Geologia di esplorazione

Tipologia

Discipline mineralogiche, petrografiche e geochimiche

SSD

GEOS-01/A

Anno

1º anno

Semestre

1º semestre

CFU

9

Distribuzione delle ore

48 classroom hours, 36 training hours

Docenti

GIORGIA CONFALONIERI

Tipologia

Discipline geofisiche

SSD

GEOS-04/A

Anno

1º anno

Semestre

1º semestre

CFU

3

Distribuzione delle ore

36 training hours

Docenti

MARCO MARIA SCUDERI

Obiettivi formativi
L’insegnamento è finalizzato a fornire agli studenti una preparazione avanzata per la comprensione dei processi che controllano le proprietà e il comportamento dei geomateriali, mediante un approccio interdisciplinare che integri aspetti mineralogici, chimici e meccanici.

In tale prospettiva, il corso intende sviluppare competenze teoriche e applicative relative alla caratterizzazione dei geomateriali e alla comprensione delle relazioni tra composizione, struttura, proprietà fisico-chimiche e comportamento macroscopico. Le conoscenze e le competenze acquisite risultano di interesse trasversale nei principali ambiti delle geoscienze, con particolare riferimento ai contesti in cui sia richiesta la valutazione delle caratteristiche e delle prestazioni dei materiali geologici naturali.

Obiettivi di apprendimento
Al termine dell’insegnamento, lo studente dovrà aver acquisito conoscenze e competenze utili alla caratterizzazione dei geomateriali naturali e alla corretta interpretazione delle relazioni tra composizione, struttura e comportamento.

In particolare, lo studente sarà in grado di:

conoscere i fondamenti teorici e metodologici relativi allo studio dei geomateriali;
descrivere e interpretare le principali caratteristiche mineralogiche, chimiche e meccaniche dei geomateriali;
applicare metodi e strumenti di caratterizzazione per l’analisi dei geomateriali;
elaborare e interpretare dati sperimentali relativi alla composizione, alla struttura e alle proprietà dei geomateriali;
correlare le caratteristiche microstrutturali e composizionali con il comportamento macroscopico dei geomateriali;
utilizzare le conoscenze acquisite in diversi ambiti applicativi delle geoscienze.
Descrittori di Dublino

Conoscenza e capacità di comprensione
Lo studente acquisirà conoscenze relative ai principali aspetti mineralogici, chimici e meccanici che caratterizzano i geomateriali, nonché comprensione delle relazioni tra composizione, struttura, proprietà e comportamento.

Capacità di applicare conoscenza e comprensione
Lo studente sarà in grado di applicare le conoscenze acquisite alla caratterizzazione dei geomateriali naturali, utilizzando metodologie di analisi e strumenti interpretativi adeguati ai diversi contesti di studio.

Autonomia di giudizio
Lo studente svilupperà la capacità di analizzare criticamente dati e risultati sperimentali, formulando valutazioni autonome in merito alle proprietà e al comportamento dei geomateriali.

Abilità comunicative
Lo studente sarà in grado di comunicare in modo chiaro, rigoroso e appropriato i contenuti disciplinari, i risultati delle attività svolte e le interpretazioni elaborate, anche nell’ambito di esercitazioni, discussioni e attività di gruppo.

Capacità di apprendimento
Lo studente maturerà la capacità di approfondire in modo autonomo gli argomenti trattati, avvalendosi degli strumenti teorici, metodologici e applicativi acquisiti nel corso.Obiettivi formativi
L’insegnamento è finalizzato a fornire agli studenti una preparazione avanzata per la comprensione dei processi che controllano le proprietà e il comportamento dei geomateriali, mediante un approccio interdisciplinare che integri aspetti mineralogici, chimici e meccanici.

In tale prospettiva, il corso intende sviluppare competenze teoriche e applicative relative alla caratterizzazione dei geomateriali e alla comprensione delle relazioni tra composizione, struttura, proprietà fisico-chimiche e comportamento macroscopico. Le conoscenze e le competenze acquisite risultano di interesse trasversale nei principali ambiti delle geoscienze, con particolare riferimento ai contesti in cui sia richiesta la valutazione delle caratteristiche e delle prestazioni dei materiali geologici naturali.

Obiettivi di apprendimento
Al termine dell’insegnamento, lo studente dovrà aver acquisito conoscenze e competenze utili alla caratterizzazione dei geomateriali naturali e alla corretta interpretazione delle relazioni tra composizione, struttura e comportamento.

In particolare, lo studente sarà in grado di:

conoscere i fondamenti teorici e metodologici relativi allo studio dei geomateriali;
descrivere e interpretare le principali caratteristiche mineralogiche, chimiche e meccaniche dei geomateriali;
applicare metodi e strumenti di caratterizzazione per l’analisi dei geomateriali;
elaborare e interpretare dati sperimentali relativi alla composizione, alla struttura e alle proprietà dei geomateriali;
correlare le caratteristiche microstrutturali e composizionali con il comportamento macroscopico dei geomateriali;
utilizzare le conoscenze acquisite in diversi ambiti applicativi delle geoscienze.
Descrittori di Dublino

Conoscenza e capacità di comprensione
Lo studente acquisirà conoscenze relative ai principali aspetti mineralogici, chimici e meccanici che caratterizzano i geomateriali, nonché comprensione delle relazioni tra composizione, struttura, proprietà e comportamento.

Capacità di applicare conoscenza e comprensione
Lo studente sarà in grado di applicare le conoscenze acquisite alla caratterizzazione dei geomateriali naturali, utilizzando metodologie di analisi e strumenti interpretativi adeguati ai diversi contesti di studio.

Autonomia di giudizio
Lo studente svilupperà la capacità di analizzare criticamente dati e risultati sperimentali, formulando valutazioni autonome in merito alle proprietà e al comportamento dei geomateriali.

Abilità comunicative
Lo studente sarà in grado di comunicare in modo chiaro, rigoroso e appropriato i contenuti disciplinari, i risultati delle attività svolte e le interpretazioni elaborate, anche nell’ambito di esercitazioni, discussioni e attività di gruppo.

Capacità di apprendimento
Lo studente maturerà la capacità di approfondire in modo autonomo gli argomenti trattati, avvalendosi degli strumenti teorici, metodologici e applicativi acquisiti nel corso.

Risultati di apprendimento:

- Comprendere i principi metodologici alla base della caratterizzazione dei geomateriali;
- Selezionare e applicare strategie di indagine finalizzate alla caratterizzazione composizionale, mineralogica, meccanica e microstrutturale dei geomateriali;
- Acquisire competenze operative nella preparazione dei campioni, nell'acquisizione ed analisi dei dati e nella valutazione della loro qualità;
- Interpretare criticamente dati derivanti da differenti metodologie di indagine e integrarli in un quadro coerente di caratterizzazione del materiale;
- Riconoscere i processi che controllano l'evoluzione dei geomateriali e valutarne le implicazioni geologiche e ambientali;
- Comunicare risultati scientifici attraverso relazioni tecniche e presentazioni strutturate.

Sono richieste conoscenze di base di:

- Mineralogia;
- Petrografia;
- Geochimica e chimica generale;
- Fondamenti di geologia.
- matematica e fisica di base
- fisica terrestre

Il corso introduce le principali tecniche per la caratterizzazione dei geomateriali, con particolare attenzione al campionamento, alla preparazione dei campioni, all'acquisizione dei dati e alla loro interpretazione.

L'insegnamento è organizzato come un percorso applicativo basato sull'analisi di geomateriali naturali del territorio. Gli studenti saranno coinvolti in un progetto di ricerca guidato che consentirà di seguire le diverse fasi della caratterizzazione dei materiali.

Il corso fornirà le basi teoriche e pratiche della diffrazione di raggi X da polveri (XRPD) per l'identificazione qualitativa e quantitativa delle fasi minerali, della microscopia elettronica a scansione (SEM) per la caratterizzazione morfologica e microstrutturale e della microsonda elettronica (EMPA) per la determinazione della composizione chimica dei minerali. CAratterizzazione petrofisica di rocce portate a rottura, ed analisi della propagazione di Vp\Vs.

Particolare attenzione sarà dedicata all'integrazione dei dati mineralogici, chimici e microstrutturali per la comprensione dei processi che controllano l'evoluzione dei geomateriali.

Le conoscenze e i risultati derivanti dallo studio dei geomateriali saranno utilizzati in successivi corsi di terreno, in un’ottica di integrazione tra analisi di laboratorio e osservazioni di campagna. Nel secondo modulo, le conoscenze acquisite saranno integrate attraverso la caratterizzazione meccanica e strutturale delle rocce, favorendo una comprensione multidisciplinare dei geomateriali e dei processi geologici che li interessano.

Introduzione alle tecniche analitiche strumentali. Applicazioni alla mineralogia e alla scienza dei materiali (Alessandro Francesco Gualtieri)
Experimental rock mechanics (Paterson and Wong)

Modulo: Metodi analitici
N/D
Modulo: Petrofisica
N/D

l corso è concepito come un percorso fortemente laboratoriale, volto a trasformare le conoscenze teoriche acquisite durante le lezioni frontali in competenze pratiche immediatamente spendibili in ambito professionale e di ricerca.

Gli studenti saranno coinvolti in un progetto di ricerca guidato che prevede la caratterizzazione di geomateriali naturali del territorio. Attraverso attività pratiche in laboratorio, verranno applicate tecniche di uso comune nelle geoscienze per lo studio delle proprietà mineralogiche, chimiche e morfologiche dei materiali.

Particolare attenzione sarà dedicata all'acquisizione autonoma dei dati, alla loro elaborazione e all'interpretazione critica dei risultati, favorendo l'integrazione di differenti metodologie analitiche.

Consigliata, non obbligatoria

Il colloquio orale è finalizzato a verificare le conoscenze acquisite, la comprensione dei principi teorici e la capacità di interpretare criticamente i risultati ottenuti nell’ambito del lavoro progettuale, nonché la padronanza della bibliografia di riferimento e la capacità di inquadrarne i contenuti nel contesto del corso.

Discussione del report finale relativo al progetto di laboratorio svolto durante il corso e sulla presentazione di una ricerca bibliografica personale dedicata a casi scientifici di applicazione delle tecniche analitiche allo studio dei geomateriali e dei processi geologici.

Saranno inoltre previste domande aperte riguardanti gli argomenti trattati durante le lezioni frontali. Tali quesiti richiederanno una risposta argomentata volta a dimostrare il grado di apprendimento dello studente, nonché le capacità critiche, di giudizio e comunicative.

• Introduzione ai principali metodi analitici per lo studio dei geomateriali e loro ruolo nelle geoscienze.
  • Testi di riferimento: Introduzione alle tecniche analitiche strumentali. Applicazioni alla mineralogia e alla scienza dei materiali (Alessandro Francesco Gualtieri)


• Richiami di mineralogia e cristallografia: struttura cristallina, simmetria, proprietà dei minerali e relazione con i metodi analitici.
  • Testi di riferimento: Introduzione alle tecniche analitiche strumentali. Applicazioni alla mineralogia e alla scienza dei materiali (Alessandro Francesco Gualtieri)


• Principi della diffrazione di raggi X da polveri (XRPD): teoria della diffrazione e interazione radiazione–materia.
  • Testi di riferimento: Introduzione alle tecniche analitiche strumentali. Applicazioni alla mineralogia e alla scienza dei materiali (Alessandro Francesco Gualtieri)


• Principi di analisi XRPD qualitativa e quantitativa:  interpretazione dei diffrattogrammi,  identificazione delle fasi cristalline e la loro quantificazione.
  • Testi di riferimento: Introduzione alle tecniche analitiche strumentali. Applicazioni alla mineralogia e alla scienza dei materiali (Alessandro Francesco Gualtieri)


• Principi di funzionamento e utilizzo della microscopia elettronica a scansione (SEM) per l’analisi morfologica e microstrutturale dei materiali geologici.
  • Testi di riferimento: Introduzione alle tecniche analitiche strumentali. Applicazioni alla mineralogia e alla scienza dei materiali (Alessandro Francesco Gualtieri)


• Principi di funzionamento e utilizzo della microsonda elettronica (EMPA) per l’analisi chimica puntuale dei minerali.
  • Testi di riferimento: Introduzione alle tecniche analitiche strumentali. Applicazioni alla mineralogia e alla scienza dei materiali (Alessandro Francesco Gualtieri)


• Integrazione e interpretazione dei risultati analitici: correlazione tra dati mineralogici, chimici e microstrutturali. 
  • Testi di riferimento: Introduzione alle tecniche analitiche strumentali. Applicazioni alla mineralogia e alla scienza dei materiali (Alessandro Francesco Gualtieri)


• acquisizione dati durante esperimenti di tipo UCS con misurazione di velocità sismiche
  • Testi di riferimento: Experimental rock mechanics (Paterson and Wong)


• Analisi dati e creazione di algoritmi con linguaggio di programmazione Python