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Oggetto:
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GEOCHIMICA

Oggetto:

Geochemistry

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Anno accademico 2022/2023

Codice attività didattica
MFN0621
Docenti
Mauro Prencipe (Titolare del corso)
Dott. Diego Coppola (Titolare del corso)
Corso di studio
Corso di Laurea in Scienze Geologiche
Anno
2° anno
Periodo
Secondo semestre
Tipologia
Caratterizzante
Crediti/Valenza
7
SSD attività didattica
GEO/08 - geochimica e vulcanologia
Erogazione
Tradizionale
Lingua
Italiano
Frequenza
Facoltativa
Tipologia esame
Orale
Prerequisiti
Conoscenza di base di matematica, fisica e chimica. Conoscenza dei princìpi di base della mineralogia e dei principali minerali costituenti le rocce.

Knowledge of basic mathematics chemistry and physics.
Propedeutico a
Geochimica ambientale; Georisorse; Indagini mineralogiche applicate all'ambiente

Environmental geochemistry; Earth resources; Mineralogical environment applied research
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Sommario insegnamento

Oggetto:

Obiettivi formativi

  •  
    L'insegnamento si propone di introdurre allo studio dei fenomeni chimici in ambito geologico. Poiché la geochimica moderna utilizza largamente modelli termodinamici e cinetici, una parte del corso è volta a fornire le conoscenze di base e abilità direttamente utilizzabili per comprendere ed applicare tali modelli. Le applicazioni riguardano lo studio di alcuni equilibri in fase acquosa che sono di particolare rilevanza geologico/ambientale; le reazioni dei minerali delle rocce; la geochimica degli elementi in traccia; la geochimica degli isotopi stabili e instabili, nonché l’uso che di tali aspetti geochimici si fa nello studio di dinamiche e meccanismi operanti in diversi ambienti geologici.  

 

The course will introduce the student to the study of chemical fenomenology in the geological context. As Geochemistry is conceptually mainly based on thermodynamical and kinetical models, a large part of the course is devoted to the teaching of the essential knowledge and ability to understand and to apply such models. The applications concerns the study of equilibria in aqueous phase of particular relevance in geology, environmental geology and geochemistry; reactions of minerals in rocks; the geochemistry of rare elements; the isotopic geochemistry (both stable and unstable isotopes), together with their main uses in the study of dynamics and mechanims acting in different geological contexts.    

Oggetto:

Risultati dell'apprendimento attesi

 

Conoscenza e capacità di comprensione

Alla fine di questo insegnamento si dovrà:

  • Possedere una conoscenza del quadro concettuale, termodinamico, entro il quale tutta la fenomenologia geochimica viene inquadrata;
  • Conoscere gli strumenti fondamentali, sviluppati in ambito termodinamico, per lo studio dei processi geologici considerati dal punto di vista geochimico;
  • Avere nozione delle principali applicazioni in ambito geologico degli strumenti studiati.

Capacità di applicare conoscenza e comprensione

Alla fine di questo insegnamento, si sarà in grado di:

  • interpretare in chiave termodinamica e da un punto di vista geochimico, vari aspetti fondamentali nell’ambito delle Scienze della Terra, a partire da quelli alla microscala (per esempio, mineralogici), alla mesoscala (per esempio, petrologici) per arrivare a quelli alla macroscala (per esempio, orogenetici e tettonici);
  • utilizzare con competenza sistemi di calcolo per la modellizzazione termodinamica in un dato contesto petrologico;
  • utilizzare strumenti legati allo studio dei fenomeni di frazionamento isotopico e degli elementi in traccia al fine di ricavare informazioni sulla storia evolutiva delle rocce per le quali tale studio venga applicato.

Autonomia di giudizio

Alla fine dell’insegnamento si dovrà essere in grado di valutare quantitativamente la validità, l’applicabilità, l’attendibilità e i limiti di un dato modello termodinamico nella risoluzione di un dato problema geochimico.

Abilità comunicative

Alla fine dell’insegnamento si dovrà:

  • essere in grado di descrivere, sviluppare e impostare un dato problema di rilevanza geochimica utilizzando il linguaggio corretto in ambito termodinamico;
  • interfacciarsi con altre figure, in differenti ambiti che considerano gli stessi problemi da punti di vista diversi, mostrando e illustrando gli aspetti importanti ed essenziali di carattere geochimico che possono portare contributi all’analisi e soluzione di problemi

Capacità di apprendimento

Alla fine di questo insegnamento si avrà sviluppato la capacità di studio autonomo di problematiche geochimiche specializzate, da affrontarsi con gli strumenti concettuali e tecnici appresi.

 

Knowledge and understanding ability

 

At the end of this course the student will:

  • Possess a knowledge of the conceptual thermodynamic frame, within which all the geochemical phenomenology is interpreted;
  • Know the fundamental tools, developed in the thermodynamic field, for the study of the geological processes considered from the geochemical point of view;
  • Understanding the main geological applications of the instruments studied.

 

Ability to apply knowledge and understanding

At the end of this teaching, the student will be able to:

  • interpret from the thermodynamic and from a geochemical point of view, various fundamental aspects in the field of Earth Sciences, starting from those at the microscale (for example, mineralogical), at the mesoscale (for example, petrological) up to those at the macroscale (for example, orogenesis and tectonic);
  • competently use computational systems for thermodynamic modeling in a given petrological context;
  • use tools related to the study of isotopic fractionation phenomena and trace elements in order to obtain information on the evolutionary history of the rocks for which sucstudy is applied.

 

Autonomy in judgment

At the end of the course the student must be able to quantitatively assess the validity, applicability, reliability and limits of a given thermodynamic model in solving a given geochemical problem.

 

Communication skills

At the end of the course the student must:

  • be able to describe, develop and set a given problem of geochemical relevance using the correct language in the thermodynamic field;
  • interface with other figures, in different areas that consider the same problems under different points of view, showing and illustrating the important and essential geochemical aspects that can bring contributions to the analysis and solution of problems.

 

Learning ability

At the end of this teaching the student will have developed the ability to independently study specialized geochemical issues, to be faced with the conceptual and technical tools learned.

 

Oggetto:

Programma

 

Introduzione al corso e motivazioni, con una panoramica sulle possibili problematiche ed ambiti di interesse per la geochimica.

Geochimica dell'atmosfera: problema climatico; analisi e costruzione di semplici modelli climatici; effetto serra; possibili soluzioni al problema climatico proposte in base all'utilizzo di modelli climatici avanzati. 

Chimica del sistema Terra: origine, abbondanza, e ripartizione degli elementi maggiori tra nucleo, mantello e crosta terrestre.  Richiami sulle dinamiche generali di funzionamento su grande scala del Pianeta, e sui principali metodi di studio e di analisi per la costruzione di modelli di struttura e dinamica. Ruolo della geochimica.

Elementi di termodinamica con applicazione agli equilibri tra minerali nelle rocce, e alla ripartizione (speciazione) di determinate specie chimiche tra diversi minerali in equilibrio termodinamico, ad assegnate condizioni di pressione e temperatura. Cenni agli uso delle metodiche illustrate nella costruzione o validazione di modelli geodinamici. 

Geochimica in fase acquosa: precipitazione e dissoluzione di specie minerali; calcoli di concentrazione di specie chimiche in soluzione.
Geochimica degli elementi in traccia: definizioni; modelli e loro utilizzi in diversi contesti geologici.
Geochimica degli isotopi stabili e instabili: definizioni; abbondanza e meccanismi di formazione; modelli di speciazione e loro utilizzi in diversi contesti geologici; cenni alle tecniche di datazione con radioisotopi.  

Introduction and motivation to the study of geochemistry.

Geochemistry of the atmosphere: global warming; analysis and costruction of simple climate models; greenhouse effect; possible solutions to the global warming problem based on advanced modeling techniques. 

Chemistry of the Earth system: origin, amount and fractionation of elements in core, mantle and Earth's crust. Large scale dynamics ot the Earth together with an overview on the main conceptual and technical instruments of investigation. Role of geochemistry. 

Thermodynamics with applications to the study of equilibria of minerals in rocks, and to the study and interpretation of repartitions of chemical species among different minerals in thermodynamical equilibrium, at given conditions of temperature and pressure. Application of the discussed techniques to geodynamical modeling.  

Geochemistry in aqueous phase: dissolution and precipitation of mineral species; calculation of concentration of chemical species in solution. 

Geochemistry of trace elements: definitions, models and their uses in different geological contexts.

Geochemistry of stable and unstable isotopes: definitions; abundances and formation mechanisms; models of speciations and their uses; isotopes dating.

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Modalità di insegnamento

 

La metodologia didattica impiegata consiste in:

  • Lezioni frontali (N. ore): 40
  • Esercitazioni (N. ore): 32

Questo insegnamento sarà erogato in presenza, secondo le modalità e i tempi che verranno comunicati dal docente compatibilmente con le eventuali disposizioni di carattere sanitario.

Teaching methodology:

40 hours of frontal lectures; 32 hours of exercitations. This course will be based on traditional lessons. Detailed information will be provided by the teacher mostly based on the public health recommendations

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Modalità di verifica dell'apprendimento

 

L'esame consisterà di una prova orale. Le domande poste mireranno a verificare la preparazione valutando la proprietà di linguaggio, le modalità di ragionamento, la comprensione dei concetti fondamentali e degli aspetti più meramente nozionistici.
Gli esami di profitto si svolgono in presenza. L’Ateneo organizzerà esami in modalità remota per gli studenti nelle seguenti condizioni: 
⮚ positivi al COVID 19 
⮚ residenti all’estero se impossibilitati a rientrare in Italia a fronte di limitazioni agli spostamenti internazionali.
 

The examination will be oral. The questions asked will aim to verify the students' preparation by evaluating the precision of the language, the methods of reasoning, the understanding of the fundamental concepts and the more merely notional aspects.

The exams are held in person. The University will organize exams remotely for students in the following conditions:

⮚ positive for COVID 19

⮚ resident abroad if unable to return to Italy due to restrictions on international travel.

Testi consigliati e bibliografia

Oggetto:

I testi base consigliati per il corso sono:

1) Geochemistry
Autore: William M. White Edizione: 2015
Casa editrice: Wiley-Blackwell 
(esiste una versione del 2013, free, interamente scaricabile da Internet)

2) Dispense a cura dei docenti.

3) Powerpoint di lezioni 

 

An advised textbook is

Geochemistry, by  William M. White; edition 2015
Editor: Wiley-Blackwell 
A previous version (2013) is free, and available from Internet

Lectures note will be provided, as well as PowerPoint copies of the lectures. 

 

 



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Orario lezioniV

Lezioni: dal 05/03/2018 al 15/06/2018

Registrazione
  • Chiusa
    Apertura registrazione
    22/02/2022 alle ore 00:00
    Chiusura registrazione
    30/04/2022 alle ore 23:55
    Oggetto:
    Ultimo aggiornamento: 11/11/2022 11:21
    Location: https://geologia.campusnet.unito.it/robots.html
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