La Geochimica moderna utilizza tre potenti strumenti d’indagine per lo studio dei processi naturali: elementi (maggiori e in traccia), isotopi ed equazioni. La combinazione di strumenti d’indagine sperimentale (elementi, isotopi) con metodi teorici (equazioni) permette una analisi profonda della variabilità della natura. Il corso copre diversi aspetti computazionali della Geochimica. E’ previsto l’uso di software dedicato per la modellizzazione termodinamica, statistica e geostatistica
1) Modern thermodynamics. From Heat Engines to Dissipative Structures. D. Kondepudi, I. Prigogine, Wiley, 1999.
2) Environmental Applications of Geochemical Modeling. C. Zhu, G. Anderson, Cambridge, 2002.
3) Geochemical and Biogeochemical Reaction Modeling. C. M. Bethke, Cambridge, 2008 (II edition).
4) An introduction to Applied Geostatistics. E.H. Isaaks, R.M. Srivastava, Oxford University Press, 1989.
5) Metodi matematici e statistici nelle Scienze della Terra vol. III, Tecniche statistiche. A. Buccianti, F. Rosso, F. Vlacci, Liguori Editore, 2003.
Obiettivi Formativi
Lo studente apprende come analizzare i dati sperimentali derivanti da una indagine geochimica al fine della modellizzazione (termodinamica e/o statistica e geostatistica) dei processi naturali alla base della variabilità numerica.
Metodi Didattici
Lezioni frontali, esercitazioni in aula computer o con proprio portatile
Modalità di verifica apprendimento
Esame orale
Programma del corso
Problemi ambientali e necessità di conoscere i metodi di modellizzazione dei sistemi geochimici. Elementi base di termodinamica. Sistemi reali e modelli. Termodinamica per condizioni di equilibrio. Fluttuazioni e stabilità. Termodinamica per condizioni di non equilibrio: il regime lineare. Ordine attraverso fluttuazioni. Termodinamica di processi non lineari. Strutture dissipative.
Tipi di modelli geochimici (speciazione-solubilità, percorso di reazione, bilancio di massa inverso, trasferimento di massa e trasporto, cinetici).
Verifica del modello e sua validazione, utilità e limiti.
Software per la modellizzazione.
Elementi base di geostatistica. Analisi esplorativa univariata e bivariata. Modelli deterministici e probabilistici. Modellizzazione di fenomeni regionalizzati e co-regionalizzati. Mappe per dati spaziali, problemi e prospettive. Identificazione dei valori di background, soglie, dati anomali e sorgenti per singoli elementi e composizioni.
Legame tra l’approccio termodinamico e statistico. I sistemi geochimici auto-organizzati per differenti scale, la presenza di strutture frattali e multifrattali.
La problematica statistica dell’analisi dei dati composizionali e la natura (geometria) dello spazio campionario.