
Dal corso di Mineralogia: Cristallochimica dei principali minerali che costituiscono le rocce: Olivine,
Pirosseni, Feldspati, Feldspatoidi, Miche, Anfiboli, Granati, Epidoti, Ossidi di Fe-Ti. Principi di base
della mineralogia ottica.
Saperi imprescindibili(1)
- Classificazione delle rocce ignee plutoniche e vulcaniche secondo le raccomandazioni IUGS.
- Classificazione delle rocce metamorfiche tramite concetti di facies e grado metamorfico, gradiente
geotermico, composizione del protolito e microstruttura.
- Composizione degli elementi maggiori nelle rocce in funzione dei minerali presenti.
- Processo di cristallizzazione frazionata e fusione parziale. Significato di temperatura di solidus e di
liquidus.
- Composizione del mantello e della crosta terrestre in termini di chimismo e minerali principali.
- Sistemi binari con formazione di eutettico, peritettico e soluzione solida.
- Sistemi ternari con formazione di eutettico, soluzioni solide e linee cotettiche e peritettiche. Teoremi di
Alkemade.
- Principali associazioni magmatiche.
- Utilizzo del microscopio polarizzatore ed identificazione delle principali fasi minerali.
Obiettivi formativi e risultati di apprendimento attesi (conoscenze, competenze e abilità)
Obiettivi formativi: Il corso intende fornire agli studenti conoscenze dei processi petrogenetici delle
rocce plutoniche, vulcaniche e metamorfiche anche in relazione ai differenti contesti geodinamici. Inoltre
obiettivo fondamentale del corso è l’acquisizione delle capacità di riconoscimento macro e microscopico,
descrizione e classificazione delle rocce ignee e metamorfiche.
Risultati dell’apprendimento: Conoscenza e capacità di comprensione dei processi fondamentali che
regolano la genesi e l’evoluzione delle rocce ignee e metamorfiche. Capacità di descrizione e
riconoscimento delle rocce ignee e metamorfiche a livello macroscopico e mediante lo studio petrografico
in sezione sottile. Acquisizione dei principali metodi di classificazione mineralogica e chimica delle
rocce.
CONTENUTO(2)
(12 CFU)
7
4
1
0
0
Ore in aula(3) Ore studente a Ore studente Valutazione(6)
casa(4)
totali(5)
Aula (Lezioni
56
119
175
Prova pratica +
frontali)
prova orale
Esercitazioni
48
52
100
Laboratorio
25
0
25
naturale
(escursioni) (3,7)
Seminari
0
0
0
Altro
0
0
0
Valutazione finale
L’esame prevede una prova pratica e una orale. La prova pratica, a validità annuale, consiste nella
descrizione (scritta) di due rocce (una plutonica, l’altra vulcanica o metamorfica) in sezione sottile. Per
sostenere la prova orale finale occorre aver superato la prova pratica.
Durante il corso, sono previste tre prove pratiche che consistono nella stesura di una breve relazione su
una roccia plutonica, vulcanica e metamorfica in sezione sottile. Il superamento delle tre prove esonera lo
studente dalla prova pratica d’esame. Gli esoneri hanno validità annuale.
Testi consigliati
Per la parte teorica:
Appunti delle lezioni in formato MS Power Point scaricabili da internet:
(http://151.100.51.103/claroline191/claroline/document/document.php?cidReset=true&cidReq=PETRSGEOL270 ).
Questi files verranno caricati di volta in volta durante lo svolgimento delle lezioni.
Klein C. e Philpotts A. (2012) Earth Materials – Introduction to Mineralogy and Petrology. Edizioni
Cambridge University Press. (Libro di facile lettura anche se scritto in inglese).
(http://www.cambridge.org/aus/catalogue/catalogue.asp?isbn=9780521145213)
Best M.G. (2002) Igneous and metamorphic petrology. Edizioni Wiley-Blackwell. (Libro più completo
del precedente con maggiore dettaglio sui processi petrogenetici e di livello più avanzato rispetto al
precedente). (http://eu.wiley.com/WileyCDA/WileyTitle/productCd-1405105887.html).
Negretti G. (2003) Fondamenti di petrografia. Edizioni Università La Sapienza- McGhaw Hill. (Libro in
italiano ma non aggiornato e chiaro come i due precedenti scritti in inglese).
Per il laboratorio:
Mackenzie W.S. e Guilford C.(1985) Atlante dei minerali costituenti le rocce in sezione sottile. Zanichelli
Editore.
Mackenzie W.S., Donaldson C.H. e Guilford C. (1994) Atlante delle rocce magmatiche e delle loro
tessiture. Zanichelli Editore.
Yardley B.W.D., Mackenzie W.S. e Guilford C. (1996) Atlante delle rocce metamorfiche e delle loro
microstrutture. Zanichelli Editore.
Manuali di Petrografia Ottica (uno a scelta dello studente)
 Peccerillo A. e Perugini D. (2003) Introduzione alla petrografia ottica. Edizioni Morlacchi. (Questo
manuale è scritto in modo chiaro e contiene un CD-ROM interattivo con una serie di animazioni).
 Deer W.A., Howie R.A. e Zussman J. Introduzione ai minerali che costituiscono le rocce. Zanichelli
editore. (Testo fondamentale per la determinazione dei minerali in sezione sottile, anche se di livello
più avanzato).
Da internet è possibile scaricare un utilissimo manuale: Raith M.M., Raase P., Reinhardt J. (2012) Guide to thin section microscopy:
(http://www.minsocam.org/msa/openaccess_publications/Thin_Sctn_Mcrscpy_2_rdcd_eng.pdf).
Note
(1) Saperi minimali per il superamento dell'esame.
(2) Indicare il numero di CFU dell’insegnamento, considerando che 1 CFU = 25 ore di impegno globali da parte dello studente.
(3) 1 CFU corrisponde a 8 ore di didattica frontale, oppure a 12 CFU di esercitazioni e laboratorio, oppure a 2 giornate di escursione sul campo, equivalenti a
25 ore (che possono essere ripartite in modo diverso tra lavoro sul terreno e lavoro a casa).
(4) Il valore, espresso in ore, deve essere il complemento a 25 per i CFU di ogni tipologia del contenuto.
(5) Le ore totali devono essere uguali a 25 per i CFU di ogni tipologia del contenuto.
(6) Indicare se è prevista solo una prova orale o prova orale più prova pratica o altre modalità di esame (test attitudinale, valutazione progetto, valutazione
tirocinio, prova pratica).
(7) Solo in questo caso la voce "Ore in aula" corrisponde a "Ore di escursione".
(8) Cognome autore/i, titolo libro, anno, casa editrice
BACHELOR OF SCIENCE IN GEOLOGY
Petrografia
(Petrology)
A.Y. 2015/2016
Teacher: Prof. Michele Lustrino, Dipartimento di Scienze della Terra, room n. 120. Tel. 06 49914158, email [email protected].
Target Students: Students enrolled in the Bachelor of Earth Sciences
Unit level: introductory
Pre-requisites: basic knowledge of chemistry and mineralogy.
Credits (CFU): 12
Teaching modality: traditional
Attendance: optional (but it is highly recommended and compulsory if the students want to participate to
the field campaign in Sardinia)
Channel: L-Z
Description of the contents
Introduction on the internal structure of the Earth. Geotherm and adiabatic gradients. Chemical and
mineralogical composition of the Earth. Petrogenetic processes and tectonic settings. The rock cycle.
Physical and chemical properties of magmas. Magmatic crystallization kinetics. Undercooling, nucleation
and growth rates. Igneous rock microstructures. Mineralogical and chemical composition of igneous
rocks. Classification schemes. Petrochemical indexes, CIPW Norm. Field relationships of plutonic and
volcanic rocks. Phase equilibrium in magmatic system. mono, binary and ternary component diagrams.
Partial melting and crystallization under equilibrium and disequilibrium conditions, with formation of
eutectic and peritectic points, cotectic and peritectic lines and solid solutions. Alkemade theorems.
Magmatic evolution. Magmatic associations.
General aspects of metamorphism. Temperature and pressure ranges of metamorphism. Agents and types
of metamorphism. Reaction kinetics. Metamorphic zoneography. Metamorphic fabric and
microstructures. Metamorphic rock-forming minerals. Classifications of metamorphic rocks. Graphical
representation of mineral assemblages in pseudoternary diagrams. Metamorphism of pelitic and peliticarenaceous rocks. Metamorphism of dolostones and limestones. Metamorphism of ultramafic and basic
igneous rocks. Granulite facies metamorphism. Eclogite facies metamorphism. Migmatites. Anatexis and
formation of granitic magmas.
Practical:
Laboratory – Identification of common rock-forming minerals in thin-section. Microstructures, mineralcomposition and classification based on mineralogical and modal composition of common igneous and
metamorphic rocks.
Field activity – Identification and description of most common mineral and rocks in hand specimen.
Previous knowledge (from past courses or from the educational career)
From Maths, Physics and Chemistry course: Proportion, measure unit, temperature and heat, force,
pressure, electromagnetic waves, periodic table of elements, chemical bond, ion, valence, charge balance
in chemical reactions.
From Mineralogy course: Crystallochemical aspects of the main rock-forming minerals: olivines,
pyroxenes, feldspars, feldspatoids, micas, amphiboles, garnets, epidotes, Fe-Ti oxides. Basic knowledge
of optical mineralogy.
Unavoidable knowledge
- Classification of plutonic and volcanic rocks following the IUGS rules.
- Classification of metamorphic rocks using the concepts of metamorphic facies and grade, geothermal
gradient, protolith composition and texture.
- Composition of the rock major elements depending on the presence of given minerals.
- Fractional crystallization and partial melting processes. Solidus and liquidus temperature.
- Earth’s mantle and crust composition in terms of chemistry and main minerals.
- Binary systems with eutectic and peritectic points, as well as with solid solutions.
- Ternary systems with eutectic points, solid solutions, cotectic and peritectic lines. Alkemade theorems.
- Main magmatic associations.
- Use of polarizing microscope and identification of the mani rock-forming minerals.
Developing competences and learning outcomes
Educational goals: The course aims to give students a basic understanding of the processes controlling
the petrogenesis of plutonic, volcanic and metamorphic rocks also in relation to different tectonic settings
in which they form. Furthermore, fundamental goal of the course is to develop skills for the description,
identifications and classification of different igneous and metamorphic rock types from hand specimens
and thin sections.
Learning ouctomes:
Knowledge and Understanding: On successful completion of the course, students should be able to
understand processes controlling the genesis and the evolution of igneous and metamorphic rocks.
Skills and Attributes: Students should be able to: identify and describe the most common igneous and
metamorphic rocks in hand specimen and thin sections; assign a name to an igneous or metamorphic rock
on the basis of its textural characteristics or its mineral and chemical composition.
CONTENT
(12 CFU)
7
4
1
0
0
Classroom
hours
Frontal lessons
56
Practice
48
Natural
25
laboratory
(Field work)
Seminars
0
Other
0
Home work
Hours total
119
52
0
175
100
25
0
0
0
0
Evaluation
Practical and oral
exams.
Final evaluation
Practical (detailed technical description of two rocks in thin-section) and oral examination. Only students
whose pratical exam has been positively evaluated are admitted to the oral examination.
Students who pass three laboratory tests during the course, will be exonerated from final practical
examination and admitted to oral exam. Only those students who regularly attend the lessons will be
allowed to take the laboratory tests.
Texts
Lecture notes and MS Power Point files of lectures downloadable from the web:
(http://151.100.51.103/claroline191/claroline/document/document.php?cidReset=true&cidReq=PETRSGEOL270 ).
Klein C. and Philpotts A. (2012) Earth Materials – Introduction to Mineralogy and Petrology. Edizioni
Cambridge University Press.
(http://www.cambridge.org/aus/catalogue/catalogue.asp?isbn=9780521145213)
Best M.G. (2002) Igneous and metamorphic petrology. Edizioni Wiley-Blackwell.
(http://eu.wiley.com/WileyCDA/WileyTitle/productCd-1405105887.html).
Negretti G. (2003) Fondamenti di petrografia. Edizioni Università La Sapienza- McGhaw Hill.
For laboratory (polarizing microscope):
Mackenzie W.S. and Guilford C.(1985) Atlante dei minerali costituenti le rocce in sezione sottile.
Zanichelli Ed..
Mackenzie W.S., Donaldson C.H. and Guilford C. (1994) Atlante delle rocce magmatiche e delle loro
tessiture. Zanichelli Ed..
Yardley B.W.D., Mackenzie W.S. e Guilford C.(1996) Atlante delle rocce metamorfiche e delle loro
microstrutture. Zanichelli Ed..
Optical mineralogy manuals
 Peccerillo A. and Perugini D. (2003) Introduzione alla petrografia ottica. Edizioni Morlacchi.
 Deer W.A., Howie R.A. and Zussman J. Introduzione ai minerali che costituiscono le rocce.
Zanichelli Ed..
 It is possible to download from the web a useful manual: Raith M.M., Raase P., Reinhardt J. (2012) Guide to thin section microscopy:
(http://www.minsocam.org/msa/openaccess_publications/Thin_Sctn_Mcrscpy_2_rdcd_eng.pdf).