Obiettivo di questo corso è quello di introdurre i principi della modellazione sperimentale dei processi tettonici. Il principio della modellazione si basa sull’utilizzo di materiali fisicamente testati che permettano di rispettare i criteri di similitudine nel riprodurre in laboratorio processi che abbiano dimensioni e scale temporali geologiche. Il laboratorio di Tettonica Sperimentale di Roma Tre è il primo laboratorio di questo genere sviluppato in Italia, e si ispira alla più vasta tradizione di modellazione analogica o fisica già largamente affermata in altri paesi. Durante il corso saranno forniti gli strumenti necessari alla comprensione e alla corretta distinzione fra geometria, cinematica e dinamica terrestri, affinché lo studente possa imparare a identificare e analizzare criticamente e quantitativamente relazioni causa-effetto fra gli stessi. Lezioni introduttive forniranno le basi teoriche sui principi base della modellazione analogica, caratteristiche fisiche e reologiche dei materiali analoghi, la messa in scala dei modelli e la quantificazione dei risultati sperimentali. Seguiranno sessioni pratiche durante le quali gli studenti realizzeranno modelli sperimentali rispondendo a specifici quesiti scientifici. Per ciascun argomento trattato, verranno fornite informazioni teoriche di base, successivamente implementate - anche grazie al coinvolgimento attivo degli studenti (i.e. lettura articoli scientifici, ricerche on line, esercizi, realizzazione di esperimenti, presentazioni in aula) - da interpretazioni più avanzate e da specifici esempi di casi naturali.
scheda docente
materiale didattico
Finalità, potenzialità e limiti della modellazione fisica dei processi tettonici. Relazioni tra osservazione naturale, ipotesi, modello e interpretazione. Distinzione tra geometria, cinematica e dinamica.
Principi di similitudine e analisi dimensionale. Rapporti di scala per lunghezze, tempi, velocità, densità, sforzi e forze. Condizioni al contorno e scelta dei parametri sperimentali.
Proprietà fisiche e comportamento reologico dei materiali analoghi. Criteri di selezione, caratterizzazione e controllo dei materiali utilizzati nei modelli.
Progettazione dell'apparato sperimentale, protocolli di esecuzione, documentazione delle fasi di deformazione, acquisizione di immagini e dati, misure e rappresentazione dei risultati. Confronto tra risultati sperimentali, modelli concettuali ed esempi naturali.
ATTIVITÀ DI LABORATORIO E PROGETTO
Le attività pratiche guidano lo studente attraverso la realizzazione di una serie di modelli analogici finalizzati allo studio di 1) formazione di catene montuose, 2) processo di subduzione; 3) relazioni tra processi tettonici e geomorfologici. I modelli saranno realizzati definendo il quesito scientifico, scegliendo i materiali e i rapporti di scala, fino alla loro realizzazione, documentazione e interpretazione quantitative. In particolare, gli studenti analizzano la geometria e l'evoluzione cinematica delle strutture prodotte, ne discutono il significato dinamico e valutano limiti e fonti di errore.
Il lavoro è integrato dalla lettura critica di articoli scientifici, da esercizi, ricerche bibliografiche, discussioni e presentazioni in aula.
• Schubert, G., Turcotte, D. L. e Olson, P. (2001), Mantle Dynamics: Mantle Convection in the Earth and Planets, Cambridge University Press.
• Davies, G. F. (1999), Dynamic Earth: Plates, Plumes and Mantle Convection, Cambridge University Press.
• Schubert, G. (a cura di) (2007), Treatise on Geophysics, voll. 1, 3, 6, 7 e 9, Elsevier.
Articoli scientifici, protocolli di laboratorio e materiali didattici integrativi sono forniti dal docente in relazione agli esperimenti svolti.
Programma
ATTIVITÀ TEORICAFinalità, potenzialità e limiti della modellazione fisica dei processi tettonici. Relazioni tra osservazione naturale, ipotesi, modello e interpretazione. Distinzione tra geometria, cinematica e dinamica.
Principi di similitudine e analisi dimensionale. Rapporti di scala per lunghezze, tempi, velocità, densità, sforzi e forze. Condizioni al contorno e scelta dei parametri sperimentali.
Proprietà fisiche e comportamento reologico dei materiali analoghi. Criteri di selezione, caratterizzazione e controllo dei materiali utilizzati nei modelli.
Progettazione dell'apparato sperimentale, protocolli di esecuzione, documentazione delle fasi di deformazione, acquisizione di immagini e dati, misure e rappresentazione dei risultati. Confronto tra risultati sperimentali, modelli concettuali ed esempi naturali.
ATTIVITÀ DI LABORATORIO E PROGETTO
Le attività pratiche guidano lo studente attraverso la realizzazione di una serie di modelli analogici finalizzati allo studio di 1) formazione di catene montuose, 2) processo di subduzione; 3) relazioni tra processi tettonici e geomorfologici. I modelli saranno realizzati definendo il quesito scientifico, scegliendo i materiali e i rapporti di scala, fino alla loro realizzazione, documentazione e interpretazione quantitative. In particolare, gli studenti analizzano la geometria e l'evoluzione cinematica delle strutture prodotte, ne discutono il significato dinamico e valutano limiti e fonti di errore.
Il lavoro è integrato dalla lettura critica di articoli scientifici, da esercizi, ricerche bibliografiche, discussioni e presentazioni in aula.
Testi Adottati
• Turcotte, D. L. e Schubert, G. (2002), Geodynamics, 2a ed., John Wiley & Sons.• Schubert, G., Turcotte, D. L. e Olson, P. (2001), Mantle Dynamics: Mantle Convection in the Earth and Planets, Cambridge University Press.
• Davies, G. F. (1999), Dynamic Earth: Plates, Plumes and Mantle Convection, Cambridge University Press.
• Schubert, G. (a cura di) (2007), Treatise on Geophysics, voll. 1, 3, 6, 7 e 9, Elsevier.
Articoli scientifici, protocolli di laboratorio e materiali didattici integrativi sono forniti dal docente in relazione agli esperimenti svolti.
Modalità Erogazione
Il corso può essere erogato in lingua inglese, se specificatamente richiesto. Parte del corso di tiene presso il Laboratorio di Tettonica Sperimentale Lezioni frontali, attività di laboratorio, esercizi sia in aula che a casa, lettura articoli scientifici, seminari Nel caso di un prolungamento dell’emergenza sanitaria da COVID-19 saranno recepite tutte le disposizioni che regolino le modalità di svolgimento delle attività didattiche e della valutazione degli studenti. In particolare si applicheranno le seguenti modalità: didattica virtualeModalità Frequenza
La frequenza è obbligatoria, in particolare per le attività di laboratorio. Percentuali minime, modalità di verifica della frequenza ed eventuali disposizioni per specifiche categorie di studenti sono disciplinate dal Regolamento didattico del Corso di Studio.Modalità Valutazione
La valutazione comprende un progetto sperimentale con presentazione e discussione, un colloquio orale sugli argomenti teorici e la valutazione della partecipazione documentata alle attività formative. PROGETTO SPERIMENTALE E DISCUSSIONE – 60% Lo studente presenta e discute uno dei modelli realizzati durante il corso. La prova verifica la capacità di formulare il quesito, applicare i criteri di similitudine, motivare la scelta dei materiali e delle condizioni al contorno, documentare il procedimento, interpretare i risultati e valutarne limiti e trasferibilità ai casi naturali. Sono valutati: coerenza tra quesito e disegno sperimentale; correttezza metodologica; qualità della documentazione e dell'analisi; capacità critica nell'interpretazione; chiarezza e appropriatezza della presentazione e della discussione. COLLOQUIO ORALE – 30% Il colloquio verte sul programma teorico e parte dalla discussione di principi, schemi, risultati sperimentali o casi di studio. Verifica la padronanza dei concetti, la capacità di collegare teoria e modelli e l'uso corretto del linguaggio disciplinare. PARTECIPAZIONE ALLE ATTIVITÀ FORMATIVE – 10% La partecipazione è valutata sulla base del contributo effettivo alle esercitazioni, alla lettura e discussione degli articoli, alle attività di gruppo e ai momenti di restituzione in aula. DETERMINAZIONE DEL VOTO FINALE Il voto finale, espresso in trentesimi, deriva dalla somma ponderata delle tre componenti. L'insieme delle prove verifica le conoscenze teoriche, la capacità di applicarle alla progettazione e all'interpretazione dei modelli, l'autonomia di giudizio e le abilità comunicative dichiarate nei risultati di apprendimento.