Scienze della Terra

Abstract

Il progetto di alta formazione del dottorato in Scienze della Terra copre l’ampio spettro delle Scienze della Terra. Il progetto si articola organizzandosi in sei linee di ricerca, entro le quali lo studente trova a disposizione i temi più adeguati a definire un percorso formativo personalizzato. Le collaborazioni in corso con enti di ricerca nazionali e internazionali garantiscono allo studente l’accesso a realtà culturali diverse e lo stimolo che da esse inevitabilmente deriva.
La prima linea di ricerca è relativa a temi di “evoluzione tettonico-sedimentaria in aree di convergenza e divergenza continentale”. Questa linea di ricerca è caratterizzata dall’integrazione delle competenze di discipline diverse quali, Geologia generale, Stratigrafia e sedimentologia, Geologia strutturale, Geodinamica, Fisica terrestre e Geofisica. Le ricerche e le attività formative nell’ambito di questa linea di azione sono orientate su: Analisi e tipologia dei bacini sedimentari; Geodinamica delle zone di rift e di catena; Tettonica attiva e sismicità. Le aree geografiche di studio sono comprese nell’Appennino e nelle altre catene Alpino-Himalayane.
La seconda linea di attività riguarda tematiche estremamente attuali e con notevoli ricadute applicative per la “difesa e conservazione del suolo, vulnerabilità ambientale e protezione idrogeologica”. In questa linea si affrontano tematiche drammaticamente attuali per la nostra Regione e per l’intero Paese. I temi di ricerca affrontati si articolano principalmente all’interno delle discipline della Geologia Applicata e della Geomorfologia ma vengono sperimentati nuovi approcci ad elevata valenza interdisciplinare, anche tramite l’utilizzo di tecnologie all’avanguardia e la sperimentazione di nuove metodologie di ricerca. In quest’ambito, gli atenei toscani rappresentano eccellenze nello sviluppo di approcci innovativi alla conoscenza del Dissesto idrogeologico, alla valutazione, gestione e protezione delle Risorse idriche, allo studio della Dinamica fluviale e costiera, al Monitoraggio ambientale, alla stabilità dei versanti, allo sviluppo e all’impiego di tecniche di Telerilevamento e di Sistemi Informativi Territoriali. Rilevante è il tema sui cambiamenti climatici e il loro impatto sul territorio.
La terza linea ha una lunga tradizione di eccellenza. Le scuole paleontologiche toscane vantano infatti una tradizione scientifico-culturale plurisecolare per quanto riguarda le ricerche relative a “fossili marini e continentali: analisi filetiche, biocronologia, paleoecologia, e paleobiogeografia”. Le tematiche di ricerca si articolano ed interessano in modo integrato varie discipline delle Scienze della Terra tra cui: Paleobiologia dei vertebrati continentali e marini del Neogene e Quaternario e la ricostruzione dei loro paleoambienti; Crisi biologiche ed eventi geologici; Biostratigrafia, paleoecologia, paleoclimatologia, paleobiogeografia e paleoceanografia del Mesozoico e del Terziario. Ricostruzioni paleoceanografiche e paleoclimatiche dall’ultima fase del parossismo glaciale ad oggi. Costruzione di modelli deposizionali dalla biocenosi alla tanatocenosi.
La quarta linea riguarda ricerche nell’ambito di “minerogenesi, mineralogia sperimentale e cristallochimica” e si delinea attraverso l’integrazione di competenze che afferiscono alle discipline della Mineralogia, Mineralogia Applicata, Cristallochimica, Analisi Mineralogica, Petrografia, Petrologia, Petrogenesi, Chimica Fisica, Geochimica e Geochimica Isotopica. I temi di ricerca specifici di questa linea sono individuabili nei seguenti punti: Caratterizzazione dei processi endogeni di mobilizzazione, trasporto e deposizione di specie chimiche che danno luogo a depositi minerali di eventuale interesse economico (“giacimenti”), come anche dei processi esogeni grazie ai quali adunamenti di minerali (sia naturali sia artificiali come le discariche minerarie) possono subire modificazioni significative con notevoli implicazioni di tipo scientifico, economico ed ambientale; Simulazione in laboratorio del comportamento fisico chimico di sistemi minerogenetici e petrogenetici naturali allo scopo di ricostruirne i meccanismi di formazione; Studio chimico, petrografico, geochimico e geochimico isotopico di materiali extraterrestri. Studio di sistemi sintetici che possono avere interesse e applicazioni in campo industriale per la preparazione di
(nuovi) materiali con proprietà specifiche; Caratterizzazione strutturale, microstrutturale e cristallochimica dei minerali al fine di evidenziarne le variazioni strutturali in funzione delle variazioni di P-T-X e metterle in relazione alle condizioni genetiche.
Sono qui incluse le ricerche nel settore delle Georisorse e applicazioni mineralogico-petrografiche per l’ambiente ed i beni culturali. In particolare, nella caratterizzazione di materiali antichi di derivazione geologica con lo scopo di ricostruire le tecnologie produttive pre-industriali, valutare le condizioni di conservazione dei manufatti, individuare tipologia e entità di processi di degrado, mettere a punto protocolli analitici idonei per lo studio di materiali così complessi, spesso non campionabili, che includano quindi, oltre alle metodologie di indagine consolidate, anche tecniche analitiche non distruttive e non invasive, talvolta da utilizzare in situ.
In quest’ambito di ricerca si collocano anche gli studi volti alla determinazione della risposta dinamica dei manufatti mediante misure di vibrazioni ambientali. L’uso di queste tecniche non invasive apre nuove prospettive per la messa in opera di strategie di protezione del patrimonio artistico e monumentale dal rischio sismico.
La quinta linea di ricerca è relativa a “processi magmatologici, vulcanologici e geochimici in aree convergenti, divergenti e di intraplacca”. Questa linea riguarda ricerche finalizzate allo studio di tutti quei processi vulcanici, magmatici e geochimici che si sviluppano in ambiti geodinamici differenti. Pertanto, con questo indirizzo s’intende fornire ai dottorandi un quadro completo delle conoscenze e problematiche esistenti e una preparazione che possa permettere loro di contribuire al potenziamento delle ricerche nel campo della vulcanologia, della petrologia ignea e della geotermia, ambiti che storicamente rappresentano delle eccellenze per gli atenei della Toscana. Interesse particolare è rivolto a ricerche con ricadute applicative in campi quali: i) la valutazione e mitigazione del rischio e della pericolosità dei vulcani attivi e ii) l’individuazione, l’utilizzazione e lo sfruttamento di fluidi geotermici.
La sesta linea di ricerca riguarda l’applicazione di metodi geofisici per l’esplorazione del sottosuolo e la caratterizzazione dei processi geodinamici finalizzate alla ricerca di fonti di energia e alla prevenzione da rischi naturali ed ambientali. Nell’ambito della geofisica di esplorazione sono di particolare rilievo le ricerche rivolte allo sviluppo di metodologie innovative nei settori della sismica a riflessione 2D e 3D, anche multicomponente, e delle indagini elettromagnetiche. Riguardo alla prevenzione dei rischi geologici, sono sviluppate ricerche avanzate per la messa a punto e l’applicazione di metodologie di indagine del sottosuolo non invasive per la caratterizzazione dinamica dei terreni e dei manufatti a supporto della progettazione e della pianificazione territoriale in zona sismica. Altri campi di indagine avanzata sono l’applicazione di metodi innovativi per la determinazione della pericolosità sismica e vulcanica e per il monitoraggio delle strutture attive.