ECTS - University of Pisa
| Modules | Area | Type | Hours | Teacher(s) | |
| GEOCHIMICA APPLICATA ALLA VULCANOLOGIA | GEO/08 | LEZIONI | 62 |
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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 finalizzati alla ricostruzione di modelli di funzionamento dei vulcani
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 aimed to the reconstruction of the feeding systems of active volcanoes.
Delivery: face to face
Learning activities:
Attendance: Advised
Teaching methods:
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. 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. 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 iuvenili, 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
Lezioni fuori sede (se prevista, congiunta con Geologia delle aree vulcaniche)
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, open and closed system: refilling, mixing, degassing and magma chamber-wall rock interaction,mixing processes in compositional and thermal evolution of magma chambers and in thriggering and eruption dynamics, dynamics of magma chambers, sidewall crystallization, solidification front, volatile bahaviour in magma chamber and at the magma chamber-wall rocks, volatiles in magmas exsolution of fluid phases,link between eruption dynamics and feeding systems. 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.
Materiale didattico (pdf) e articoli verrano forniti durante il corso
Testi consigliati (per l’approfondimento)
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.
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) varrà fornito dal docente previo appuntamento da concordare per email
Modalità d’esame: esame orale con voto, con presentazione (facoltativa) 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.
The student will be assessed on his/her demonstrated ability to discuss the main course contents using the appropriate terminology. With the oral presentation, the student must demonstrate the ability to approach a circumscribed research problem, and organise an effective exposition of the results.
Methods:
