Geologia del Sistema Terra

PRIMO SEMESTRE
PARTE TEORICA
Introduzione alle Scienze della Terra, la Terra come sistema integrato, Tettonica delle Placche come teoria unificante
I minerali e le risorse naturali, minerali critici.
Il ciclo delle rocce e i contesti geodinamici della litogenesi
Origine dei magmi, processi di differenziazione magmatica, classificazione delle rocce ignee, rocce ignee intrusive, rocce ignee effusive.
Vulcani, forma e dimensioni, origine del vulcanismo e contesti geodinamici, tipologie eruttive e loro relazione con i parametri di composizione e viscosità dei magmi, rischio vulcanico.
Processi di alterazione ed erosione superficiale, i suoli.
Le rocce sedimentarie, processi di erosione trasporto e sedimentazione, gli ambienti sedimentari, criteri di classificazione, ambienti sedimentari. Le rocce clastiche, le rocce chimiche e biochimiche, rocce residuali, l’origine dei combustibili fossili
Le rocce metamorfiche, criteri di classificazione, rocce foliate e non foliate, grado metamorfico, contesti geodinamici del metamorfismo.
Principi di stratigrafia e tempo profondo

ESECITAZIONI DI LABORATORIO
Nel primo semestre le 8 esercitazioni di laboratorio previste saranno dedicate all’acquisizione dei metodi di base per il riconoscimento macroscopico di:
1) i principali minerali costituenti le rocce
2) le rocce ignee intrusive
3) le rocce ignee effusive
4) le rocce sedimentarie clastiche
5) le rocce carbonatiche
6) le rocce sedimentarie evaporitiche e residuali
7) le rocce metamorfiche
8) esercitazione riepilogativa sull'insieme delle rocce osservate
, delle rocce ignee intrusive, ignee e, sedimentarie e metamorfiche.

ESCURSIONI SUL TERRENO
Escursione al parco della Caffarella: punto in carta, orientamento nello spazio, elementi morfologici in carta e sul terreno, le unità vulcaniche dell’area romana, incisione fluviale e terrazzi fluviali, glaciazioni ed evoluzione del reticolo fluviale, cenni di idrogeologia, problemi di stabilità legati a cavità antropiche.

SECONDO SEMESTRE
PARTE TEORICA

Distribuzione e origine dei terremoti, le onde sismiche, ipocentro, epicentro, onde sismiche, magnitudo dei terremoti, sismicità e margini di placca, rischio sismico Tsunami.
La deformazione delle rocce, deformazione fragile e duttile, faglie, riconoscimento e classificazione delle faglie, pieghe, classificazione delle pieghe. Stili strutturali e margini di placca.
La formazione delle catene montuose, margini di placca convergenti, catene montuose di tipo andino, catene collisionali.
Dalla Deriva dei Continenti alla Tettonica delle Placche, anomalie magnetiche dei fondali oceanici, espansione dei fondali oceanici, margini divergenti, convergenti e trasformi, margini attivi e passivi.

Terra nello Spazio
Il Sistema Solare e le coordinate astronomiche, la misura del tempo, Dimensioni e forma della Terra, moti della Terra nello spazio, parametri orbitali e leggi di Keplero, moti di precessione, teoria astronomica delle glaciazioni, condizioni di abitabilità dei pianeti di tipo terrestre, moti della Luna e maree, le meteoriti.

ESERCITAZIONI DI LABORATORIO
8 esercitazioni di laboratorio sulla lettura delle carte geologiche di base e la costruzione di sezioni geologiche.
1) i concetti di giacitura e di orizzontale, intersezioni tra superfici planari e topografia, inclinazione reale e inclinazione apparente,
2) successioni monoclinaliche
3) il principio di intersezione e discordanze angolari
4) faglie, loro classificazione e geometria, rigetto stratigrafico, cambiamento dell'orientazione della traccia del profilo
5) Pieghe e loro classificazione
6) Pieghe coricate
7) problema dei 3 punti ricostruzione di dati di limiti a partire da dati di pozzo
8) dicchi e intrusioni, esercizio riepilogativo.

ESCURSIONI SUL TERRENO
Centro Storico di Roma: morfologia ed evoluzione geologica dell’area romana, il substrato vulcanico e il reticolo idrografico sepolto, geologia superficiale ed effetti dei terremoti, il Colosseo e i materiali lapidei, Terrazza Caffarelli vista verso nord, la dorsale di Monte Mario e l’ansa barocca, la stratigrafia del Colle Capitolino, le successioni vulcaniche e il substrato sedimentario.
Basilica di Santa Maria degli Angeli: cenni sull’evoluzione geologica dell’area e sulla natura del substrato, le terme di Diocleziano, la Meridiana Clementina, il Calendario Giuliano e la riforma calendariale di Papa Gregorio XIII, l’alternarsi delle stagioni, ora civile e ora solare vera, la precessione degli equinozi.
Monti Prenestini: cenni sull’evoluzione geologica e morfologica del margine tirrenico e dell’appennino centrale, successioni sedimentarie a franapoggio e reggipoggio, punto in carta e orientazione, scale cartografiche, misura della giacitura delle superfici geologiche, cenni di cartografia geologica, limiti tra formazioni, faglie normali, pieghe anticlinali.

Sono richieste conoscenze di base di chimica e fisica corrispondenti al livello della scuola secondaria di secondo grado, in particolare sui concetti di materia, elementi e composti, energia, forze, pressione e temperatura. Tali conoscenze sono necessarie per seguire proficuamente l’insegnamento. Le eventuali propedeuticità formali sono quelle stabilite dal Regolamento didattico del Corso di Studio.

-Testi principali
• Grotzinger J.P. e Jordan T.H., Capire la Terra, Zanichelli, Bologna, 752 pp., ISBN 9788808821232.
• Tarbuck E.J., Lutgens F.K. e Tozzi M., Scienze della Terra, Principato, Milano, 572 pp., ISBN 9788841656501.
• Lupia Palmieri E. e Parotto M., La Terra nello spazio, Zanichelli, Bologna, 456 pp., ISBN 9788808063892, capitoli 3-4.
• Marshak S., Essentials of Geology, W.W. Norton & Company, ISBN 978-0-393-88309-1.
• Beatty J.K., Petersen C.C. e Chaikin A., The New Solar System, Sky Publishing Corporation–Cambridge University Press, ISBN 0-933346-86-7, capitoli 7, 8, 11, 15 e 20.
Letture complementari
• Fossen H. e Teyssier C., Plate Tectonics, Cambridge University Press, 462 pp., ISBN 9781108476232.
• Rogers D.T., Environmental Geology and Sustainability: Risk Mitigation in Urban Areas, Routledge, 544 pp., ISBN 9781032732169.
• Armaroli N. e Balzani V., Energia per l’astronave Terra. Chiamata finale, Zanichelli, 328 pp., ISBN 9788808799524.

- H. Fossen & C. Teyssier. Plate Tectonics. Cambridge University Press. Pagine 462 ISBN: 9781108476232

Il Corso, di durata annuale, è organizzato in due parti.
Nella prima parte le lezioni frontali affrontano i seguenti argomenti: introduzione ai Sistemi del Pianeta Terra, i minerali e il ciclo litogenetico, le rocce ignee intrusive ed effusive, il vulcanismo, le rocce sedimentarie, il tempo profondo e i principi di stratigrafia.
Nel primo semestre le esercitazioni si svolgono in coordinamento con i contenuti teorici e sono dedicate all’osservazione e al riconoscimento macroscopico dei principali minerali e delle rocce ignee, sedimentarie e metamorfiche.
Durante l’esercitazione vengono formati piccoli gruppi di 2-4 studenti ai quali vengono dati diversi campioni di rocce per l’osservazione e il riconoscimento, che avviene macroscopicamente e con l’uso di lenti di ingrandimento. Il docente interagisce continuamente con gli studenti, guidandoli nell’applicazione dei metodi e criteri di riconoscimento e di classificazione delle rocce e aiutandoli a estrapolare le informazioni relative al loro significato ambientale e geodinamico.
Nel secondo semestre le lezioni teoriche sono dedicate a: i terremoti, gli tsunami, la deformazione delle rocce, la formazione delle catene montuose, l’espansione dei fondali oceanici, la Tettonica delle Placche.
Nel secondo semestre viene inoltre svolto il modulo di Terra nello Spazio, dedicato alla conoscenza del Sistema Solare, ai principali moti della Terra e ai loro effetti di diverso periodo.
Le esercitazioni del secondo semestre prevedono la lettura di carte geologiche semplici e la realizzazione guidata di sezioni geologiche. Il ciclo di esercitazioni si svolge introducendo concetti inizialmente semplici relativi alla lettura delle carte e alla stratimetria per poi progressivamente affrontare tematiche più complesse quali discordanze angolari, faglie, pieghe, intrusioni magmatiche. Gli esercizi vengono svolti in classe in materia autonoma dagli studenti che interagiscono continuamente con il docente, che li aiuta nella risoluzione dei problemi e li indirizza verso il corretto svolgimento dell’esercizio.
Durante le esercitazioni gli studenti sperimentano modalità di collaborazione tra pari, sviluppano autonomia di giudizio e mettono in pratica le conoscenze acquisite durante le lezioni teoriche.
Durante l’anno sono previste quattro escursioni giornaliere sul terreno. Le escursioni si svolgono nel Parco della Caffarella, nel centro storico della città di Roma e sui Monti Prenestini. Queste escursioni sono finalizzate all’osservazione sul terreno di litologie, strutture e forme del paesaggio. Per la parte «La Terra nello Spazio» è prevista una escursione didattica alla Meridiana Clementina presso la Basilica di Santa Maria degli Angeli e dei Martiri.

Le modalità di frequenza delle lezioni, delle esercitazioni di laboratorio e delle attività di terreno sono disciplinate dal Regolamento didattico del Corso di Studio, cui si rimanda per gli eventuali obblighi, le percentuali minime richieste e le disposizioni previste per particolari categorie di studenti.

La verifica dell’apprendimento avviene mediante una prova scritta della durata complessiva di 4 ore. La prova è finalizzata ad accertare: a) la conoscenza e la comprensione dei concetti di base e fondamentali delle Scienze della Terra; b) la capacità di applicarli a esempi semplici; c) la capacità di leggere dati ed elaborati geologici elementari; d) l’uso appropriato della terminologia disciplinare.
La prova comprende:
1) 20 quesiti, a risposta multipla, vero/falso e risposta aperta, sugli argomenti di geologia trattati nel corso, comprese le attività di laboratorio e di terreno; (durata della prova 1,5h)
2) 5 quesiti a risposta aperta sugli argomenti relativi a «La Terra nello Spazio»; (durata della prova 1h)
3) un esercizio di costruzione e interpretazione di una semplice sezione geologica a partire da una carta geologica semplificata (durata della prova 1,5h).
Prove di esonero
1) al termine del primo semestre è prevista una prova in itinere facoltativa sugli argomenti della prima parte del corso, composta da 10 quesiti delle tipologie sopra indicate (Durata 1 h). Il superamento della prova consente di sostenere nella prova finale soltanto la parte teorica relativa al secondo semestre, composta da 10 quesiti, oltre ai 5 quesiti sulla Terra nello Spazio.
2) al termine del secondo semestre è prevista la consegna di tutti gli elaborati cartografici svolti durante le esercitazioni di cartografia. La consegna di tutti gli elaborati consente di essere esonerati da questa parte dell'esame finale.
In assenza di consegna di tutti gli elaborate l’esercizio cartografico resta parte della verifica finale.
Per quanto riguarda la valutazione delle risposte, le risposte aperte sono valutate considerando correttezza scientifica, pertinenza, completezza essenziale, capacità di collegare concetti e chiarezza del linguaggio.
La sezione geologica è valutata considerando corretta lettura della carta e della legenda, coerenza geometrica, rappresentazione dei rapporti stratigrafici e strutturali e chiarezza grafica.
Voto finale
Il voto è espresso in trentesimi.
Le prove di esonero sono considerate superate quando il candidato raggiunge la sufficienza di 18/30 e rimangono valide un anno
La valutazione complessiva è data dalla somma dei voti ottenuti nelle single prove considerando un peso di 2/3 per la prova scritta, 1/6 per la sezione geologica e 1/6 per La Terra nello Spazio

Nel loro insieme le prove verificano conoscenza e comprensione, applicazione, autonomia nell’interpretazione di casi semplici e abilità comunicative scritte.

Complessivamente il corso si propone di presentare allo studente un panorama generale sulle conoscenze del Sistema Solare e del pianeta Terra. Fornire agli studenti le prime conoscenze specifiche sui processi litogenetici e sugli elementi cartografici, attraverso esperienze di laboratorio e di terreno. Fornire le basi culturali e lessicali per gli approfondimenti successivi
Gli obiettivi formativi del primo semestre riguardano: l’acquisizione del concetto generale della Terra come Sistema Integrato, il concetto di Tempo Profondo, la conoscenza del ciclo litogenetico e delle relazioni tra processi endogeni ed esogeni, l’acquisizione dei metodi di base per il riconoscimento macroscopico dei principali minerali e delle rocce ignee, sedimentarie e metamorfiche.
Gli obiettivi formativi del secondo semestre riguardano: la conoscenza della sismicità della Terra e del rischio associato, la conoscenza degli elementi di base della deformazione delle rocce e dei principali ambienti sedimentari nel nostro pianeta, l’acquisizione del concetto di Terra in continua evoluzione. L’acquisizione delle competenze di base per la lettura di carte geologiche semplici e la costruzione di sezioni geologiche a partire da dati cartografici o di pozzo. L’acquisizione delle conoscenze di base sull’origine e la struttura del Sistema Solare e dei principali moti del Pianeta.

Non sono previsti prerequisiti di accesso

- John P. Grotzinger Thomas H Jordan. Capire la Terra. Zanichelli, Bologna. Pagine: 752 ISBN: 9788808821232
- Tarbuck E.J., Lutgens F.K. & Tozzi M. – Scienze Della Terra. – Principato, Milano. Pagine: 572 ISBN: 9788841656501
- E. Lupia Palmieri & M. Parotto - La Terra nello spazio. Zanichelli, Bologna. Pagine 456 - ISBN 9788808063892. (Capitoli 3,4)
- Stephen Marshak. Essentials of Geology. WW Norton & Co ISBN: 978-0-393-88309-1.
- J. K. Beatty, C. C. Petersen & A. Chaikin. The New Solar System. Carolyn Collins Petersen. Sky Publishing Corporation-Cambridge University Press. ISBN:0-933346-86-7.
(Capitoli 7,8,11,15,20)

ll corso, di durata annuale, si svolge attraverso lezioni frontali sugli argomenti teorici del corso ed esercitazioni di laboratorio dedicate al riconoscimento macroscopico dei minerali e delle rocce (primo semestre) e all'interpretazione delle carte geologiche e alla costruzioni di sezioni geologiche (secondo semestre). Il corso prevede inoltre 4 giorni di attività di terreno dedicata all'apprendimento delle tecniche di base di analisi dei dati che si svolgerà sui Monti Prenestini e nella città di Roma.
Per quanto riguarda gli argomenti di La Terra nello Spazio, le attività pratiche prevedono una visita alla Meridiana Clementina presso S. Maria degli Angeli.

Il corso prevede regole sulla frequenza in accordo con quanto definito nel Regolamento didattico

La verifica dell’apprendimento avviene attraverso una prova scritta della durata di 4 ore, finalizzata a verificare il livello di comprensione effettiva dei concetti e la capacità degli studenti di applicarli in contesti reali. La prova scritta prevede:
1) 30 domande (risposta multipla, vero o falso, risposte aperte) sugli argomenti di geologia trattati nel corso (inclusi quelli affrontati durante il campo);
2) 5 domande aperte sugli argomenti di “La Terra nello Spazio” trattati nel corso;
3) la costruzione di una sezione geologica a partire da un carta geologica semplice.

Per la parte teorica alla fine del primo semestre è previsto un esonero, relativo agli argomenti trattati nella prima parte del corso.
L'esonero prevede 20 domande (risposta multipla, vero o falso, risposte aperte)
Per coloro che avranno superato l'esonero, la prova scritta finale relativa alla teoria riguarderà esclusivamente gli argomenti trattati nel secondo semestre e consisterà in 20 domande (risposta multipla, vero o falso, risposte aperte).