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Oggetto:
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VULCANOLOGIA ED ELEMENTI DI GEOTERMIA

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Volcanology and geothermal resources

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Anno accademico 2020/2021

Codice dell'attività didattica
MFN0653
Docenti
Prof. Corrado Cigolini (Titolare del corso)
Dott. Diego Coppola (Titolare del corso)
Corso di studi
Corso di Laurea in Scienze Geologiche
Anno
3° anno
Periodo didattico
Primo semestre
Tipologia
A scelta dello studente
Crediti/Valenza
6
SSD dell'attività didattica
GEO/08 - geochimica e vulcanologia
Modalità di erogazione
Tradizionale
Lingua di insegnamento
Italiano
Modalità di frequenza
Facoltativa
Tipologia d'esame
Scritto ed orale
Prerequisiti

Nozioni di base di Geologia
Nozioni di base di Fisica
Nozioni di base di Fisica Terrestre (Geofisica)
Nozioni di base di Chimica
Nozioni di base di Geochimica

Basic Geology
Basic Physics
Basic Geophysics
Basic Chemistry
Basic Geochemistry
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Sommario insegnamento

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Obiettivi formativi

 

Saranno trattati i diversi fenomeni vulcanici, introducendo lo studente alla vulcanologia ed all'analisi qualitativa e moderatamente quantitativa dei diversi processi dinamici.

Il Corso sarà caratterizzato da lezioni frontali, esercitazioni ed almeno un’escursione didattica in siti di interesse vulcanologico e/o getermico. Le esercitazioni consisteranno in esercizi relativi all'analisi quantitativa di parametri fisico-chimici associati ad alcuni processi vulcanici di particolare interesse. Le escursioni guidate saranno dedicate all’analisi di aree vulcaniche e/o geotermiche del territorio italiano, opportunamente selezionate.

The various volcanic phenomena will be treated, introducing the student to volcanology and to the qualitative and moderately quantitative analysis of the different dynamic processes.
The course will be characterized by lectures, exercises and at least one didactic excursion in sites of volcanological and / or geothermal interest. The exercises will consist of exercises related to the quantitative analysis of physical-chemical parameters associated with some particularly interesting volcanic processes. The guided tours will be dedicated to the analysis of volcanic and / or geothermal areas of the Italian territory, appropriately selected.
The Italian territory has the highest concentration of active volcanoes compared to other European countries: the course introduces the student to address the territorial problems related to volcanic eruptions. Geothermal energy also plays an important role in the field of renewable energies

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Risultati dell'apprendimento attesi

 

Conoscenza e capacità di comprensione.
Alla fine di questo insegnamento lo studente dovrà:
- conoscere i principi che regolano le diverse attività vulcaniche;
- conoscere le basi geologiche, geofisiche e geochimiche applicate nello studio dei vulcani attivi;
- conoscere i metodi nel determinare i parametri associati al rischio vulcanico;
- conoscere le nozioni di base ed i metodi di analisi nell’esplorazione delle risorse geotermiche.

Capacità di applicare conoscenza e comprensione
Alla fine di questo insegnamento lo studente saprà:
- descrivere l’attività vulcanica operante sui singoli vulcani attivi;
- reperire i dati geologici, petrologici, geofisici e geochimici utilizzati nello studio dei vulcani;
- interpretare i dati ottenuti dai diversi autori nello studio delle singole eruzioni;
- operare sul terreno nello studio di colate laviche e flussi piroclastici (storici e recenti);
- identificare le zone idrotermali di interesse geotermico.

Autonomia di giudizio
Alla fine di questo insegnamento lo studente saprà formulare un giudizio sulle/sui:
- singole attività vulcaniche e loro classificazione;
- metodi e procedure utilizzate nello studio dei vulcani attivi e zone geotermiche.

Abilità comunicative
Alla fine dell’insegnamento lo studente dovrà sapere:
- comprendere ed utilizzare il linguaggio tecnico, scientifico e normativo usato nell’ambito della Vulcanologia e Geotermia;
- comunicare le conoscenze acquisite nello studio dei vulcani e sistemi geotermici.

Capacità di apprendimento
Al termine di questo corso lo studente avrà le capacità di procedere in modo relativamente autonomo nell’acquisizione di dati geologici, petrologici e geofisico-geochimici in aree vulcaniche.

Knowledge and understanding.
At the end of this teaching the student will:
- know the principles that govern the various volcanic activities;
- know the geological, geophysical and geochemical bases applied in the study of active volcanoes;
- know the methods in determining the parameters associated with volcanic risk;
- know the basic concepts and methods of analysis in the exploration of geothermal resources.

Ability to apply knowledge and understanding
At the end of this teaching the student will know how to:
- describe the volcanic activity operating on individual active volcanoes;
- find the geological, petrological, geophysical and geochemical data used in the study of volcanoes;
- interpret the data obtained by the various authors in the study of individual eruptions;
- operate on the ground in the study of lava flows and pyroclastic flows (historical and recent);
- identify the hydrothermal areas of geothermal interest.

Autonomy of judgment
At the end of this course the student will be able to formulate an opinion on:
- individual volcanic activities and their classification;
- methods and procedures used in the study of active volcanoes and geothermal areas.

Communication skills
At the end of the course the student must know:
- understand and use the technical, scientific and regulatory language used in the field of Volcanology and Geothermal Energy;
- communicate the knowledge acquired in the study of volcanoes and geothermal systems.

Learning ability
At the end of this course the student will have the ability to proceed in a relatively autonomous way in the acquisition of geological, petrological and geophysical-geochemical data in volcanic areas.

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Modalità di insegnamento


La metodologia didattica impiegata consiste in:
Lezioni frontali (N. ore): 38
Esercitazioni teoriche (N.ore): 12
Esercitazioni in campo (N.ore): 8.

Lectures 38 h
Exercises 12 h
Field 8 h

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Modalità di verifica dell'apprendimento

1) Prova scritta: test a scelta multipla sugli argomenti svolti. Alcune domande di carattere generale con approfondimenti vari su tematiche relative ai processi magmatici, eruttivi, idrotermali e geotermici. La prova scritta è riservata agli studenti che hanno frequentato il corso nell'anno accademico di riferimento. Lo studente che supera lo scritto può accettare il voto dello scritto medesimo e viene esonerato dal sostenere la prova orale. Lo studente che invece vuole migliorare la votazione dello scritto deve sostenere anche la prova orale.


2) Prova orale: diverse tipologie di attività vulcanica e parametri classificativi, magnitudo delle eruzioni, principali eruzioni storiche, processi dinamici in camera magmatica, sovrapressioni, energie esplosive. Flussi lavici e flussi piroclastici. Origine ed evoluzione delle caldere. Elementi di Geotermia.

Written exam: it is focused on several closed and open questions on general topics regarding magmatic and eruptive processes, hydrothermal and geothermal activity. The written exam can be taken only by the students who have been attending the course within the reference academic year. The student that passes the written exam can accept the grade given and can wave the oral exam. Conversely the student seeking a higher grade can take the oral exam.

Oral exam: on general bases the exam deals with n. 3-4 questions regarding the flowing topics: volcanic activity and its classification, magnitude of eruptions, main historical eruptions, dynamic processes in magma chambers, magma overpressures and energy of eruptions, lava and pyroclastic flows, origin and evolution of calderas, elements of Geothermics.

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Programma

 

L'attività vulcanica e la formazione della crosta terrestre. Energie legate all'attività vulcanica e origine della vita sulla terra. L'attività vulcanica sui pianeti del sistema solare e relativi satelliti. Crateri di origine vulcanica e crateri d'impatto.

Distribuzione geografica dei vulcani e condizioni geodinamiche regionali legate al vulcanesimo. Classificazione delle tipologie di attività vulcanica e l’indice di esplosività vulcanica (VEI). Classificazione dei prodotti dell’attività vulcanica.

Descrizione delle principali eruzioni storiche. L’eruzione del Vesuvio del 79 d.C. L’eruzione della Peleè, Martinica (1902). L’eruzione di Krakatoa, Indonesia, 1883. L’eruzione di Mount Saint Helen, Stati Uniti, 1980.

Origine ed evoluzione delle caldere. Energie esplosive e processi di innesco delle eruzioni. Processi di vescicolazione e frammentazione del magma. Sovrapressioni in camera magmatica e cenni sulla balistica dei proietti.

Le colonne eruttive: origine e loro  evoluzione spazio-temporale. I flussi piroclastici: natura, origine e tipologie. Meccanismi deposizionali ed analisi delle successioni piroclastiche.

La colate laviche. Struttura e morfologia dei flussi lavici. Caratteristiche reologiche dei magmi e delle lave. Dinamiche di avanzamento dei flussi lavici e “tubi di lava”. Fluidi newtoniani, binghamiani e pseudoplastici.

Misura della viscosità e dello sforzo di taglio critico (o di “snervamento”) su colate laviche attive. Metodi indiretti sulla stima dei parametri reologici delle lave e calcoli relativi.

Il comportamento meccanico dei magmi in fase di risalita e distribuzione degli sforzi (la legge di Coulomb e la legge di Griffith). Meccanismi di fratturazione legati alla risalita dei magmi.

Il ruolo dei gas nei processi di innesco delle eruzioni. Metodi di analisi e monitoraggio dei processi di degassamento (concentrato e diffuso)

Definizione di Rischio Vulcanico. Rischio vulcanico e zonazione del territorio in rapporto alle tipologie di attività vulcanica. Stima della pericolosità e valutazioni probabilistiche.

L’attività idrotermale in aree vulcaniche. Risorse geotermiche di alta e bassa entalpia. Caratteristiche geologiche dei campi geotermici.

Metologie di indagine e sviluppo di un progetto geotermico. Determinazioni geotermometriche su alcuni fluidi geotermici.

Escursione didattica in un sito di interesse vulcanologico e/o geotermico

Volcanic activity and the formation of the earth's crust. Energies linked to volcanic activity and origin of life on earth. Volcanic activity on the planets of the solar system and related satellites. Craters of volcanic origin and impact craters.

Geographical distribution of volcanoes and regional geodynamic conditions linked to volcanism. Classification of the types of volcanic activity and the volcanic explosiveness index (VEI). Classification of volcanic activity products.

Description of the main historical eruptions. The eruption of Vesuvius in 79 AD The eruption of Peleè, Martinique (1902). The eruption of Krakatoa, Indonesia, 1883. The eruption of Mount Saint Helen, United States, 1980.

Origin and evolution of the calderas. Explosive energies and eruption triggering processes. Magma vesiculation and fragmentation processes. Overpressures in the magma chamber and hints on projectile ballistics.

The eruptive columns: origin and their space-time evolution. Pyroclastic flows: nature, origin and types. Depositional mechanisms and analysis of pyroclastic sequences.

Lava flows. Structure and morphology of lava flows. Rheological characteristics of magmas and lavas. Progress dynamics of lava flows and "lava tubes". Newtonian, Binghamian and pseudoplastic fluids.

Measurement of viscosity and critical shear stress (or "yield") on active lava flows. Indirect methods on the estimation of the rheological parameters of lavas and relative calculations.

The mechanical behavior of magmas in the ascent phase and stress distribution (Coulomb's law and Griffith's law). Fracturing mechanisms linked to the ascent of magmas.

The role of gases in the triggering of eruptions. Methods of analysis and monitoring of degassing processes (concentrated and diffused)

Definition of Volcanic Risk. Volcanic risk and zoning of the territory in relation to the types of volcanic activity. Estimation of the hazard and probabilistic evaluations.

Hydrothermal activity in volcanic areas. High and low enthalpy geothermal resources. Geological characteristics of geothermal fields.

Methodologies of investigation and development of a geothermal project. Geothermal determinations on some geothermal fluids.

Didactic excursion to a site of volcanological and / or geothermal interest

Testi consigliati e bibliografia

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Il materiale didattico presentato a lezione è reso disponibile in formato cartaceo.

I testi base consigliati per il corso sono:

R. Scandone & L. Giacomelli, 2002.  Vulcanologia, Liguori Editore, 642 p.

H. Williams & A. McBirney, 1979. Volcanology, Freeman Cooper & Co., San Francisco, 397 p.

 J.M. Bardinzeff, 1998. Vulcanologie, Dunod Editore (II Edizione), 284 p.

 Rinehart J.S., 1980. Geysers and Geothermal Energy, Springer Verlag, Berlin, 223 p.

 E’ consigliata la consultazione del seguente materiale per approfondimenti e integrazioni:

 C. Ollier, 1994. Vulcani. Zanichelli Editore, 237 p.

 L. Giacomelli & R. Scandone, 2007. I Vulcani d’Italia, Liguori Editore, 475 p.

 Infine sono di seguito indicati alcuni siti internet di interesse:

  •  

 

https://volcano.si.edu/

http://www.ingv.it

http://www.mirovaweb.it/

http://www.aivulc.it/

http://www.protezionecivile.it

 

The material presented during the lessons and exercises are provided by the teachers.

 

  • The books suggested are the followings:

 

  1. Scandone & L. Giacomelli, 2002. Vulcanologia, Liguori Editore, 642 p.
  2. Williams & A. McBirney, 1979. Volcanology, Freeman Cooper & Co., San Francisco, 397 p.

J.M. Bardinzeff, 1998. Vulcanologie, Dunod Editore (II Edizione), 284 p.

Rinehart J.S., 1980. Geysers and Geothermal Energy, Springer Verlag, Berlin, 223 p.

 

  • Additional books suggested for selected readings:

 

  1. Ollier, 1994. Vulcani. Zanichelli Editore, 237 p.
  2. Giacomelli & R. Scandone, 2007. I Vulcani d’Italia, Liguori Editore, 475 p.

 

  • Websites on volcanoes are the followings:

https://volcano.si.edu/

http://www.ingv.it

http://www.mirovaweb.it/

http://www.aivulc.it/

http://www.protezionecivile.it

http://www.iavcei.org

http://www.usgs.gov



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Orario lezioni

GiorniOreAula
Mercoledì15:00 - 17:00Aula 3 Dipartimento di Scienze della Terra
Giovedì15:00 - 17:00Aula B - Disegno Istituto Galileo Ferraris

Lezioni: dal 02/10/2017 al 19/01/2018

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Ultimo aggiornamento: 12/10/2020 10:22
Location: https://geologia.campusnet.unito.it/robots.html
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