Experimental and computational modeling in petrology

Obiettivo del corso:
L'obiettivo del corso è fornire le basi metodologiche e gli strumenti analitici necessari per affrontare in modo quantitativo i processi che coinvolgono materiali cristallini, sia naturali che sintetici, a partire dai principi fondamentali della petrologia. Il corso affronta una serie di tematiche incentrate sulle rocce cristalline, con particolare attenzione agli ambienti magmatici e metamorfici, e alla petrologia sperimentale.

Principi di petrologia di fase:
I) Spazio compositivo: coordinate cartesiane e baricentriche, scelta dei componenti, unità dello spazio compositivo (di massa, di atomi, di ossigeni, di cationi e di ossidi), unità conservative e non conservative. Trasformazione dei componenti e principali applicazioni: proiezioni nei diagrammi AFM; calcolo della composizione di minerali a soluzione solida in funzione degli end-member; bilancio stechiometrico delle reazioni.

II) Diagrammi di fase ed equilibri di fase: regola della leva, regola delle fasi, diagrammi binari e ternari (miscibilità completa, miscibilità parziale, immiscibilità completa, solvus, eutettico, peritettico, composti intermedi); termodinamica dei sistemi omogenei ed eterogenei, proprietà termodinamiche delle soluzioni solide, criterio di stabilità di Gibbs ed energia libera di Gibbs, diagrammi G-X, T-X, P-T-X, sezioni e proiezioni.

Il processo metamorfico:
Modellizzazione termodinamica degli equilibri di fase, relazioni P-T-X, utilizzo di software e banche dati termodinamiche; applicazioni alla geotermobarometria. Studio delle simplettiti. Casi studio.

Il processo magmatico:
Questa parte del corso è dedicata alla petrologia del mantello terrestre e dei fusi derivanti. In particolare, si intende fornire un quadro completo e aggiornato dei processi petrologici che avvengono nel mantello durante la fusione parziale e la risalita dei magmi in contesti geodinamici quali le dorsali medio-oceaniche e i punti caldi. Verrà trattato in dettaglio come la composizione chimica e isotopica dei basalti prodotti in questi ambienti possa fornire informazioni sulla composizione del mantello sorgente.

Esercitazioni:

Petrologia sperimentale: preparazione di un esperimento e caratterizzazione tessiturale e composizionale dei prodotti sperimentali;
Modellizzazione termodinamica: costruzione di diagrammi di fase in condizioni subsolide e sovrasolide;
Attività sul campo: sono previste escursioni in località di particolare interesse petrologico.