Специальность 25.00.04 - петрология, вулканология

1.3.4.Специальность 25.00.04 - петрология, вулканология

Настоящая программа основана на разделах геологии, исследующих минеральный и химический состав, структуры, текстуры, фациально-формационное положение и происхождение эндогенных горных пород, а также на методах геохимических, минералогических, петрографических и физико-химических исследований этих пород.

Программа также учитывает основные положения программы-минимум кандидатского экзамена по специальности 25.00.04 «петрология, вулканология», разработанной экспертным советом Высшей Аттестационной Комиссии (ВАК) Министерства науки и образования Российской Федерации по наукам о Земле.
Введение

Предмет петрологии – науки о горных породах, и ее задачи. Петрология как связующее звено между геохимическими и историко-геологическими науками. Методы и разделы петрологии. Петрография и петрология.

Краткие сведения об истории развития петрологии. Значение работ русских петрографов Санкт-Петербургского университета.

Особенности современного этапа развитии петрологии. Значение петрологических исследований в решении теоретических и практических проблем геологии. Петрология и тектоника литосферных плит.

1. Изучение кристаллооптических свойств минералов в петрографических шлифах.

Поляризационный микроскоп. Петрографические препараты – шлифы. Петрографический метод и его значение в изучении горных пород.

Исследования минералов при одном поляризаторе и в скрещенных николях. Оценка показателей преломления в шлифах. Разделение минералов по показателям преломления на группы Лодочникова.

Формы развития минералов. Спайность и ее выражение в шлифе. Отличие пинакоидальной спайности от призматической. Включения в минералах. Вторичные изменения.

Отличия изотропных минералов от анизотропных. Определения силы двупреломления минералов. Аномальные интерференционные окраски.

Характер погасания минералов. Определение углов погасания и знака удлинения минералов. Особенности погасания. Двойники и зональность.

Исследования минералов в сходящемся свете (коноскопия). Выбор главных разрезов с учетом силы двупреломления. Определение осности и оптического знака. Оценка угла оптических осей.

Основные представления физической химии и построение физико-химических диаграмм. Системы, фазы, компоненты, интенсивные и экстенсивные параметры состояния системы. Правило фаз Гиббса и его значение в изучении минералообразования. Полиморфизм. Главные типы кристаллизации в бинарных системах: Эвтектика, системы с химическими соединениями (конгруэнтными и инконгруэнтными), твердые растворы ограниченной и неограниченной смесимости. Представление о тройных системах и особенностях их кристаллизации. Значение физико-химического анализа в изучении минералов и горных пород.

Зависимости физических (кристаллооптических) свойств минералов от химического состава, кристаллической структуры и условий образования. Диаграммы «свойство-состав» и их значение для изучения породообразующих минералов. Классификация минералов по кристаллоптическим свойствам и строению.

А. Изотропные минералы и вещества: опал, флюорит, лейцит, группа содалита, группа граната, группа шпинели, вулканические стекла.

Б. Оптически одноосные минералы: нефелин, канкринит, мелилит, группа карбонатов, группа скаполита, турмалин, апатит, кварц и модификации SiO_2, циркон, касситерит, рутил, шеелит.

В. Оптически двуосные минералы. Минералы каркасного строения. Группа полевых шпатов и их значение в классификации горных пород. Щелочные (К-Na) полевые шпаты: санидин, ортоклаз, микроклин. Пертиты. Кристаллооптические свойства и особенности состава «высоких», «промежуточных» и «низких» модификаций K-Na полевых шпатов. Особенности кристаллизации при различных Р_н2о

Плагиоклазы. Кристаллизация в равновесных и неравновесных условиях. Зональность как показатель условий формирования. Методы определения плагиоклазов.

Минералы слоистого строения: каолинит, пирофиллит, тальк, серпентины, хлориты, мусковит, флогопит, биотиты.

Минералы ленточного строения. Амфиболы ромбические и моноклинные. Главные типы амфиболов и методы их определения.

Минералы цепочечного строения. Пироксены ромбические и моноклинные. Методы определения. Волластонит.

Минералы островного строения (с типом радикала [SiO₄]^4- и [Si₂O₇]^6- и другие. Группа оливина. Диаграмма свойство-состав для ряда фаялит-форстерит. Группа эпидота, сфен, группа дистена, ставролит, кордиерит.

Г. несиликатные минералы: барит, гипс, ангидрит и др.

Типичные парагенезисы минералов магматических, осадочных и метаморфических пород, различных фациальных серий. Представление об определении условий образования горных пород по сосуществующим минералам. Минеральные геотермобарометры и их значение.

Геологические процессы и формирование горных пород. Общая генетическая классификация горных пород.

Петрофизические (магнитные, плотностные, упругие, электрические, радиоактивные) свойства горных пород и причины их вариаций. Значение петрофизических исследований в решении геологических задач.

Магматические горные породы.

1. Магматические расплавы и их физико-химические свойства. Главные химические элементы магм (петрогенные окислы). Летучие компоненты в магматических расплавах. Магмы и горные породы. Интрузивные (плутонические) и эффузивные (вулканические) породы. Пирокластические и вулканогенно-осадочные породы, вулканические пеплы, тефра и туфы.

2. Формы залегания магматических горных пород. Генетическая классификация интрузивных тел по Г. Клоссу и А.А. Полканову. Главные морфологические типы интрузивных тел стабильных областей (кратогенов) и подвижных зон (орогенов). Механизмы интрузии магмы. Формы залегания вулканических пород.

3. Структуры и текстуры магматических пород. Основные определения. Разделение структур по степени кристалличности, размерам и форме составных частей породы. Полнокристаллические, неполнокристаллические, пирокластические структуры.

Главные типы полнокристаллических и неполнокристаллических структур. Физико-химические свойства магматических расплавов и их значение в формировании структур. Принцип Розенбуша. Соотношение термодинамического и генетического факторов в генезисе структур магматических пород.

Разделение структур по степени сплошности пород и расположению их составных частей в пространстве. Директивные структуры и их значение для определения формы залегания и внутреннего строения магматических тел. Представление о прототектонике и структурном анализе магматических тел. Трещины и типы отдельности магматических пород и их соотношения с прототектоникой.

4. Химический и минеральный состав магматических пород. Соотношения между главными петрогенными окислами и их выражение в минеральном составе. Салические (лейкократовые) и мафические (меланократовые) минералы.

Ультраосновные, основные, средние, кислые породы и особенности их минерального состава. Минералы-индикаторы недосыщенных, насыщенных и пересыщенных кремнеземом пород. Щелочные породы и минералогические критерии их выделения. Петрохимические коэффициенты и диаграммы. Принципы петрохимических пересчетов.

5. Систематика магматических пород. Минеральный состав как основа классификации. Главные и второстепенные породообразующие минералы. Типоморфные (кардинальные) минералы. QAPF – классификация магматических пород на основе количественных соотношений лейкократовых минералов. Меланократовые минералы и цветной индекс пород.

Современные петрохимические классификации вулканических пород основанные на соотношении «сумма щелочей – кремнезем». Породы нормального ряда щелочности (известково-щелочные), умеренно-щелочные (щелочно-известковые) и щелочные породы. Индекс Пикока.

Терминология и номенклатура. Группы, семейства, виды и разновидности магматических пород.

Полевые номенклатуры магматических пород на основе приближенного минерального состава.

Систематика пирокластов.

6. Обзор магматических горных пород.

6А. Породы ультраосновного состава. Перидотиты, коматииты, пикриты. Кимберлиты, лампроиты и проблемы генезиса алмазов.

6Б. Породы основного и среднего состава. Габброиды и диориты, базальты и андезиты. Толеитовые, высокоглиноземистые, щелочные базальты и их минералого-петрографические особенности. Высокомагнезиальные андезиты (бониниты). Геодинамические обстановки образования базальтов, океанические и континентальные базальты. Монцониты, сиениты и трахиты. Лампрофиры.

6В. Породы кислого состава. Граниты, адамеллиты, гранодиориты. Гранитоиды нормального ряда и гранитоиды, пересыщенные глиноземом. Дациты и риолиты. Игнимбриты. Плагиоклазовые граниты (тоналиты и трондьемиты) и их вулканические аналоги. Щелочные граниты и риолиты.

Современные генетические классификации гранитоидов. Граниты М-, I-, S-, А- типов, их признаки и геодинамические обстановки формирования.

6Г. Щелочные фельдшпатоидные породы. Фельдшпатоидные сиениты - фонолиты. Фельдшпатоидные габброиды – базаниты. Бесполевошпатовые фельдшпатоидные породы (мельтейгиты, ийолиты – нефелиниты). Мелилитовые породы. Карбонаты.

7. Вопросы генезиса магматических пород. Естественные ряды, магматические ассоциации и серии. Источники магм в коре и верхней мантии. Первичные, родоначальные и производные магмы. Факторы магматической эволюции. Реакционный принцип Боуэна и кристаллизационная дифференциация. Значение других петрогенетических процессов (ликвация, смешение магм, ассимиляция, эманационная дифференциация и др.).

8.Представление о магматических формациях и комплексах. Принципы выделения магматических комплексов при средне- и крупномасштабном геокартировании.

Особенности магматизма на ранних этапах развития Земли. «Серые» гнейсы архея. Магматические ассоциации гранит-зеленокаменных поясов раннего докембрия.

Элементы геодинамического анализа магматических образований. Главнейшие магматические ассоциации в зонах расхождения и схождения литосферных плит: магматизм океанических хребтов, островных дуг, активных континентальных окраин и зон коллизии. Внутриплитный магматизм «горячих точек».

9. Магматизм и рудообразование. Летучие компоненты в магматических системах. Поведение металлов в системах расплав-кристалл-флюид. Сродство металлов к различным компонентам магматического флюида. Представление о металлогенической специализации магматических комплексов. Рудно-магматические системы и их примеры.
III. Метаморфические и метасоматические породы.

Факторы и типы метаморфизма. Общая классификация метаморфических процессов и пород. Граничные условия метаморфизма. Метаморфизм и диагенез. Метаморфизм и магматизм. Основные направления в учении о метаморфизме: историко-геологическое, петрогенетическое (минералого-парагенетическое) и др.

Вещественный состав метаморфических пород. Пара- ортопороды. Химические и минеральные превращения. Метаморфизм и метасоматоз. Методы реставрации исходных пород. Особенности формирования структуры метаморфических пород. Бластез и кристаллобластические структуры. Представления о кристаллобластических рядах. Значение реликтовых структур.

Автометаморфизм. Физико-химические предпосылки проявления автометаморфизма и его стадии. Постериорные минералы, реакционные каймы, полиморфные превращения, пертиты. Постмагматические гидротермальные изменения пород: амфиболизация, эпидотизация, хлоритизация, альбитизация и др. Псевдоморфизм. Автометасоматоз. Автометаморфизм и рудообразование.

Контактный термальный метаморфизм. Геологические условия проявления. Контактовые ореолы. Соотношения минеральных ассоциаций с составом исходных пород. Классы роговиков по Гольдшмидту.

Представление о диаграммах состав-парагенезис. Термические градиенты и контактово-метаморфическая зональность. Концепция метаморфической фации. Фации контактового метаморфизма.

Деформация горных пород. Упругая, хрупкая и пластическая деформация. Дробление и трение скольжения. Дислокационный метаморфизм. Катаклазиты и милониты.

Пластическая деформация и кристаллобластез. Роль температуры и флюида. Ориентировка кристаллического агрегата в условиях тектонических напряжений. Кливаж течения, кристаллизационная сланцеватость. Текстуры метаморфических пород, образованных в условиях стресса. Главные типы тектонитов. Представление о микроструктурном и структурно-геометрическом анализе.

Региональный (динамотермальный) метаморфизм. Геологические и термодинамические условия проявления регионального метаморфизма. Фактор времени. Соотношение со складчатостью и магматизмом. Зоны прогрессивного метаморфизма. Понятие изограды. Соотношения ассоциаций минералов с химическим составом исходных пород. Роль температуры и давления. Некоторые критические равновесия. Полиморфизм андалузит – дистен – силлиманит. Фации регионального метаморфизма и их номенклатура. Метаморфические фации низкого, среднего и высокого давления (серии фаций Миясиро). Представление о петрогенетической сетке.

Ультраметаморфизм. Коровой анатексис и его термодинамические условия. Мигматиты, их генетические и морфологические типы. Мигматизация и гранитный диапиризм. Рудогенерирующая роль ультраметаморфизма.

Метаморфизм и ультраметаморфизм в геологической истории. Метаморфические процессы в различных стадиях плейттектонического цикла. Концепция парных метаморфических поясов, зонального метаморфизма и метаморфизма океанического дна.

Метасоматиты. Диффузионный и инфильтрационный метасоматоз. Понятие о дифференциальной подвижности компонентов, метасоматической зональности и метасоматической колонке. Значение работ Д.С. Коржинского. Основные типы метасоматитов: фениты, скарны, грейзены, березиты, алюмокварциты, пропилиты. Проблема гранитизации. Глубинный мантийный метасоматоз. Метасоматоз как рудогенный процесс. Взаимодействие поверхностной гидротермальной системы и магматических производных.

1. 
   Саранчина Г.М. Породообразующие минералы. Методика определения кристаллооптических констант, характеристика минералов. СПб., 1998.
   
2. 
   Даминова А.М. Породообразующие минералы. М., 1964.
   
3. 
   Лодочников В.Н. Главнейшие породообразующие минералы. М., 1974.
   
4. 
   Кочурова Р.Н. Основы практической петрографии. Л., 1977.
   

1. 
   Петрография и петрология магматических, метаморфических и метасоматических горных пород. Под ред. В.С. Попова, О.А. Богатикова. М., 2001.
   
2. 
   Вильямс Х., Тернер Ф., Гильберт Ч. Петрография (Введение в изучение горных пород в шлифах) Книги 1 и 2. М., 1985.
   
3. 
   Ле Ба М, Штрекайзен А.Л. Систематика магматических горных пород МСГН.//Записки ВМО, 1991, №4, с. 1-20.
   
4. 
   Мейсон Р. Петрология метаморфических пород. М., 1981.
   
5. 
   Саранчина Г.М., Шинкарев Н.Ф. Петрология магматических и метаморфических пород. Л., 1973.
   

1. 
   Винклер Г. Генезис метаморфических пород. М., 1979.
   
2. 
   Добрецов Н.Л. Глобальные петрологические процессы. М., 1981.
   
3. 
   Петрография. Книги I, II, III. Изд-во МГУ, М., 1976, 1981, 1986 г.г.
   
4. 
   Татарский В.А. Кристаллооптика и иммерсионный метод исследования минералов. Л., 1965.
   
5. 
   Трегер В.Е. Таблицы для оптического определения породообразующих минералов. М., 1969.