Geologia di esplorazione

Descrizione del programma Definizione di giacimento. Minerogenesi e metallogenesi. Fluidi mineralizzanti. Principali processi di concentrazione. Province metallogeniche, epoche metallogeniche. I giacimenti: caratteri generali, classificazione. Giacimenti sedimentari clastici: i placers. Giacimenti associati a bacini intra o epicratonici. Depositi stratiformi di tipo sedimentario, BIF (banded iron formations), SEDEX (sedimentary-exhalative). Giacimenti associati a sedimenti di tipo flysch. Giacimenti associati a sedimenti calcarei di piattaforma marina o di ambiente marino profondo. Depositi MVT (Mississippi Valley-type). Giacimenti sedimentari chimici. Ambienti di deposizione, trappole, tipologie delle mineralizzazioni (black shales, Kupfer-schiefer, red beds). Giacimenti biochimici. Giacimenti sedimentari organogeni. Giacimenti per concentrazione residuale (bauxitici, nickeliferi, ferriferi). Concentrazioni per ossido-riduzione. Giacimenti di sedimentazione intracarsica. Depositi Porphyry-copper. Depositi legati al magmatismo alcalino profondo. Zonatura ed alterazione dei giacimenti. Relazioni geodinamiche. Modelli metallogenici e prospezione mineraria. Definizione di geomateriali. Rocce e minerali industriali. Materie prime per l’industria delle costruzioni, ceramica, chimica, del vetro e dei refrattari. Cenni sugli aspetti legislativi e normativi dell’attività estrattiva. Le diverse tipologie di cava. Principali tecniche di coltivazione in superficie ed in sotterraneo, movimentazione e trasporto del materiale. Taglio al monte nelle cave di rocce ornamentali. Principali tecniche di estrazione. Tecnologie innovative. Trattamento delle rocce ornamentali. Finitura e trattamento delle superfici. Principali tipologie di rocce ornamentali commercializzate in Italia ed all’estero. Le problematiche ambientali delle lavorazioni in miniera e in cava e le principali tecniche di mitigazione. Valutazione dell’impatto ambientale connesso con lo sfruttamento delle materie prime. Tecniche ed interventi di mitigazione dell’impatto. - Nella prima parte del corso si tratteranno i contenuti relativi ai processi di formazione dei giacimenti minerari, alle classificazioni giacimentologiche e ai modelli genetici. Saranno illustrati esempi delle principali tipologie di giacimenti minerari inseriti nel relativo contesto geodinamico. - Nella seconda parte del corso si tratteranno i contenuti relativi alle rocce e ai minerali industriali, alle varie tipologie di cava e alle principali tecniche di coltivazione e di lavorazione dei materiali. Si affronteranno anche le principali problematiche ambientali dell’attività estrattiva. - La terza parte del corso sarà destinata ad esercitazioni in laboratorio per il riconoscimento in luce riflessa dei principali minerali metallici e delle loro paragenesi.

Da tutti i corsi precedenti: Riconoscimento delle principali rocce (ignee, sedimentarie, metamorfiche). Dal corso di Chimica: Nomenclatura chimica, reazioni chimiche, proprietà periodiche degli elementi. Concetti di numero di ossidazione ed elettronegatività. Solidi ionici, molecolari, covalenti, metallici. Stato liquido e soluzioni, equilibrio chimico in soluzioni acquose, pH, acidi e basi. Parametri chimici e fisici che influenzano la solubilità. Caratteristiche chimiche essenziali degli elementi più comuni. Dal corso di Fisica: Conversione delle unità di misura. Concetti di forza, sforzo e deformazione. Dal corso di Geochimica: Composizione e differenziazione chimica della Terra. Abbondanze degli elementi nella crosta terrestre. Classificazione geochimica degli elementi. Comportamento degli elementi nei sistemi magmatici. Alterazione delle rocce nell’ambiente supergenico. Geochimica isotopica e applicazioni. Dal corso di Mineralogia: Definizione di minerale. Riconoscimento macroscopico dei principali minerali. Soluzioni solide, polimorfismo, diagrammi P-T. Concetti di mineralogia sistematica e principali classificazioni. Minerali fondamentali delle rocce ignee, metamorfiche e sedimentarie. Dal corso di Petrografia: Struttura interna della Terra e sua composizione chimica e mineralogica. Ciclo delle rocce. Caratteri generali dei magmi. Genesi dei magmi. Differenziazione magmatica. Cinetica della cristallizzazione magmatica. Composizione mineralogica delle rocce plutoniche e vulcaniche e loro classificazione. Giaciture delle rocce plutoniche e vulcaniche. Processi petrogenetici ed ambienti geodinamici. Caratteri generali del metamorfismo. Intervalli di temperatura e pressione del metamorfismo. Tipi di metamorfismo. Classificazione delle rocce metamorfiche. Dal corso di Geologia I: Composizione e classificazione delle rocce sedimentarie. Rocce clastiche, carbonatiche, carbonato-terrigene, silicee, evaporitiche, residuali, organogene. Principali ambienti deposizionali.

Testi consigliati ZUFFARDI P. – GIACIMENTOLOGIA E PROSPEZIONE MINERARIA, Pitagora Editrice, Bologna. SASSANO G.P., CARCANO C. – GEOLOGIA ECONOMICA E GIACIMENTI MINERARI, Chiandetti ed., Udine. PARK C.F., MAC DIARMID R.A. – GIACIMENTI MINERARI, Ed. italiana a cura di B. De Vivo e F. Ippolito, Liguori ed., Napoli. EVANS A.M. – AN INTRODUCTION TO ORE GEOLOGY, Blackwell Scientific Publications, Boston Palo Alto Melbourne. PRIMAVORI P. – Pianeta pietra, G. Zusi Editore. IPPOLITO F., NICOTERA P., LUCINI P., CIVITA M., DE RISO R., – Geologia Tecnica, ISEDI Petrini Editore MANNING D.A.C. – Introduction to industrial minerals, Chapman & Hall. VELDE B. – Introduction to clay minerals, Chapman & Hall. FORNAIO M., LOVERA E., SACERDOTE I. – La coltivazione delle cave ed il recupero ambientale, Politeko Edizioni. CARR D.D., ed., Industrial Minerals and Rocks, 6th edition: Society for Mining, Metallurgy, and Exploration, Littleton, Colorado (USA). Articoli tecnici e scientifici specialistici forniti dal docente. Appunti delle lezioni.

Il metodo didattico adottato prevede la combinazione di lezioni frontali e di esercitazioni al microscopio a luce riflessa per l’acquisizione dei principi di base della minerografia. Durante le lezioni frontali saranno utilizzati anche filmati relativi ai principali giacimenti minerari e alle principali tecniche di coltivazione in cava trattati durante il corso.

La frequenza non è obbligatoria, ma si raccomanda una assidua partecipazione da parte dello studente, in particolar modo alle esercitazioni di laboratorio.

L’accertamento dell’effettivo conseguimento da parte dello studente avviene attraverso una prova orale a stimolo aperto e con risposta aperta. La determinazione del voto finale tiene conto della logica seguita dallo studente nel rispondere ai quesiti, l’adeguatezza della risposta in relazione alle competenze che si presuppone lo studente abbia acquisito e l’impiego di un appropriato linguaggio. Lo studente deve dimostrare di aver acquisito una conoscenza di base degli argomenti relativi alle relazioni esistenti tra giacimenti minerari e le loro ambientazioni geodinamiche, come pure alle principali tecniche di coltivazione in cava e lavorazione dei materiali di interesse economico. Inoltre, deve essere in grado di applicare le conoscenze acquisite in modo competente e riflessivo. Per il conseguimento del punteggio massimo, lo studente deve dimostrare una conoscenza eccellente di tutti gli argomenti trattati nel corso, averne approfondito gli aspetti focali ed essere in grado di collegare tra loro tali argomenti in modo coerente e logico.

Ángeles García-del-Cura et al. (2012) - Sedimentary structures and physical properties of travertine and carbonate tufa building stone. Construction and Building Materials 28, 456–467. doi:10.1016/j.conbuildmat.2011.08.042 Barkov et al. (2005) – Platinum-group minerals from five placer deposits in British Columbia, Canada. The Canadian Mineralogist 43, 1687-1710. Careddu & Siotto (2011) - Promoting ecological sustainable planning for natural stone quarrying. The case of the Orosei Marble Producing Area in Eastern Sardinia. Resources Policy 36, 304–314. doi:10.1016/j.resourpol.2011.07.002 Carvalho et al. (2008) - Decision criteria for the exploration of ornamental-stone deposits: Application to the marbles of the Portuguese Estremoz Anticline. International Journal of Rock Mechanics & Mining Sciences 45, 1306–1319. doi: 10.1016/j.ijrmms.2008.01.005 Cordeiro et al. (2018) - The carbonate-hosted MVT Morro Agudo Zn-Pb deposit, central Brazil. Ore Geology Reviews 101, 437–452. doi: https://doi.org/10.1016/j.oregeorev.2018.08.002 Della Porta et al. (2017) – Depositional architecture, facies character and geochemical signature of the Tivoli travertines (Pleistocene, Acque Albule basin, central Italy). Rivista Italiana di Paleontologia e Stratigrafia (Research in Paleontology and Stratigraphy) vol. 123(3): 487-540. De Oliveira et al. (2016) – The lateritic bauxite deposit of Rondon do Parà: A new giant deposit on the Amazon Region, Northern Brazil. Economic Geology 111, 1277–1290. Dill et al. (2006) - Accessory minerals in cassiterite: A tool for provenance and environmental analyses of colluvial–fluvial placer deposits (NE Bavaria, Germany). Sedimentary Geology 191, 171–189. doi:10.1016/j.sedgeo.2006.03.022 Ellahi et al. (2016) - Mineralogy, Geochemistry and Stable Isotope Studies of the Dopolan Bauxite Deposit, Zagros Mountain, Iran. Minerals, Minerals 6, 11. doi: 10.3390/min6010011 Falconer et al. (2006) - Gold and sulphide minerals in Tertiary quartz pebble conglomerate gold placers, Southland, New Zealand. Ore Geology Reviews 28, 525–545. doi:10.1016/j.oregeorev.2005.03.009 Farrokhpay et al. (2019) - Characterization of Weda Bay nickel laterite ore from Indonesia. Journal of Geochemical Exploration 196, 270–281. doi: https://doi.org/10.1016/j.gexplo.2018.11.002 Gandin & Capezzuoli (2014) - Travertine: Distinctive depositional fabrics of carbonates from thermal spring systems. Sedimentology, 61, 264–290. doi: 10.1111/sed.12087 Giuliani et al. (2016) - Constraints on kimberlite ascent mechanisms revealed by phlogopite compositions in kimberlites and mantle xenoliths. Lithos 240–243, 189–201. doi: http://dx.doi.org/10.1016/j.lithos.2015.11.013 Heldal et al. (2008) - National treasure of global significance. Dimension-stone deposits in larvikite, Oslo igneous province, Norway. In Slagstad, T. (ed.) Geology for Society, Geological Survey of Norway Special Publication, 11, pp. 5–18. Hou et al. (2017) - Geological and Exploration Models of Beach Placer Deposits, Integrated from Case-Studies of Southern Australia. Ore Geology Reviews 80, 437–459. doi: http://dx.doi.org/10.1016/j.oregeorev.2016.07.016 Hou et al. (2017) - Chronology, geochemical, Si and Fe isotopic constraints on the origin of Huoqiu banded iron formation (BIF), southeastern margin of the North China Craton. Precambrian Research 298, 351–364. doi: http://dx.doi.org/10.1016/j.precamres.2017.06.019 Keyser et al. (2018) - Petrography and trace element signatures of iron-oxides in deposits from the Middleback Ranges, South Australia: From banded iron formation to ore. Ore Geology Reviews 93, 337–360. doi: https://doi.org/10.1016/j.oregeorev.2018.01.006 Lintukangas et al. (2012) - Post-Mining Solutions for Natural Stone Quarries. Journal of Mining Science, 2012, Vol. 48, No. 1, pp. 123-134. Mosch et al. (2011) - Optimized extraction of dimension stone blocks. Environ Earth Sci, (2011) 63:1911–1924. doi: 10.1007/s12665-010-0825-7 Mustafa et al. (2015) - Geotechnical study of marble, schist, and granite as dimension stone: a case study from parts of Lesser Himalaya, Neelum Valley Area, Azad Kashmir, Pakistan. Bull Eng Geol Environ 74:1475–1487. doi: 10.1007/s10064-015-0719-8 Ozcelik & Yilmazkaya (2011) - The effect of the rock anisotropy on the efficiency of diamond wire cutting machines. International Journal of Rock Mechanics & Mining Sciences 48, 626–636. doi: 10.1016/j.ijrmms.2011.04.006 Saoud et al. (2015) - A New Banded Iron Formations Deposit Discovery in the Eastern Anti Atlas of Morocco. INTERNATIONAL JOURNAL OF MULTIDISCIPLINARY SCIENCES AND ENGINEERING, VOL. 6, NO. 7, JULY 2015. Sivrikaya et al. (2014) - Recycling waste from natural stone processing plants to stabilise clayey soil. Environ Earth Sci (2014) 71:4397–4407. doi: 10.1007/s12665-013-2833-x Smith & Beukes (2016) - Palaeoproterozoic banded iron formation hosted high-grade hematite iron ore deposits of the Transvaal Supergroup, South Africa. Episodes Vol. 39, no. 2. doi: 10.18814/epiiugs/2016/v39i2/95778 Tappe et al. (2018) - ‘Premier’ evidence for prolonged kimberlite pipe formation and its influence on diamond transport from deep Earth. Geology 46, p. 843–846. doi: https://doi.org/10.1130/G45097.1

Il metodo didattico adottato prevede la combinazione di lezioni frontali e di esercitazioni al microscopio a luce riflessa per l’acquisizione dei principi di base della minerografia. Durante le lezioni frontali saranno utilizzati anche filmati relativi ai principali giacimenti minerari e alle principali tecniche di coltivazione in cava trattati durante il corso.