Il Corso ha come obiettivo principale l'acquisizione delle conoscenze teoriche avanzate sui meccanismi geodinamici che caratterizzano i processi vulcanici e l’evoluzione tettonica della litosfera con particolare riferimento ai margini attivi e ai punti caldi (hotspots) della Terra. Usando esempi di sistemi magmatici di dorsali oceaniche, archi vulcanici e hotspots, si esamineranno le varie caratteristiche del magmatismo generato e si analizzeranno la struttura e la circolazione del mantello terrestre. Le conoscenze acquisite forniranno agli studenti un approccio multidisciplinare da applicare anche in altre discipline di scienze della Terra come, ad esempio, petrologia ignea, studio dei terremoti, geofisica, geologia strutturale e tettonica. Descrittori di Dublino: •Conoscenza e capacità di comprensione: Lo studente dovrà dimostrare di conoscere i concetti chiave dei meccanismi geodinamici alla base del vulcanismo. Dovrà inoltre aver appreso i fondamenti delle tecniche sismologiche indispensabili per l’analisi della struttura del mantello terrestre, il rapporto dinamico tra la convezione in atto del mantello e la tettonica delle placche, le cause delle eterogeneità del mantello, il modo in cui il fuso viene generato nel mantello e il ruolo che i vulcani attivi hanno nel condizionare i rischi naturali e cambiamenti climatici. •Capacità di applicare conoscenza e comprensione: Lo studente acquisirà la conoscenza della stratificazione e composizione della Terra e le tecniche geofisiche che permettono lo studio della sua struttura, in particolare del mantello. Lo studente dovrà inoltre essere in grado di conoscere la distribuzione del vulcanismo sul globo e di risalire ai processi geodinamici che generano il fuso magmatico. Dovrà essere in grado di illustrare come la geodinamica sia legata ai fenomeni tettonici in aree vulcanicamente (e sismicamente) attive. •Autonomia di giudizio: Lo studente comprenderà l’importanza scientifica dell’utilizzo e la capacità di sintesi delle informazioni provenienti da diverse discipline delle Scienze della Terra per interpretare in chiave geodinamica i meccanismi profondi coinvolti nella genesi ed evoluzione dei magmi. •Abilità comunicative: Lo studente dovrà acquisire la capacità di descrivere e interpretare le osservazioni geofisiche che legano la dinamica del mantello ai fenomeni naturali superficiali quali il vulcanismo (e sismicità) discutendo i vari dati e i modelli della struttura profonda della Terra con le parti interessate. •Capacità di apprendere: Tramite la frequenza alle lezioni, lo studente svilupperà le proprie capacità di apprendimento e di analisi dei processi geodinamici profondi in aree tettonicamente attive in un’ottica di confronto con le altre discipline del corso di studio.

Il Corso prevede conoscenze di base di geologia e petrologia.

Breve introduzione al sistema Terra solida. Richiami di sismologia. Struttura interna, temperatura e composizione della Terra. Storia e teoria della tettonica a placche. Distribuzione, origine e carattere del vulcanismo in relazione all’ambiente geodinamico. Tipi di margini di placca e vulcanismo interplacca. Convezione termica e del mantello. Vulcanismo intraplacca. Meccanismi geodinamici alla base del vulcanismo hotspot: mantle plumes e processi alternativi più superficiali. Problema inverso. Introduzione alla tomografia sismica. Anisotropia e attenuazione sismica. Impatto della convezione del mantello sulla superficie (topografia dinamica, anomalie di gravità e divergenza orizzontale del moto delle placche). Dalla circolazione del mantello globale a quella regionale: casi studio di sistemi vulcanici attivi in contesti geodinamici complessi. Concetti base di rischio e monitoraggio vulcanico.

Testi di riferimento:
- Materiale didattico (slides power point e schede aggiuntive) fornito dal docente.
- Libri di testo:
Condie, K. C. Earth as an Evolving Planetary System. Elsevier, 2021.
Becker, T. and Faccenna, C. Tectonic Geodynamics (https://www-udc.ig.utexas.edu/external/becker/preprints/tectonic_geodynamics_draft.pdf).
Duarte, J. C. Dynamics of Plate Tectonics and Mantle Convection. Elsevier, 2023 - Turcotte, D. and Gerald, S. Geodynamics. Cambridge University Press, 2014.

Introduzione alla Terra solida: metodi diretti e indiretti. Basi di sismologia: propagazione delle onde sismiche, tipi e caretteristiche di onda, registrazione e installazione sismica, lettura di un sismograma. Struttura interna della Terra: strati meccanici e composizionali, discontinuità fisiche, metodologia delle funzioni ricevitore. Teoria della tettonica a placche e implicazioni. Tipi di margine di placca e relativo vulcanismo. Meccanismi di formazione del fuso magmatico. Tipologie e caratteristiche principali dei vulcani, eruzioni vulcaniche e lava. Meccanismi di trasporto di calore. Convezione termica e del mantello. Punti caldi, teoria ed evoluzione dei mantle plumes, le grandi province magmatiche e la loro connessione con il vulcanismo intraplacca. Problema inverso e tomografia sismica. Visualizzazione e descrizione di modelli tomografici mantellici regionali e globali. Anisotropia ed attenuazione sismica. Osservazioni geofisiche di superficie legate alla convezione del mantello. Geodinamica regionale: evoluzione della rift valley africana e del vulcanismo islandese. Prodotti delle eruzioni vulcaniche. Introduzione al rischio vulcanico e cenni di monitoraggio dei vulcani.

Lezioni frontali in aula consistenti nell’esposizione dei contenuti teorici del corso ed esercitazioni (con GPlates e SubMachine) in laboratorio informatico.

È consigliata la frequenza del corso.

La verifica dell'apprendimento avverrà tramite esame orale. La prova avrà l'obbiettivo di accertare: (i) l'utilizzo di un appropriato linguaggio tecnico, (ii) la conoscenza degli argomenti proposti; (iii) la capacita' di ragionamento critico ed autonomo, (iv) la capacità di correlare criticamente i vari argomenti del corso. Alla fine dell’esercitazione a computer verrà richiesta una breve relazione che verrà discussa durante la prova orale. La valutazione finale positiva sarà espressa con un voto di esame compreso tra il 18 e il 30 con lode.