ПЕРВОЕ ВЫСШЕЕ ТЕХНИЧЕСКОЕ УЧЕБНОЕ ЗАВЕДЕНИЕ РОССИИ
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования
«НАЦИОНАЛЬНЫЙ МИНЕРАЛЬНО-СЫРЬЕВОЙ УНИВЕРСИТЕТ «ГОРНЫЙ»
Согласовано
_____________________________
Руководитель ООП по
направлению 130101
профессор Ю.Б. Марин
|
Утверждаю
___________________________
Зав. кафедрой МКП
профессор Марин Ю.Б.
|
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА
УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ
Петрология
Специальность: 130101 Прикладная геология
Специализация: Прикладная геохимия, петрология, минералогия
Квалификация (степень) выпускника: специалист
Составитель: доцент кафедры МКП Гульбин Ю.Л.
Санкт-Петербург
2012
1. Цели и задачи дисциплины:
Петрология – наука о происхождении магматических и метаморфических горных пород, одна из фундаментальных геологических наук, посвященная изучению эволюции вещества, слагающего верхние твердые оболочки Земли. В ее основе, наряду с данными полевых исследований и результатами лабораторных экспериментов, лежат современные физико-химические и геодинамические модели, раскрывающие главные закономерности строения, становления и размещения горно-породных тел в земных недрах.
Цель преподавания дисциплины – познакомить студентов с теоретическими основами и методами петрологических исследований, сформировать у них целостное представление о петрогенезисе, как совокупности процессов, ответственных за формирование пород и породных ассоциаций в литосфере и верхней мантии.
Задачи дисциплины: передать студентам знания о наиболее важных открытиях и проблемах современной петрологии; научить их применению специальных (петрохимических, физико-химических) методов для решения петрогенетических задач.
2. Место дисциплины в структуре ООП:
Курс «Петрология» входит в состав дисциплин профессионального цикла специальности «Прикладная геология» специализации «Прикладная геохимия, петрология, минералогия» и изучается в течение 7 семестра после прохождения курсов «Общая геология», «Минералогия», «Петрография», «Литология», «Общая геохимия», «Физико-химическое моделирование процессов».
Для освоения дисциплины обучающийся должен обладать устойчивыми знаниями по дисциплинам математического и естественнонаучного цикла (математике, физике, химии, общей геологии, общей геохимии) и профессионального цикла (минералогии, петрографии, физико-химическому моделированию).
3. Требования к результатам освоения дисциплины:
Процесс изучения дисциплины направлен на формирование следующих компетенций:
ОК-1, ОК-2, ОК-3, ОК-9, ОК-12, ОК-21, ПК-2, ПК-4, ПК-6, ПК-8, ПК-21, ПК-22, ПК-23, ПК-24, ПК-25, ПСК-4.1, ПСК-4.2, ПСК-4.3, ПСК-4.4.
В результате изучения дисциплины студент должен:
Знать: базовые петрологические концепции (модели плавления, модели дифференциации магм, принцип метаморфических фаций, основы теории метасоматической зональности и др.); главные геодинамические обстановки магматизма и метаморфизма; условия образования горных пород разного генезиса; физико-химические закономерности магматических, метаморфических и метасоматических процессов, пространственно-временные закономерности распределения магматических и метаморфических пород.
Уметь: анализировать равновесия в магматических и метаморфических системах с помощью физико-химических диаграмм, выполнять петрохимические пересчеты (методом CIPW и атомно-объемным методом), строить и интерпретировать вариационные диаграммы, оценивать условия метаморфизма с помощью минеральных термометров, барометров и фугометров.
Владеть: понятийной базой и методологией петрологических исследований.
Иметь представление: о методах физико-химического моделирования в петрологии.
4. Объем дисциплины и виды учебной работы
Общая трудоемкость дисциплины составляет 4 зачетные единицы.
Вид учебной работы
|
Всего часов
|
Семестры
|
7
|
|
|
|
Аудиторные занятия (всего)
|
68
|
68
|
|
|
|
В том числе:
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
Лекции
|
51
|
51
|
|
|
|
Практические занятия (ПЗ)
|
0
|
0
|
|
|
|
Семинары (С)
|
0
|
0
|
|
|
|
Лабораторные работы (ЛР)
|
17
|
17
|
|
|
|
Самостоятельная работа (всего)
|
76
|
76
|
|
|
|
В том числе:
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
Курсовой проект (работа)
|
0
|
0
|
|
|
|
Расчетно-графические работы
|
0
|
0
|
|
|
|
Реферат
|
0
|
0
|
|
|
|
Другие виды самостоятельной работы:
|
|
|
|
|
|
Работа с эталонными коллекциями
|
0
|
0
|
|
|
|
Работа с литературой
|
76
|
76
|
|
|
|
Вид промежуточной аттестации (зачет, экзамен)
|
экзамен
|
экзамен
|
|
|
|
Общая трудоемкость час
зач. ед.
|
144
|
144
|
|
|
|
4
|
4
|
|
|
|
5. Содержание дисциплины
5.1. Содержание разделов дисциплины
№ п/п
|
Наименование раздела дисциплины
|
Содержание раздела
|
1
|
Введение. Петрология, предмет и методы исследований.
|
Введение. Предмет петрологических исследований. Методы исследований. Теоретическая и экспериментальная петрология. Роль В.М.Гольшмидта, Н.Л.Боуэна, Д.С.Коржинского и других ученых в становлении петрологии.
Глубинное строение Земли. Океаническая кора, континентальная кора, литосфера, астеносфера, верхняя мантия (вещественный состав и свойства). Геотермический и геобарический градиенты. Источники эндогенного тепла. Тепловая конвекция в верхней мантии и литосфере. Тектоника плит. Геодинамические обстановки магматизма и метаморфизма (зоны спрединга, субдукции, коллизии, рифтинга). Магматизм и метаморфизм в истории Земли.
|
2
|
Происхождение и эволюция магм.
|
Понятие о магме. Свойства магм. Летучие компоненты магм. Растворимость воды в силикатном расплаве.
Равновесия в магматических системах. Диаграммы плавкости. Ликвидус и солидус. Фазовые соотношения в бинарных системах при  атм. Эвтектическая система (Di—An). Система с инконгруэнтно плавящимся промежуточным соединением (Fo—SiO2). Система с непрерывным твердым раствором (Ab—An).
Равновесная и фракционная кристаллизация. Тройные системы с эвтектикой, котектикой и перитектикой (Fo—Di—An, Di—An—Ab, Fo—An—SiO2). Влияние литостатического и водного давления на температуру ликвидуса в двойных и тройных системах (Di—An, Ab—Or, Qtz—Ab—Or).
Зарождение магм. Частичное плавление и его причины (нагрев, декомпрессия, дегидратация). Степень плавления. Миграция расплавов и формирование магматических очагов.
Подъем магм и его механизмы. Избыточное давление магм. Трещинные интрузии и магматические диапиры. Скорость и высота подъёма. Экструзии, эффузии и эксплозии.
Эволюция состава магм. Дифференциация магм. Факторы дифференциации. Кристаллизационная дифференциация. Ряды Боуэна. Эманационная дифференциация. Ликвация. Смешение магм. Ассимиляция и контаминация.
|
3
|
Происхождение основных и ультраосновных пород.
|
Типы базальтов (MORB, OIB, IAB, CFB). Горячие точки и мантийные плюмы. Родоначальные магмы. Глубина магмогенерации. Мантийные включения в базальтах. Фазовые переходы в верхней мантии. Плагиоклазовые, шпинелевые и гранатовые перидотиты. Примитивная, деплетированная и обогащенная мантия. Равновесное и фракционное плавление мантийных пород на разных глубинах. Влияние летучих и некогерентных компонентов на состав расплава.
Кристаллизационная дифференциация базальтовых магм. Формирование магматических серий. Дифференциаты и кумулаты. Расслоенные интрузии и механизмы их формирования. Происхождение анортозитов. Тренды дифференциации (толеитовый и известково-щелочно- базальтовый).
Ультраосновные магмы. Происхождение пикритов и коматиитов. Протрузии и происхождение альпинотипных перидотитов.
|
4
|
Происхождение средних и кислых пород.
|
Магматизм островных дуг. Вулканические серии (низко-, умеренно-, высококалиевые, шошонитовые). Дегидратация субдуцирующей океанической коры. Формирование мантийного клина. Гидратированная мантия. Модели генезиса андезитовых магм. Частичное плавление лерцолитов в присутствии воды. Частичное плавление амфиболитов и эклогитов. Дифференциация высокоглиноземистой базальтовой магмы. Гибридные магмы.
Магматизм активных континентальных окраин. Формирование низкокалиевых гранитовых магм в нижней континентальной коре. Происхождение тоналитов и трондьемитов. Происхождение игнимбритов. Происхождение серых гнейсов (тоналит-трондьемит-гранодиоритовой ассоциации архея).
Внутриконтинентальный орогенный магматизм. Формирование умеренно- и высококалиевых гранитовых магм в верхней континентальной коре. Анатексис. Недосыщенные и насыщенные водой гранитовые расплавы. Автохтонные и аллохтонные магмы. Рециклинг. Корово-мантийные и коровые граниты (I-типа и S-типа). Дифференциация гранитовых магм. Происхождение литий-фтористых гранитов и онгонитов. Происхождение пегматитов.
Анорогенный магматизм. Глубинный щелочной метасоматоз корового протолита. Граниты A-типа. Происхождение щелочных (агпаитовых) гранитов. Происхождение чарнокитов. Происхождение гранитов-рапакиви.
|
5
|
Происхождение щелочных и щелочно-ультраосновных пород.
|
Магматизм зон внутриконтинентального рифтинга. Бимодальные серии. Модели генезиса щелочных магм. Дифференциация субщелочных базальтовых магм. Контаминация. Плавление метасоматизированной мантии. Дифференциация щелочных магм. Происхождение карбонатитов. Происхождение кимберлитов и лампроитов.
|
6
|
Природа метаморфизма.
|
Понятие о метаморфизме. Факторы метаморфизма. Метаморфические флюиды. Протолит. Типы метаморфизма.
Ступени метаморфизма. Метаморфические зоны. Изограды. Индекс-минералы. Геодинамические режимы метаморфизма. PT градиент и фациальные серии метаморфических пород.
Механизмы метаморфизма. Статическая рекристаллизация. Гранобластез. Порфиробластез. Кристаллобластический ряд Бекке. Роль диффузии при метаморфизме. Межгранулярная и внутрикристаллическая диффузия. Зональные минералы. Реакционные структуры. Динамическая рекристаллизация. Диффузионный крип. Кливаж течения. Прото-, син- и посткинематическая структуры. Метаморфическая дифференциация.
|
7
|
Метаморфические реакции.
|
Типы метаморфических реакций. Обменные реакции и реакции смещенного равновесия. Правило фаз. Моновариантные и дивариантные реакции. Твёрдофазовые реакции и реакции с участием летучих компонентов. Реакции полиморфного превращения (Qtz—Coe—Sti, Cal—Arg, And—Ky—Sill). Реакции распада твердого раствора (Ab—Ort). Реакции с участием минералов постоянного состава (Jd + Qtz = Ab, Grs + Qtz = An + 2Wo). Реакции с участием минеральных твердых растворов (Cpx + Qtz = Pl, Py + Ann = Alm + Phl, 3Pl = Grt + 2Sill + Qtz). Минеральные геотермометры и геобарометры. Реакции дегидратации (Ms + Qtz = Als + Kfs + H2O, Chl + Qtz = Grt + H2O). Реакции декарбонатизации (Cal + Qtz = Wo + CO2). Влияние парциального давления H2O и СО2 на стабильность минеральных фаз. Реакции с участием O2. Кислородные буферы. Механизмы фазовых реакций. Кинетика метаморфической кристаллизации. Переступание через равновесие. Зависимость скорости реакций от температуры и содержания летучих компонентов.
|
8
|
Фации метаморфизма.
|
Минеральные парагенезисы. Парагенетические диаграммы. ACF и AKF диаграммы Эскола. AFM диаграмма Томпсона. Учение о метаморфических фациях. Геометрический анализ фазовых равновесий. Петрогенетические сетки.
Схемы фаций. Фации контактового метаморфизма и регионального метаморфизма. Ряды фаций умеренного и высокого давления. Низкотемпературные фации (цеолитовая, пренит-пумпеллиитовая, лавсонитовая). Зеленосланцевая, амфиболитовая, гранулитовая фации. Глаукофансланцевая, эклогитовая фации. Фации альбит-эпидотовых, роговообманковых, пироксеновых роговиков, санидинитовая. Наиболее важные минеральные равновесия в метапелитах и метабазитах. Флюидный режим метаморфизма различных фаций. Фации сверхвысоких температур и давлений.
|
9
|
Эволюция метаморфизма.
|
Метаморфизм на границах плит. Метаморфизм зон спрединга. Метаморфизм зон субдукции. Парные метаморфические пояса. Фациальные серии высокого давления (глаукофансланцевая). Фациальные серии умеренного и низкого давления (кианит-силлиманитовая и андалузит-силлиманитовая). Эволюция орогенов и PT траектории. Изучение зональности в гранатах и оценка изменения температуры и давления в ходе метаморфической кристаллизации. Продолжительность метаморфических событий.
|
10
|
Метасоматоз.
|
Понятие о метасоматозе. Дифференциальная подвижность компонентов. Инертные и вполне подвижные компоненты. Гидротермальные растворы. Теория метасоматической зональности. Метасоматическая колонка. Правило постоянства объема при метасоматозе. Инфильтрационный и диффузионный метасоматоз. Фильтрационный эффект. Волна кислотных компонентов. Кислотный метасоматоз. Биметасоматоз. Основной метасоматоз. Щелочной метасоматоз. Метасоматические формации. Метасоматоз в литосфере. Трансмагматические флюиды. Метасоматоз и гранитизация. Мантийный метасоматоз.
|
5.2 Разделы дисциплины и междисциплинарные связи с обеспечиваемыми (последующими) дисциплинами
№ п/п
|
Наименование обеспе-чиваемых (последующих) дисциплин
|
№ № разделов данной дисциплины, необходимых для изучения обеспечиваемых (последующих) дисциплин
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
6
|
7
|
8
|
9
|
10
|
1
|
Прикладная геохимия
|
+
|
+
|
+
|
+
|
+
|
+
|
+
|
+
|
+
|
+
|
2
|
Промышленные типы месторождений полезных ископаемых
|
|
+
|
+
|
+
|
+
|
|
+
|
+
|
|
+
|
3
|
Поисковая минералогия
|
|
|
+
|
+
|
+
|
|
|
|
+
|
+
|
4
|
Основы формационного анализа
|
+
|
+
|
+
|
+
|
+
|
+
|
+
|
+
|
+
|
+
|
5
|
Спецгеокартирование
|
+
|
+
|
+
|
+
|
+
|
+
|
+
|
+
|
+
|
+
|
5.3. Разделы дисциплин и виды занятий
№ п/п
|
Наименование раздела дисциплины
|
Лекц.
|
Практ.
зан.
|
Лаб.
зан.
|
Семин
|
СРС
|
Все-го
час.
|
1
|
Введение. Петрология, предмет и методы исследований.
|
4
|
|
|
|
4
|
8
|
2
|
Происхождение и эволюция магм.
|
6
|
|
4
|
|
8
|
18
|
3
|
Происхождение основных и ультраосновных пород
|
6
|
|
4
|
|
8
|
18
|
4
|
Происхождение средних и кислых пород.
|
6
|
|
3
|
|
8
|
17
|
5
|
Происхождение щелочных и щелочно-ультраосновных пород.
|
4
|
|
|
|
8
|
12
|
6
|
Природа метаморфизма.
|
4
|
|
|
|
8
|
14
|
7
|
Метаморфические реакции.
|
6
|
|
|
|
8
|
12
|
8
|
Фации метаморфизма.
|
6
|
|
2
|
|
8
|
16
|
9
|
Эволюция метаморфизма.
|
5
|
|
2
|
|
8
|
15
|
10
|
Метасоматоз.
|
4
|
|
2
|
|
8
|
14
|
6. Лабораторный практикум:
№ п/п
|
№ раздела дисциплины
|
Наименование лабораторных работ
|
Трудо-емкость
(час.)
|
1
|
2
|
Равновесия в магматических системах. Построение и интерпретация диаграмм плавкости.
|
4
|
2
|
3
|
Петрохимические пересчеты (методом CIPW). Пересчет химического состава базальтов на нормативные содержания минералов и уточнение типа базальтовых пород на основе тетраэдра Йодера-Тилли.
|
2
|
3
|
4
|
Кристаллизационная дифференциация. Построение и интерпретация вариационных диаграмм.
|
3
|
4
|
3
|
Моделирование фазовых равновесий в магматических системах. Знакомство с программой КОМАГМАТ
|
2
|
5
|
8
|
Моделирование фазовых равновесий в метаморфических системах. Построение PT псевдосечений. Знакомство с программой THERMOCALC.
|
2
|
6
|
9
|
Оценка условий метаморфизма. Использование минеральных равновесий для расчета температуры, давления и активности водного флюида в ходе метаморфизма.
|
2
|
7
|
10
|
Привнос-вынос компонентов при метасоматозе. Расчет баланса вещества атомно-объемным методом.
|
2
|
7. Практические занятия (семинары): не предусмотрены.
8. Примерная тематика курсовых работ: не предусмотрены.
9. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины:
а) основная литература
Арискин А.А., Бармина Г.С. Моделирование фазовых равновесий при кристаллизации базальтовых магм. М.: Наука, МАИК «Наука/Интерпериодика», 2000.
Бушмин С.А., Глебовицкий В.А. Схема минеральных фаций метаморфических пород // ЗРМО. 2008. N 2.
Граменицкий Е.Н., Котельников А.Р., Батанова А.М. Щекина Т.И., Плечов П.И. Экспериментальная и техническая петрология. М.: Научный мир, 2000.
Маракушев А.А., Бобров В.А. Метаморфическая петрология. М.: МГУ, 2005.
Петрография и петрология магматических, метаморфических и метасоматических горных пород / М.А.Афанасьева, Н.Ю.Бардина, О.А.Богатиков и др. Под ред. В.С.Попова и О.А.Богатикова. М.: Логос, 2001.
Best M.G. Igneous and Metamorphic Petrology. Blackwell Science Ltd., 2003.
б) дополнительная литература
Вернон Р.Х. Метаморфические процессы. Реакции и развитие микроструктуры. М.: Недра, 1980.
Винклер Г. Генезис метаморфических пород. М.: Недра, 1979.
Ефремова С.В., Стафеев К.Г. Петрохимические методы исследования горных пород. Справочное пособие. М.: Недра, 1985.
Кокс К.Г., Белл Дж.Д., Панкхерст Р.Дж. Интерпретация изверженных пород. М.: Недра, 1982.
Коржинский Д.С. Теория метасоматической зональности. М.: Наука, 1982.
Кориковский С.П. Фации метаморфизма метапелитов. М.: Наука, 1979.
Марин Ю.Б. …
Мэйсон Р. Петрология метаморфических пород. М.: Мир, 1981.
Мюллер Р., Саксена С. Химическая петрология. М.: Мир, 1980.
Перчук Л.Л. Термодинамический режим глубинного петрогенеза. М.: Наука, 1973.
M.Wilson. Igneous Petrogenesis. A Global Tectonic Approach. Springer, 1989.
в) программное обеспечение: электронные таблицы Exсel© Microsoft© , специализированные программы (КОМАГМАТ, THERMOCALC и др.).
г) базы данных, информационно-справочные и поисковые системы: ресурсы Интернет.
10. Материально-техническое обеспечение дисциплины:
Для лабораторных работ используются специализированные аудитории (компьютерные классы), оснащенные необходимым программным обеспечением.
11. Методические рекомендации по организации изучения дисциплины:
Для проведения лабораторных и используются учебные задания, содержащие типичные примеры петрогенетических задач, которые решаются с помощью петрохимических и физико-химических методов
_____________________________________________________________________________
Разработчики:
кафедра МКП СПГГУ доцент Гульбин Ю.Л.
Эксперты:
____________________ ___________________ _________________________
(место работы) (занимаемая должность) (инициалы, фамилия)
Достарыңызбен бөлісу: |
