ECTS - University of Pisa
| Modules | Area | Type | Hours | Teacher(s) | |
| GEOCHIMICA APPLICATA ALLA VULCANOLOGIA | GEO/08 | LEZIONI | 66 |
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Approfondimento della conoscenza dei sistemi di alimentazione dei vulcani attivi. Relazioni tra funzionamento dei sistemi di alimentazione, dinamiche delle eruzioni e caratteristiche dei depositi vulcanici. Acquisizione e pratica in laboratorio delle principali tecniche di studio (in particolare tecniche di base e avanzate per lo studio delle inclusioni fluide e silicatiche), elaborazione risultati e utilizzo di dati per la ricostruzione di modelli di funzionamento dei vulcani finalizzato anche alla mitigazione della pericolosità vulcanica.
Applied Geochemistry for Volcanologists
Advanced knowledge of the feeding systems of active volcanoes, of the links between working mode of feeding systems, eruption dynamics and characteristics of volcanic deposits. Fundamentals and practice in the laboratory of the main analytical tools (in particular modern approaches for melt and fluid inclusions studies), data processing for the reconstruction of the feeding systems of active volcanoes, aimed to the mitigation of volcanic hazard.
Le conoscenze saranno verificate mediante esame orale con voto, con presentazione di un articolo scientifico concordato in precedenza con il docente. Voto finale: esercitazioni 10%, presentazione 30%, esame orale 60%. Esercitazioni: pratica in laboratorio. Presentazione: lo studente prepara una presentazione orale (10-15 minuti) su un argomento rilevante nell’ambito del programma del corso. Esame orale: discussione inerente i legami tra argomento della presentazione e metodologie analitiche ed altri argomenti del corso.
Final oral exam with oral presentation. Assessment: Labs 10%, Student oral presentation 30%, Final oral exam 60%. A final oral presentation of about 10-15 minutes will be presented by each student. The presentation will focus on a study topic that will be coordinated with the teacher. Discussion about oral presentation and other course topics during the final oral exam.
Lo studente avrà acquisito le conoscenze per campionare, analizzare depositi vulcanici, per interpretare e valutare criticamente i dati; lo studente sarà in grado di comprendere le relazioni tra processi pre- e sin-eruttivi nei sistemi di alimentazione e dinamiche delle eruzioni.
The student who successfully completes the course will: - be able to sampling and analyzing volcanic deposits, be able to critically interpret data, be able to associate pre- and syn-eruption processes in volcano feeding systems to the eruption dynamics.
Lo studente dovrà discutere i risultati argomento della presentazione mettendoli in relazione alle capacità acquisite durante le lezioni frontali e la pratica in laboratorio
The student will be assessed by his/her ability to give an oral report, with critical awareness, of a scientific paper dealing with a topic of his/her choice among those presented during the course.
Lo studente potrà acquisire capacità di valutare criticamente le informazioni di letteratura in relazione alle caratteristiche dei sistemi di alimentazione dei vulcani attivi. Lo studente potrà acquisare capacità di svolgere attività analitica e di elaborazione e interpretazione dati.
Students will acquire and/or develop an awareness of scientific literature on active volcano feeding systems. Students will acquire analythical skill and capabilty in elaboration and interpretation of data.
Discussione durante il corso e durante l'attività di esercitazione in laboratorio
The student will be required to discuss the topics presented during the course e during laboratory activity
conoscenze di base in vulcanologia, geochimica, petrografia
Knowledge of basic volcanology, geochemistry, petrography
lezioni frontali con l'ausilio di slides in inglese
sito e-learning del corso, materiale didattico scaricabile
Concetti di camera magmatica, mush column, sistemi superficiali e profondi. Processi chimico-fisici in camere magmatiche, processi di differenziazione, convezione, diffusione, stratificazione, zonature composizionali e termiche. Evoluzione di serbatoi magmatici in sistema chiuso e processi a sistema aperto: rialimentazioni, degassamento e interazioni con le rocce incassanti, processi di mescolamento.
Mescolamento fisico vs. ibridizzazione. Ruolo del mescolamento tra magmi nell’evoluzione termica e composizionale delle camere magmatiche e nell’innesco e nella dinamica delle eruzioni. Dinamica delle camere magmatiche, processi di cristallizzazione alla parete, formazione e migrazione del fronte di solidificazione, comportamento dei volatili nella camera magmatica ed all’interfaccia con l’incassante, rocce di parete e informazioni da loro derivanti.
Processi e modalità di estrazione e di risalita di magmi. Modelli di estrazione. I volatili nei magmi: comportamento delle specie volatili nei vari processi evolutivi; essoluzione e separazione di una fase fluida (modalità, ruolo della fase fluida essolta nei processi di degassamento in sistema aperto, nell’innesco delle eruzioni e nei meccanismi eruttivi, negli scambi con l’incassante).
Ricostruzione del ruolo dei sistemi di alimentazione nei fenomeni precursori, di innesco ed eruttivi di vulcani attivi finalizzato alla mitigazione della pericolosità vulcanica.
Velocità di risalita dei magmi. Relazioni tra dinamica delle eruzioni e processi nei sistemi di alimentazione (esempi e case history). I sistemi di alimentazione dei vulcani attivi ( Mt. S.Helens, Montserrat, Pinatubo, Vesuvio, Campi Flegrei, Stromboli, Etna, etc..).
Trattamento dati e utilizzo della geochimica nella ricostruzione di processi nel sistema di alimentazione, e ruolo di questi processi nell'innesco e nella dinamica delle eruzioni, con particolare riferimento all'attività esplosiva. Applicazioni alla mitigazione della pericolosità vulcanica.
Applicazioni dei dati geochimici alla tefrostratigrafia.
Principali tecniche di studio dei prodotti vulcanici. Utilizzo della tecnica SEM-EDS in vulcanologia: analisi morfoscopiche su rocce piroclastiche e microanalisi su minerali, inclusioni e vetri vulcanici. Tecniche analitiche per lo studio delle inclusioni silicatiche: preparazione dei campioni, microanalisi EDS e WDS, microspettrometria a infrarosso (Fourier Transform Infrared FT-IR) su inclusioni e vetri vulcanici, microsonda Raman, microtermometria ottica, caratteristiche delle piattaforme riscaldanti, strategie di impiego e di indagine. Metodologie di studio dei sistemi di alimentazione: conoscenze derivanti dallo studio di frazioni juvenili, litici “cognate”, litici, petrologia sperimentale, inclusioni silicatiche e fluide. Le inclusioni silicatiche e fluide e lo studio delle camere magmatiche: stime delle temperature di cristallizzazione dei magmi, stima delle pressioni di cristallizzazione dei magmi, percorso evolutivo dei fusi magmatici, evoluzione delle fasi volatili, modelli di solubilità, formazione e evoluzione della fase fluida.
Interpretazione dei dati in funzione della ricostruzione dei processi di evoluzione dei magmi nel sistema di alimentazione e delle condizioni PTX in camera magmatica pre-eruttive e sineruttive.
Esercitazioni: esercitazioni pratiche nei Laboratori SEM-EDS e Inclusioni (microtermometria ottica e microspettroscopia vibrazionale)
The course provides notions on feeding systems of active volcanoes: magma chamber, mush column, shallow and feeding systems, chemico-physical processes, thermal and chemical zoning of magma chambers.
Processes in magmatic systems in open and closed conditions: refilling, mixing, degassing and magma chamber-wall rock interaction,mixing processes in compositional and thermal evolution of magma chambers and in triggering and eruption dynamics, dynamics of magma chambers, sidewall crystallization, solidification front, volatile behaviour in magma chamber and at the magma chamber-wall rocks, volatiles in magmas exsolution of fluid phases,link between eruption dynamics and feeding systems.
Relationship between eruption dynamics and processes in the magmatic feeding systems (case histories). magmatic systems of active volcanoes (Mt. S.Helens, Montserrat, Pinatubo, Vesuvio, Campi Flegrei, Stromboli, Etna, etc..).
Data processing and role of geochemistry in the reconstruction of processes in magmatic systems and in erutpion dynamics, also aimed to mitigation of volcanic hazard.
Geochemical data and tephrostratigraphy
The second part of the course focuses on the main analythical techniques (SEM-EDS, FT-IR,...) used for the investigation of volcanic products and of the melt inclusions.
Laboratory activities: different approaches for study of volcanic deposits will be shown and students could perform samples preparation and analyses in DST Labs. Data processing, aimed to pre-eruptive PTX conditions of magmatic systems, will be done
Materiale didattico (pdf) e pubblicazioni scientifiche verrano forniti durante il corso
Testi consigliati per l’approfondimento (capitoli specifici):
Nessuno dei testi elencati è obbligatorio. Lo studente può scegliere diversi argomenti da ognuno di essi
- Sigurdsson, H. (Editor in Chief) (2000): Encyclopedia of Volcanoes. Academic Press. San Diego. 1417 pp.
- Wholetz K, Heiken G. (1992): Volcanology and geothermal energy. University of California Press. 432 pp.
- Carroll and Holloway (1994): Volatiles in magmas. Reviews in Mineralogy vol. 30. 517 pp.
- Roedder (1984): Fluid inclusions. Reviews in Mineralogy vol. 12. 646 pp.
- De Vivo, Bodnar (2003): Melt inclusions in volcanic systems: Developments in Volcanology vol. 5. 258 pp.
- Putirka and Tepley III (2008): Minerals, inclusions and volcanic processes. Reviews in Mineralogy vol. 69. 674 pp.
- Roedder (1984): Fluid inclusions. Reviews in Mineralogy vol. 12. 646 pp.
- Elisabeth A. Parfitt and Lionel Wilson (2008) Fundamentals of Physical Volcanology, Blackwell 230 pp.
Recommended reading includes the following works; further bibliography will be indicated.
None of the text listed below is mandatory, the student may select topics from either of them.
- Sigurdsson, H. (Editor in Chief) (2000): Encyclopedia of Volcanoes. Academic Press. San Diego. 1417 pp.
- Wholetz K, Heiken G. (1992): Volcanology and geothermal energy. University of California Press. 432 pp.
- Carroll and Holloway (1994): Volatiles in magmas. Reviews in Mineralogy vol. 30. 517 pp.
- Roedder (1984): Fluid inclusions. Reviews in Mineralogy vol. 12. 646 pp.
- De Vivo, Bodnar (2003): Melt inclusions in volcanic systems: Developments in Volcanology vol. 5. 258 pp.
- Putirka and Tepley III (2008): Minerals, inclusions and volcanic processes. Reviews in Mineralogy vol. 69. 674 pp.
- Roedder (1984): Fluid inclusions. Reviews in Mineralogy vol. 12. 646 pp.
- Elisabeth A. Parfitt and Lionel Wilson (2008) Fundamentals of Physical Volcanology, Blackwell 230 pp.
materiale didattico (pdf) verrà fornito dal docente previo appuntamento da concordare per email
esame orale con voto
final oral exam
