MINERALOGIA INDUSTRIALE ED AMBIENTALE

Scheda dell'insegnamento

Anno accademico di regolamento: 
2019/2020
Anno di corso: 
1
Anno accademico di erogazione: 
2019/2020
Tipo di attività: 
Obbligatorio a scelta
Lingua: 
Italiano
Crediti: 
6
Ciclo: 
Primo Semestre
Ore di attivita' didattica: 
50
Prerequisiti: 

Conoscenze di base di mineralogia, petrografia, chimica e ore geology.

Moduli

Metodi di valutazione

Tipo di esame: 
Orale
Modalita' di verifica dell'apprendimento: 

Prova scritta preliminare, test a risposte chiuse (15 quesiti).

Successiva prova scritta con una decina di domande aperte

Esame orale finale, colloquio sugli argomenti svolti a lezione.

Valutazione: 
Voto Finale

Obiettivi formativi

Il corso si propone di approfondire le conoscenze di base acquisite nella Laurea Triennale in ambito giacimenti minerari – georisorse s.l., approfondendo gli aspetti di interesse industriale ed ambientale. Verrà trattata nel dettaglio l'evoluzione della crosta terrestre dall'Archeano al Fanerozoico, con particolare riguardo ai fenomeni metallogenici. Materie prime e metalli "critici" per l'industria: PGE (Platinum Group Elements), REE (Rare Earth Elements), Sb, Be, Co, Ga, Ge, In, Li, Mg, Nb, Re, Ta e W; per ognuno verranno fornite le conoscenze di base mineralogiche, giacimentologiche, industriali e le relative problematiche ambientali. Verrà approfondito il settore delle ceramiche, vetri, leganti (calce e cementi) e refrattari, con particolare riguardo alle materie prime, alla loro caratterizzazione ed ai processi industriali. Infine, verranno trattate le fibre minerali s.l. (amianti ed altre fibre minerali, FAV), dagli aspetti mineralogici a quelli industriali, fino alle problematiche igienistiche ed analitiche (aria, suoli, terre e rocce da scavo, manufatti).

Contenuti

1) Concetti base in ambito giacimentologico: ore & industrial mineals, tenore, tonnellaggio, Clarke, morfologia dei corpi minerari, tessiture ed ore dressing, principali giacimenti di origine magmatica, idrotermale, metamorfica, sedimentaria, residuale ed arricchimento supergenico.

2) Evoluzione della crosta terrestre e fenomeni metallogenici dell'Archeano: greenstone belts, komatiiti e giacimenti a Fe-Ni-Cu-PGE, Algoma-type BIF, graniti TTG, mineralizzazioni a Au-U.

3) Evoluzione della crosta terrestre e fenomeni metallogenici del Proterozoico: complessi basici stratificati (Es. Bushveld Complex), mineralizzazioni a Cr-V-PGE, carbonatiti, kimberliti, giacimenti SEDEX.

4) Evoluzione della crosta terrestre e fenomeni metallogenici del Fanerozoico: porphyry a Cu-Mo-Au-Sn, MVT (Mississippi Valley Type), VMS (Volcanogenic Massive Sulphide), placer, filoni mesotermali orogenici, lateriti, arricchimento supergenico.

5) Processi idrotermali: origine dei fluidi, sorgenti dei metalli, meccanismi di circolazione dei fluidi, leganti clorurati e solforati, meccanismi di deposizione, tecniche di studio (es. inclusioni fluide).

6) Metalli "critici": REE, PGE, Sb, Be, Co, Ga, Ge, In, Li, Mg, Nb, Re, Ta e W. Proprietà chimiche e fisiche, mineralogia, giacimenti minerari, applicazioni industriali, problematiche ambientali, sostituzioni.

7) Ceramiche silicatiche e ceramiche “speciali”, vetri, leganti inorganici (calce, cementi) e refrattari: materie prime, caratterizzazione mineralogica e chimica, processi industriali.

8) Amianto ed altre fibre minerali: mineralogia, giacimenti minerari, usi industriali, problematiche ambientali, patologie legate all'esposizione a fibre di amianto, tecniche analitiche per lo studio e la quantificazione in aria ed in materiali massivi (manufatti, suoli, terre e rocce da scavo), FAV (fibre artificiali vetrose).

Programma esteso

Concetti base, ore geology & industrial minerals, giacimenti minerari:
Introduzione al corso, ore minerals & industrial minerals, tenore e tonnellaggio, cut-off. Corpi minerari singenetici ed epigenetici, filoni, vene, pipes, mantos, corpi stratiformi e stratabound. Giacimenti magmatici, cristallizzazione frazionata e liquazione. Giacimenti idrotermali, fattori chiave nella loro genesi. Giacimenti sedimentari, chimici, residuali, arricchimento supergenico. Giacimenti metamorfici.

Tettonica e metallogenesi nell'Archeano:
Terreni a gneiss-granuliti e greenstone belts, stratigrafia dei greenstone belts. Lave komatiitiche e mineralizzazioni a solfuri massicci di Fe-Ni-Cu-PGE. Evoluzione dell'atmosfera, cianobatteri, sviluppo della vita nell'Archeano. Eventi orogenetici ed intrusioni granitoidi TTG, mineralizzazioni associate.

Tettonica e metallogenesi nel Proterozoico:
Principali eventi tettonici nel Proterozoico: accrescimento della crosta continentale, magmatismo anorogenico, rifting intracontinentale, catene orogeniche ensialiche. Complessi basici stratificati: l'esempio del Bushveld Complex. Modello di Irvine: cristallizzazione della cromite per contaminazione di rocce crostali e per mescolamento di un magma evoluto con un magma primitivo. Carbonatiti, giacimenti a REE, Nb, Ti. Kimberliti e diamanti, genesi di magmi kimberlitici. Il mercato industriale e gemmologico del diamante. Banded Iron Formations, GOE (Great Oxidation Event), mineralogia dei BIF e nomenclatura.

Tettonica e metallogenesi nel Fanerozoico:
Crosta oceanica, cicli di Wilson, relazioni con la metallogenesi. Ofioliti e cromiti podiformi. Giacimenti MVT (Mississippi Valley Type), porphyry, VMS (volcanogenic massive sulphide), filoni mesotermali orogenici, lateriti, arricchimento supergenico.

Processi idrotermali:
Origine dei fluidi, acque magmatiche, metamorfiche, meteoriche, miste. Sorgenti di metalli e meccanismi per la circolazione dei fluidi (thermally-driven, gravity-driven, fault-dilatancy-driven, orogeny-driven). Leganti clorurati e solforati, metalli e leganti soft e hard. Meccanismi di deposizione: variazioni di pH, Eh, T, P, rocce reattive, boiling, mixing, brecce idrauliche. Diagrammi pH - Eh, inclusioni fluide, geotermometri e geobarometri su solfuri, isotopi stabili. Fenomeni di alterazione idrotermale, wall rock-alteration, giacimenti porphyry, epitermali, mesotermali ed ipotermali.

REE - giacimenti, applicazioni industriali, problematiche ambientali:
REE: geochimica e mineralogia. Giacimenti: primari e secondari, carbonatiti, rocce magmatiche alcaline, placer, residuali. Applicazioni industriali delle REE e problematiche ambientali. Mercato mondiale delle REE, prospettive, sostituzioni, riciclaggio.

Metalli "critici" per l'industria:
Critical metals, applicazioni industriali, mercato globale, riciclaggio. Antimonio, Berillio, Cobalto, Gallio, Germanio, Indio, Litio, Magnesio, PGM – Platinum Group Metals, Renio, Niobio, Tantalio, Tungsteno. Per ogni metallo verranno approfondite le proprietà chimiche e fisiche, mineralogia, principali giacimenti minerari, ore dressing & treatment, applicazioni industriali, problematiche ambientali, risorse e riserve, prezzi, prospettive future e materiali alternativi.

Ceramiche, vetri, leganti e refrattari:
Ceramiche silicatiche, ceramiche “speciali”, vetri, leganti inorganici (calce e cementi), refrattari. Materie prime e loro caratterizzazione mineralogica e chimica, processi industriali, proprietà tecniche e caratterizzazione dei manufatti, criticità ed aspetti innovativi.

Amianto ed altre fibre minerali:
Introduzione alla problematica amianto: mineralogia, serpentino ed anfiboli, concetto di abito asbestiforme, produzione mondiale e distribuzione dei giacimenti minerari. Amianto: proprietà tecniche del crisotilo e degli amianti di anfibolo. NOA: naturally occurring asbestos. Manufatti contenenti amianto, friabili e compatti. Principali tecniche di rimozione di MCA, smaltimento in discarica, ine

Bibliografia consigliata

Slide del corso (disponibili su e-learning), appunti e dispense distribuiti durante il corso. Testi consigliati dal docente.

Gunn (2014) - Critical metals handbook. AGU Wiley, 439 pp.

Pirajno (2009) - Hydrothermal processes and mineral systems. Springer, 1250 pp.

Ridley (2013) - Ore deposit geology. Cambridge University Press, 398 pp.

Robb (2005) - Introduction to ore forming processes. Blackwell Publishing, 373 pp.

Primavori (1999) - Planet Stone. Giorgio Zusi editore, 336 pp.

Christidis (2011) - Advances in the characterization of industrial minerals. EMU notes in Mineralogy, Vol. 9, The Mineralogical Society of Great Britain and Ireland, 485 pp.

Gualtieri (2017) - Mineral fibres: crystal chemistry, chemical-physical properties, biological interaction and toxicity. EMU notes in Mineralogy, Vol. 18, The Mineralogical Society of Great Britain and Ireland, 536 pp.

Kogel, Trivedi, Barker & Krukowski (2006) - Industrial minerals and rocks. Commodities, markets and uses (VII edition). Society for Mining, Metallurgy and Exploration, Inc. (SME), 1548 pp.

Carter & Norton (2007) – Ceramic Materials: science and Engineering. Springer, 716 pp.

Askeland, Fulay & Wright (2010) – The Science and Engineering of Materials – VI Edition. Cengage Learning, 921 pp.

Metodi didattici

4 CFU frontali, 1 CFU di laboratorio, 1 CFU di didattica campus abroad (escursione didattica sul terreno di due giorni). Erogato in italiano o in inglese (in caso di presenza di studenti stranieri).

Contatti/Altre informazioni

Periodo di erogazione dell'insegnamento:
I semestre

Orario di ricevimento:
Lunedì dalle 10:30 alle 12:30, oppure su appuntamento (edificio U4, I piano, stanza 1027).