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Academic Year/course: 2021/22

296 - Degree in Geology

26435 - Applied Geochemistry

Syllabus Information

Academic Year:
26435 - Applied Geochemistry
Faculty / School:
100 - Facultad de Ciencias
296 - Degree in Geology
First semester
Subject Type:

1. General information

1.1. Aims of the course

This course is designed to illustrate the applications of geochemical principles for solving geological and environmental problems. It includes an introduction in aqueous geochemistry and geochemical modeling of water-rock reactions and some applications of isotopic and high temperature geochemistry. Widely distributed geochemical modeling software will be used for training on different types of applications ranging from groundwater systems to igneous or metamorphic systems.

These objectives are in the line of the following Sustainable Development Goals of the UN 2030 Agenda (https://

  • SDG 4: Quality Education
  • SDG 6: Clear water and sanitation
  • SDG 12: Responsible consumption and production

in such a way that the acquisition of the knowledge given in this course provides the ability and competence to contribute to their achievement.

1.2. Context and importance of this course in the degree

Applied Geochemistry is one of the optional courses that can be taken in the last year of the Geology Degree inside the module called Applied Geology. It is considered a continuation of the compulsory course in Geochemistry that is given in the 3rd year of the Degree inside the module Geology Fundamentals.

In general, this course provides the necessary skills to be able to use the geochemical tools available inside the field of the Geochemical Modelling, and to apply them to solve various academic and environmental problems. This is why it can be a good complement to other compulsory or optional courses in the fourth year of the degree.

1.3. Recommendations to take this course

It is recommended to have taken (and passed) the compulsory course in Geochemistry in the 3rd year of the degree.

It is also suggested to have a continuous working plan with constant review of the theoretical and practical concepts and to use the resources indicated by the teachers in terms of web pages and academic tuition.

2. Learning goals

2.1. Competences

The student will be able:

  • To know the main water-rock (soil)-gas geochemical processes and the main tools to their treatment and quantitative modelling.
  • To estimate the influence of these processes in the composition of the resulting products and be able to determine the processes from the study of the final composition.
  • To assess and solve several types of problems (with the help of data and geochemical calculations) in the context of low and high temperature environments.
  • To select the most suitable methods to get the data, to treat and to model them depending on the type of material (rock, soil, sediment, water) and geological system.
  • To apply quantitative methods for the resolution of geochemical problems (contaminated systems, geochemical anomalies, change of phase processes...).
  • To summarise geological and geochemical information for communication to technical audiencies.
  • To plan and develop sampling strategies in different materials and with different analytical objectives. And to asses the representativity and influence of the sampling in the quantitative results.

2.2. Learning goals

Successful students will learn to:

  • Apply fundamentals of aqueous geochemistry to interpret and quantify water-rock interaction processes.
  • Apply computer modeling methods to quantify the geochemical processes operating in geological systems, both in low and high temperature environments.
  • Plan a field campaign, encompassing sampling and assaying, for different geological and environmental problems, selecting the more appropriate and effective methods.
  • Link theoretical geochemical concepts to geological problems and real-world environmental issues.

2.3. Importance of learning goals

The geochemical methodologies that will be used in this course are very frequently used to different disciplines in Geology, Earth and Environmental Sciences (Petrology, Mineralogy, Hydrogeology, Edaphology…). Additionally, many environmental problems involve an important load of geochemistry (contamination, global warming, radioactive wastes disposal, CO2 sequestration and storage…) that has enhanced the use and diffusion of these methodologies during the last years for their treatment and mitigation. Therefore, this course will help the students to be able to apply effectively the quantitative geochemical methodologies.

3. Assessment (1st and 2nd call)

3.1. Assessment tasks (description of tasks, marking system and assessment criteria)

Continuous Assessement:


 - Activity 1 will be assessed through individual questionaires of each course unit with theoretical questions and practical exercises (maximum one per thematic unit). This activity is worth 50 % of the final grade.


- Activity 2 will be assessed through the evaluation of the reports from every practical activity that will be presented at the end of the class or before the Friday of the week after the corresponding practical class. This activity is worth 35 % of the final grade.


- Activity 3 will be assessed through the evaluation of the report about the field trip and the activity developed during and after that. This activity is worth 15 % of the final grade.


Each questionaire/exercise or presentation will be graded on a scale from 0 to 10. Each item will be passed with a grade equal or greater than 5. The final/global grade will be calculated applying the corresponding weights for each activity provided every activity has a grade greater than 4. 


Final Assessement

The student that decides to take only the final exam, or the student that has not passed the continuous assessement, will have to pass a final assessment consisting of two exercises:

  1. Theoretical exercise: Questionaire with questions about the different issues treated in the course (50 % of the global grade).
  2. Practical exercise: Questionaire with exercises related with the practical issues developed in the course (50 % of the global grade).


Each questionaire/exercise will be graded on a scale from 0 to 10. Each item will be passed with a grade equal or greater than 5. The final/global grade will be calculated applying the corresponding weights for each activity provided every activity has a grade greater than 4.

4. Methodology, learning tasks, syllabus and resources

4.1. Methodological overview

The learning process has been designed to provide the knowledge on the methodologies and tools needed to solve all types of geochemical problems, both, in natural and in antropically modified systems.

The learning process is thought to have three educational actions that complement each other and that correspond to each assessment activity indicated above.

4.2. Learning tasks

The course includes the following learning tasks: 
Activity 1 - Lectures (2.5 ECTS). Development of the concepts and theoretical basis of the course. 
Activity 2 - Practice Sessions (2 ECTS). Management and assessment of real and/or theoretical-practical cases
about the different types of geochemical problems described in the course. 
Activity 3 - Special Practice in the Field (1 ECTS)  to practice sampling methodologies for waters.
Note: the teaching and evaluation activities will be carried out on-site unless, due to the Covid-19 health situation, the provisions issued by the competent authorities and by the University of Zaragoza require them to be carried out online or mixed on-site-online with reduced-capacity rotating groups. Online teaching will not be applied to field practices.

4.3. Syllabus


The course consists of two parts: Part 1 (Low Temperature Aqueous Geochemistry), dedicated to the basic principles of aqueous geochemistry, geochemical modeling and environmental applications of geochemical exploration; and Part 2 (High Temperature Geochemistry) dedicated to applications on igneous petrogenetic processes and volcanic hazards.

Part I. Low Temperature Aqueous Geochemistry

  • Lecture 1. Basic concepts in aqueous geochemistry. Chemical background.
  • Lecture 2. Behavior of dissolved elements in aqueous solutions: speciation, activity and activity coefficient calculations. Geochemical modeling and environmental applications.
  • Lecture 3. Redox processes. Contamination and biodegradation. Practical examples and cases.
  • Lecture 4. Water mixing processes. Practical examples and cases.
  • Lecture 5.  Surface processes: sorption/desorption and ion exchange. Practical examples and cases.
  • Lecture 6. Evaporation processes. Practical examples and cases.

Part II. High Temperature Geochemistry

  • Lecture 7. Stable Isotopes in high temperature systems. Isotope fractionation and geothermometry. Applications to petrogenetic processes.

  • Lecture 8. Modelling petrogenetic processes using trace elements. Basis and case studies.



Practicals are divided in problem classes and field work. Problem classes are divided in the same parts as the lectures:

Part I. Low Temperature Aqueous Geochemistry

  • Topic 1. Speciation and activity calculations: effects on the quantification of sinkhole hazards in evaporitic rocks.
  • Topic 2. Speciation-solubility calculations with different types of waters.
  • Topic 3. Reaction-path calculations (I). Application to tufa precipitation processes.
  • Topic 4. Reaction-path calculations (II). Geothermal systems and geothermometry.
  • Topic 5. Reaction-path calculations (III). Simulation of weathering processes.
  • Topic 6. Reaction-path calculations (IV). Mixing of waters
  • Topic 7. Reaction-path calculations (III). Evaporation processes.
  • Topic 8. Mass balance calculations. Groundwater evolution in carbonate aquifers.

Part II. High Temperature Geochemistry

  • Topic 9. Isotope geothermometry in igneous rocks. Fractionation and evaluation of isotopic equilibrium.
  • Topic 10. Identification of differentiation processes in igneous rock series: fusion, fractional crystallisation, assimilation. Approach on a real case.

Field work

One all-day field trip is scheduled in this course to practice sampling methodologies for waters.


4.4. Course planning and calendar

The course includes the following learning tasks:
  • Hours of autonomous work: 70
  • Hours for assessment: 5
  • Hour of Lectures: 25
  • Hours of Practice/Problem Classes: 20
  • Hours of Fieldwork: 5

The classes will start at the beginning of the second semester following the academic calendar of the Sciences Faculty.

4.5. Bibliography and recommended resources

Curso Académico: 2021/22

296 - Graduado en Geología

26435 - Geoquímica aplicada

Información del Plan Docente

Año académico:
26435 - Geoquímica aplicada
Centro académico:
100 - Facultad de Ciencias
296 - Graduado en Geología
Periodo de impartición:
Primer semestre
Clase de asignatura:

1. Información Básica

1.1. Objetivos de la asignatura

La asignatura y sus resultados previstos responden a los siguientes planteamientos y objetivos:

La asignatura Geoquímica Aplicada tiene como objetivo fundamental proporcionar al alumno los conocimientos necesarios para la aplicación de las metodologías geoquímicas actualmente disponibles al tratamiento de problemas geológicos y medioambientales.

En la actualidad, el uso de metodologías geoquímicas basadas en principios fisicoquímicos y estadísticos proporciona una potente aproximación cuantitativa para el tratamiento de numerosos procesos naturales y antrópicos.

Estos planteamientos y objetivos están alineados con los siguientes Objetivos de Desarrollo Sostenible (ODS) de la Agenda 2030 de Naciones Unidas (
  • ODS 4: Educación de calidad
  • ODS 6: Agua limpia y saneamiento
  • ODS 12: Producción y consumo responsables

de tal manera que la adquisición de los resultados de aprendizaje de la asignatura proporciona capacitación y competencia para contribuir en cierta medida a su logro.

1.2. Contexto y sentido de la asignatura en la titulación

La Geoquímica Aplicada forma parte del conjunto de asignaturas optativas que se pueden cursar en el último año del Grado de Geología, dentro del Módulo de Geología Aplicada. Se incluye, por tanto, en un módulo con un enfoque aplicado como una ampliación de la asignatura obligatoria de Geoquímica, impartida en el tercer curso dentro del Módulo de Fundamentos de Geología. 

En general, esta asignatura proporciona los fundamentos necesarios para manejar las herramientas geoquímicas actualmente disponibles dentro del campo de la Modelización Geoquímica y aplicarlas a la resolución de distinto tipo de problemas, académicos y medioambientales. Por ello, puede constituir un buen complemento para otras asignaturas de cuarto curso del Grado de Geología.

1.3. Recomendaciones para cursar la asignatura

Los contenidos de la asignatura se contemplan como una continuación y ampliación de los impartidos en la asignatura de Geoquímica del tercer curso del grado. Por ello es recomendable haber cursado y superado esa asignatura.

Por otro lado, y dado el carácter aplicado de esta materia y su considerable carga práctica, se recomienda al alumno abordar la asignatura con un plan de trabajo continuado, revisando periódicamente los conceptos teóricos impartidos y realizando los trabajos propuestos a diario o con la mayor constancia posible. 

Se recomienda también hacer uso de los recursos no presenciales para el seguimiento de la asignatura, como los incluidos en la página web dispuesta a tal efecto o la bibliografía recomendada. Asimismo, se recomienda hacer uso de las distintas vías de tutoría académica (personal, en las horas indicadas o bien mediante correo electrónico) para resolver las dudas durante el desarrollo de la asignatura.

2. Competencias y resultados de aprendizaje

2.1. Competencias

Al superar la asignatura, el estudiante será más competente para...

Conocer los procesos geoquímicos fundamentales relacionados con la interacción agua-roca (suelo)-gas, así como las herramientas fundamentales para su tratamiento y modelado cuantitativo.

Valorar la influencia de dichos procesos en la composición de los productos resultantes y ser capaz de inferir los procesos a partir del estudio de las composiciones resultantes.

Analizar y resolver distintos tipos de problemas, en contextos de alta y baja temperatura con la ayuda de datos y cálculos geoquímicos.

Seleccionar los métodos de adquisición, tratamiento y modelado de datos más adecuados en cada tipo de material (roca, suelo, sedimento, agua) y de sistema geológico.

Aplicar métodos cuantitativos a la resolución de problemas geoquímicos (caracterización geoquímica de sistemas contaminados, procesos que implican cambios de fase, etc.).

Sintetizar información geológica y geoquímica para su comunicación a audiencias técnicas.

Planificar y desarrollar estrategias de muestreo en distintos tipos de materiales y con distintos objetivos analíticos.

Valorar la representatividad e influencia del muestreo en los resultados cuantitativos.

2.2. Resultados de aprendizaje

El estudiante, para superar esta asignatura, deberá demostrar los siguientes resultados...

Conoce los principios básicos, las metodologías y las herramientas cuantitativas de las que dispone la Geoquímica para el tratamiento de problemas geoquímicos, tanto de investigación como medioambientales, a distintas escalas y en diferentes condiciones.

Es capaz de identificar los aspectos fundamentales de los problemas planteados, evaluar el tipo de datos necesarios para su tratamiento y, en su caso, planificar y participar en las tareas de desmuestre.

Es capaz de seleccionar las técnicas y aproximaciones metodológicas más adecuadas en función del problema planteado.

Utiliza las aproximaciones de modelización geoquímica para el tratamiento de los datos y el diseño de modelos cuantitativos, evaluando sus incertidumbres.


2.3. Importancia de los resultados de aprendizaje

Las metodologías geoquímicas en general y las incorporadas a la Modelización Geoquímica en particular son frecuentemente aplicadas en distintas disciplinas de la Geología, las Ciencias de la Tierra y las Ciencias Medioambientales. De esta forma, es frecuente su empleo en el ámbito de la Mineralogía, la Petrología, la Hidrogeología o la Edafología. Por otro lado, el carácter eminentemente geoquímico de muchos problemas medioambientales  (contaminación, calentamiento global, enterramiento de residuos radiactivos o de CO2, etc.) está potenciando todavía más la utilización y la difusión de estas metodologías para su estudio y mitigación. En este contexto, la asignatura Geoquímica Aplicada pretende suministrar el bagaje básico necesario para que el alumno sea capaz de aplicar de forma efectiva las metodologías geoquímicas cuantitativas.

3. Evaluación

3.1. Tipo de pruebas y su valor sobre la nota final y criterios de evaluación para cada prueba

El estudiante deberá demostrar que ha alcanzado los resultados de aprendizaje previstos mediante las siguientes actividades de evaluacion

Evaluación continua

1.      Evaluación continua de contenidos teóricos: al final de cada bloque de contenidos los estudiantes deberán resolver un cuestionario de preguntas sobre los temas explicados en las clases teóricas y ejercicios o casos prácticos relacionados con las sesiones de prácticas.

Criterio de evaluación: cada cuestionario se puntuará sobre 10 puntos. La calificación global de esta actividad se obtiene promediando las calificaciones obtenidas en cada cuestionario y se considera superada con una calificación promedio superior a 5 si ninguna de las notas es inferior a 4.

2.      Evaluación de las prácticas de gabinete y ordenador: el alumno deberá elaborar un pequeño informe con los resultados de cada práctica y entregarlo al final de la práctica o antes del viernes de la semana siguiente a su realización.

 Criterio de evaluación: cada informe se puntuará sobre 10 puntos. La calificación global de esta actividad se obtiene promediando las calificaciones obtenidas en cada práctica y se considerará superada con una nota promedio superior a 5.

3.      Evaluación de las prácticas de campo: el alumno deberá elaborar un informe de la salida de campo.

Criterio de evaluación: Este informe se califica sobre 10 puntos y se supera con una nota superior a 5. 

La nota final de la asignatura se ponderará de forma que las notas de la actividad 1 representarán el 50% de la nota final y las de las actividades 2 y 3, el 35 % y el 15%, respectivamente.

La asignatura se considerará superada si la nota final ponderada es superior a 5 y ninguna de las notas usadas en la ponderación es inferior a 4.

Evaluación global

El estudiante que no opte por la evaluación continua, o que no supere la asignatura por este procedimiento, deberá realizar una prueba global que consistirá en dos ejercicios.

1. Ejercicio teórico: en el que deberá responder cuestiones relativas a los distintos temas tratados en la asignatura (50 % de la nota global).

2. Ejercicio práctico: en el que el estudiante deberá resolver ejercicios relativos a las prácticas realizadas en la asignatura (50 % de la nota global).

Criterios de evaluación: Cada prueba se calificará sobre 10 puntos. La asignatura se considerará superada si la nota final ponderada es superior a 5 y ninguna de las dos notas usadas en la ponderación es inferior a 4.

Esta prueba global se realizará en cada una de las convocatorias a las que tengan derecho los estudiantes, en las fechas asignadas por la Facultad de Ciencias y publicadas en su página web. La convocatoria especificando la hora y lugar de realización de cada prueba se publicará en el tablón de anuncios del Área de Petrología y Geoquímica del Departamento de Ciencias de la Tierra (1ª planta del Edificio C de Ciencias).

4. Metodología, actividades de aprendizaje, programa y recursos

4.1. Presentación metodológica general

El proceso de aprendizaje que se ha diseñado para esta asignatura se basa en lo siguiente:

El proceso de aprendizaje se ha diseñado para proporcionar a los alumnos los conocimientos sobre metodologías y herramientas necesarios para la resolución de problemas geoquímicos de toda índole, tanto en sistemas naturales como modificados por el hombre, en cualquier ámbito de aplicación.

Este proceso de aprendizaje consta de tres acciones formativas complementarias (punto siguiente) que se corresponden con cada una de las actividades de evaluación planteadas en el siguiente apartado.

4.2. Actividades de aprendizaje

El programa que se ofrece al estudiante para ayudarle a lograr los resultados previstos comprende las siguientes actividades...
Actividad 1. Teoría (2.5 ECTS). Dedicada al desarrollo de los conceptos y bases teóricas del curso.
Actividad 2. Prácticas de gabinete y ordenador (2 ECTS). Dedicadas al tratamiento cuantitativo de casos prácticos o reales sobre los distintos problemas y procesos geoquímicos descritos en el curso.   
Actividad 3. Prácticas de campo (0.5 ECTS). Dedicada al aprendizaje de las metodologías de muestreo de aguas y determinación de parámetros "in situ".
Nota: las actividades docentes y de evaluación se llevarán a cabo de modo presencial salvo que, debido a la situación sanitaria, las disposiciones emitidas por las autoridades competentes y por la Universidad de Zaragoza obliguen a realizarlas de forma telemática o semi-telemática con aforos reducidos rotatorios, salvo las prácticas de campo.

4.3. Programa

El programa que se ofrece al estudiante para ayudarle a lograr los resultados previstos comprende las siguientes actividades...

Clases magistrales participativas: 25 horas presenciales (2,5 ECTS).

- Bloque 1. Geoquímica de baja temperatura

Tema 1. Conceptos básicos en Geoquímica de Soluciones Acuosas.

Tema 2. Comportamiento de los elementos en solución. Distribución de especies y actividad. Importancia en problemas medioambientales.

Tema 3. Procesos redox. Tratamiento geoquímico. Contaminacion y biodegradación.

Tema 4. Procesos de mezcla de aguas. Aplicaciones y casos.

Tema 5. Procesos de superficie. Aplicaciones y casos.

Tema 6. Procesos de evaporación. Aplicaciones y casos.

- Bloque 2. Geoquímica de alta temperatura

Tema 7. Isotopos estables en sistemas de alta temperatura. Fraccionamiento isotópico y geotermometría. Aplicaciones en el estudio de procesos petrogenéticos.

Tema 8. Modelización de procesos petrogenéticos mediante elementos traza. Fundamentos y aplicaciones.

Prácticas de gabinete y ordenador: 20 horas presenciales (2 ECTS).

- Bloque 1. Geoquímica de baja temperatura

Práctica 1. Influencia de la especiación y del cálculo de actividad en procesos de karstificación de yesos (gabinete).

Práctica 2. Cálculos de especiación-solubilidad. Aplicación a distinto tipo de aguas.

Práctica 3. Cálculos de pautas de reacción (I). Génesis de tobas.

Práctica 4. Cálculos de pautas de reacción (II). Sistemas geotermales y geotermometría

Práctica 5. Cálculos de pautas de reacción (III). Meteorización.

Práctica 6. Cálculos de pautas de reacción (IV). Mezcla de aguas.

Práctica 7. Cálculos de pautas de reacción (V). Procesos de evaporación.

Práctica 8. Cálculos de balance de masa: evolución de las aguas subterráneas en acuíferos carbonatados.

- Bloque 2. Geoquímica de alta temperatura

Práctica 9. Geotermometría isotópica aplicada a minerales en rocas ígneas. Calculos de fraccionamiento y valoración del estado de equilibrio.

Práctica 10. Identificación de procesos generadores de diferenciación en series de rocas ígneas: fusión, cristalización, asimilación. Aplicación a un caso real.

Prácticas de campo: 1 día de campo (0,5 ECTS)

Aprendizaje de la metodología de trabajo de campo para el muestreo de aguas y determinación de parámetros "in situ".

4.4. Planificación de las actividades de aprendizaje y calendario de fechas clave

Calendario de sesiones presenciales y presentación de trabajos

  • 50 horas presenciales
    • 25 h. de clases magistrales participativas (Sesiones de teoría)
    • 20 h. de clases prácticas de gabinete y ordenador
    • 5 h. de prácticas de campo
  • 70 horas de trabajo del alumno
  • 5 horas de examen
El horario y el lugar de impartición vendrán establecidos por la Facultad de Ciencias.
Inicio de clases teóricas: al comienzo del primer semestre, según el calendario académico
Fin de las clases teóricas y prácticas: al finalizar la docencia del primer semestre, según el calendario académico
Presentación de trabajos: los informes de las prácticas de gabinete y de la práctica de campo se entregarán al terminar la práctica o antes del viernes de la semana siguiente a su realización, según los casos.
Las fechas de realización de cuestionarios se comunicará al comienzo de la asignatura.

4.5. Bibliografía y recursos recomendados