91444 - Volcanic stratigraphy

Learning outcomes

At the end of the course, the student has acquired skills on the study of volcanic deposits and morphologies and their stratigraphy to allow the reconstruction of the internal structure of volcanic edifices and to interpret the main eruptive and post-eruptive processes, as essential inputs for volcanological analysis and modeling, hazard and volcanic risk assessments, geo-resources and territorial and geo-cultural planning. In particular, the student is able to: • interpret the volcanic deposits (volcanoclastic and lavas) in relation to the eruptive processes that determined their formation • define the main eruptive parameters useful for evaluating the volcanic hazard in terms of physical volcanology • recognize volcanic morphologies and volcano-tectonic collapse based on the interaction between tectonics and eruptive activity • identify the discontinuity surfaces that characterize the volcanic successions and use them as fundamental tools for correlation and stratigraphic classification • define the temporal development of the eruptive activity in recent and / or ancient volcanoes and the recurrence of eruptions for the purpose of assessing the volcanic hazard and risk • know the main stratigraphic, petrological and geophysical techniques necessary for the reconstruction of the internal structure of volcanoes and their potential in terms of geo-resources.

Course contents

il corso è organizzato in differenti sezioni mirate a fornire gli strumenti necessari allo studio della stratigrafia e della struttura di un vulcano allo scopo di definirne la storia eruttiva e la ricorrenza di eventi, i principali processi eruttivi e le corrispondenti morfologie vulcaniche e di collasso, ed i parametri eruttivi ricavati dalla quantificazione di caratteristiche geologiche dei depositi vulcanici, con particolare riferimento alle tecniche di cartografia in aree vulcaniche come strumento di base per valutazioni di pericolosità vulcanica, ricerca di risorse e pianificazione territoriale. I – Caratteri generali del vulcanismo. Proprietà fisico-chimiche dei magmi. Meccanismi di frammentazione del magma. II - Principi di rilevamento e stratigrafia di aree vulcaniche. Unità litostratigrafiche e litofacies, e Unità stratigrafiche a limiti inconformi. III – Vulcano-tettonica. Utilizzo del fattore morfologico per la definizione dei centri eruttivi e delle relazioni tra attività vulcanica e tettonica locale e regionale. Identificazione dei dicchi e dei condotti eruttivi. Riconoscimento delle strutture di collasso vulcanico (caldere e collassi di settore) e dei meccanismi di feed-back tra collassi ed attività vulcanica. IV – Caratterizzazione dei processi eruttivi. a) Vulcanismo Effusivo. Caratteristiche e dinamica di flusso delle colate laviche mafiche (pahoehoe e aa); definizione della distanza massima percorsa. Caratteristiche e dinamica di flusso delle lave siliciche (colate a blocchi, coulee, duomi vulcanici); dinamica di fratturazione e attività esplosiva secondaria. b) Vulcanismo esplosivo. Colonna eruttiva e depositi da caduta; definizione della mappa delle isopache e quantificazione del volume (DRE) di una eruzione; definizione della mappa delle isoplete quantificazione della altezza della colonna eruttiva e della intensità di una eruzione; definizione del carico di massa critico di un depositi da caduta. Area di distribuzione di clasti balistici. Correnti piroclastiche di densità e relativi depositi; definizione dell’area di distribuzione; quantificazione di temperatura, velocità e densità di una corrente piroclastica, e stima della pressione dinamica sulla base dei depositi corrispondenti. Attività esplosiva sottomarina e stabilizzazione di un'isola vulcanica. c) Caldere ed ignimbriti caldera-forming; struttura sub-superficiale e distribuzione dei depositi associati. d) Collassi di settore e debris avalanche; area di distribuzione. e) Flussi di lahar sin- e post-eruttivi; area di distribuzione. V – Definizione della storia eruttiva di un vulcano e della ricorrenza degli eventi eruttivi. Riconoscimento e classificazione di superfici di discontinuità e paleosuoli. Metodi di datazione assoluta dei prodotti vulcanici. Tefrostratigrafia. VI – Metodi petrologici e geofisici per la definizione della struttura di un edificio vulcanico e la localizzazione di camere magmatiche ai fini di valutazione della pericolosità vulcanica e ricerca di risorse.

Teacher in charge: Dott. Federico Lucchi

The course is organized into 24 hours of frontal lessons (3 CFU), 12 hours of laboratory exercise (1 CFU) and 24 hours of field activity (2 CFU)

The course is characterized by one or more fieldtrips in italian volcanic areas aimed at putting into practice the concepts acquired during the frontal lessons

Readings/Bibliography

Power Point lecture notes.

• R.A.F. Cas, J.W. Wright, 1987. Volcanic successions: modern and ancient. London Unwin Hyman.

• H. Sigurdsson (Ed.), 2000. Encyclopedia of Volcanoes. Accademic press, San Diego, U.S.A.

• M.J. Branney, P. Kokelaar, 2002. Pyroclastic density currents and the sedimentation of ignimbrites. Geological Society of London, Memoirs 27.

• H.U. Schminke, 2004. Volcanism. Springer-Verlag, Berlin Heidelberg

Teaching methods

PowerPoint presentations.

Recognition of volcanic rocks and deposits through hand samples or outcrop photographs.

Field activity aimed at verifying the learning of the concepts treated during the room lectures.

In consideration of the types of activities and teaching methods adopted, the attendance of this course requires all students to carry out modules 1 and 2 in e-learning [https://www.unibo.it/it/servizi- e-opportunities / health-and-assistance / health-and-safety / safety-and-health-in-places-of-study-and-training] and participation in module 3 of specific training on safety and health in places of study. Information on dates and methods of attendance of module 3 can be consulted in the specific section of the degree program website.

Assessment methods

Oral exam

Stratigraphy exercises during the fieldtrips

Teaching tools

Video-projector.

Hand samples.

Office hours

See the website of Federico Lucchi