Вопросы программы вступительного экзамена в аспирантуру по специальности 25. 00. 04 Петрология, вулканология

Роль петрологии в решении геологических проблем, оценке рудоносности магматических и метаморфических формаций, в изучении месторождений полезных ископаемых. Методы изучения горных пород.

Физико-химические основы петрологии. Физико-химический анализ парагенезисов минералов. Расчеты равновесия реакций минералообразования. Экспериментальное и теоретическое моделирование процессов минералообразования; их содержание и назначение. Принцип дифференциальной подвижности компонентов. Диаграммы состав-парагенезис для магматических горных пород. Методы построения и анализа диаграмм состав – парагенезис. Принцип фазового равновесия.

Магматические системы. Однокомпонентные системы. Типы Т–Х диаграмм бинарных и тройных систем. Кристаллизация при отсутствии твердых растворов. Эвтектика. Конгруэнтное и инконгруэнтное плавление. Диаграммы кристаллизации при образовании твердых растворов с ограниченной и неограниченной растворимостью твердых фаз. Ликвация и ее петрогенетическое значение. Особенности диаграмм с летучими компонентами. Условия отделения летучих компонентов от расплава. Флюидно-магматическое взаимодействие. Метаморфические и метасоматические системы. Система минеральных фаций.

Физико-химические условия возникновения, существования и эволюции расплавов. Процессы дифференциации, ассимиляции, смешения и расслоения магматических расплавов и физико-химическое моделирование этих процессов, роль флюидов в процессах магматической дифференциации.

2. Магматические горные породы

Строение Земли: земная кора, мантия, ядро. Континентальная и океаническая кора. Температура и давление в пределах коры и верхней мантии. Астеносфера. Процессы магмообразования. Общие понятия о магме и ее месте в земной коре и мантии. Кислые, средние, основные, ультраосновные, щелочные и несиликатные магмы. Представления о месте магматических процессов в общей схеме развития Земли. Магматизм как индикатор геодинамических обстановок.

Причины разнообразия магматических горных пород, магматическая и кристаллизационная дифференциация, ее виды. Магматическое замещение, анатексис, палингенез, ассимиляция.

Химический и минеральный составы магматических горных пород и их взаимосвязь. Вариации содержания важнейших элементов в магматических горных породах. Породообразующие и малые элементы (элементы-примеси). Летучие составные части в магме и в горной породе, понятие о трансмагматических флюидах.

Методы обработки данных химических анализов горных пород. Дискриминационные петрохимические диаграммы. Методы изучения микроэлементного состава пород. Роль механизмов анатексиса, фракционирования и контаминации в формировании микроэлементного состава пород. Изотопно-геохимические методы изучения состава пород и оценки состава источников магматических расплавов. Методы изучения расплавных и флюидных включений. Возможности и ограничения методов, петрологические результаты и следствия.

Минералы магматических горных пород. Влияние давления и условий кристаллизации на минеральный состав магматических горных пород. Главные, второстепенные и акцессорные минералы. Вторичные минералы и их отличие от минералов, кристаллизовавшихся из расплава.

Структура и текстура горных пород. Их значение для суждения об условиях кристаллизации магматических горных пород и о последовательности выделения минералов. Структурно-текстурные различия плутонических и вулканических горных пород.

Принципы классификации магматических горных пород. Классификационное значение химизма, минерального состава и структуры.

Группа ультраосновных и ультрамметаморфических пород нормального ряда (дуниты, перидотиты, пироксениты, горнблендиты, меймечиты, коматииты, пикриты) и щелочного ряда (якупирангиты, мельтейгиты, ийолиты, уртиты, нефелиниты, лейцититы, кимберлиты, лампроиты).

Группа основных пород нормального ряда (габбро, нориты, троктолиты, анортозиты, базальты, долериты, жильные породы), субщелочного и щелочного рядов (тералиты, эссекситы, шонкиниты, тешениты, субщелочные и щелочные базальты, тефриты, жильные породы).

Группа средних пород нормального ряда (диориты, кварцевые диориты, андезиты, андезитобазальты, жильные породы), субщелочного и щелочного рядов (монцониты, сиениты, нефелиновые сиениты, латиты, трахиты, фонолиты, жильные породы).

Группа кислых пород нормального ряда (гранодиориты, плагиограниты, адамеллиты, граниты, дациты, риолиты, жильные породы), субщелочного и щелочного рядов (граносиениты, аляскиты, щелочные граниты, онгониты, трахириолиты, трахидациты, пантеллериты). несиликатные магматические породы.

Место вулканологии в системе наук о Земле. История развития вулканологии, роль советских и российских ученых. Связь вулканологии с фундаментальными естественными науками. Основные понятия вулканологии. Вулканизм как непременный фактор развития любой планеты.

Современный вулканизм. Географическое распределение и геоструктурное положение вулканов на планете Земля. Изменение состава вулканических продуктов в зависимости от геоструктурного положения вулканов.

Типы вулканов: стратовулканы, щитовые вулканы, кальдеры, шлаковые конусы, лавовые куполы, маары. Их происхождение. Интрузивные образования вулканических построек: дайки, некки, силлы, лакколиты, жерловые брекчии.

Извержения центрального типа, трещинные, ареальные; наземные, подводные. Связь характера извержений с составом пород вулканов. Вулканизм эффузивный, эксплозивный, экструзивный. Типы извержений вулканов: эффузивный – гавайский; эксплозивно-эффузивный - стромболианский, вулканский; эксплозивно-экструзивный: плинианский, пелейский, безымянский. Коэффициент эксплозивности и энергия вулканических взрывов. Показатель вулканической эксплозивности (VEI). Геологический эффект вулканизма. Методы количественных оценок продуктов извержений вулканов.

Продукты вулканизма: жидкие – лавы; твердые – пирокластические отложения; газообразные. Типы лав: гавайские, агломератовые, шаровые и т.д. Типы пирокластических образований: тефра, отложения пирокластических потоков, отложения пирокластических волн, пеплы облаков пирокластических потоков, отложения направленного взрыва. Генезис типов пирокластических образований, особенности формирования их отложений. Эоловая и конвективная гравитационные дифференциации пирокластического материала. Литификация пирокластических пород: туфы, вулканические брекчии. Осадочно-пирокластические образования: туффиты, туфобрекчии, туфоконгломераты, туфопесчаники.

Магматические очаги и их тектоническое положение. Магматические очаги по сейсмическим и гравиметрическим данным – современные представления. Экспериментальное и теоретическое моделирование магматических очагов под вулканами. Генезис базальтовых, андезитовых, дацитовых магм.

Петрология продуктов вулканизма: петрографические, петрогеохимические и петрогенетические особенности изверженных пород. Парагенезис минералов. Петрологические модели извержений вулканов.

Долгосрочный и краткосрочный прогнозы вулканических извержений. Опасность вулканических явлений: выпадение свежих пеплов на поверхность; извержение пирокластических потоков; формирование грязевых потоков; цунами, связанные с подводными извержениями; оползни на склонах вулканов; распространение вулканических газов. Карты вулканической опасности. Вулканическое районирование потенциально-опасных зон. Мониторинг вулканической активности.

Физическая вулканология. Основные понятия физической вулканологии. Экспериментальное и теоретическое моделирование вулканических процессов. Механизм вулканических извержений: эффузивных, эксплозивных, экструзивных. Механизм формирования отложений продуктов извержений вулканов: лав, пирокластических образований.

Перспективы развития вулканологии: создание новых методов исследования вулканологии, совершенствование аппаратурной и методической базы вулканологических исследований. Исследование вулканизма на других планетах (спутниках) Солнечной системы.

Гидротермальные системы вулканических областей. Термальные поля. Гейзеры. Кратерные озера: эволюция состава их вод. Отложения и минералы кратерных озер, гейзеров. Зональность изменения состава вмещающих пород и термальных вод. Субаквальные гидротермы. Гидротермы рифтовых зон. Рассолы глубинных впадин Красного моря. Формирование гидротермальных месторождений: каолиновых. Рудоносность вулканогенных термальных продуктов: проявления золота, серебра, ртути, мышьяка, бора и т.д. Использование геотермальных ресурсов для получения электроэнергии.

Палеовулканология. Интенсивность вулканизма в прошлые геологические эпохи. Эволюция вулканизма в истории Земли. Принцип актуализма и его роль в палеовулканологических реконструкциях. Палеомагнитные исследования вулканогенных пород. Отличия первичных продуктов извержений от переотложенного вулканогенного материала. Преобразования вулканических пород в процессе диагенеза и метаморфизма.

Общие черты пространственного и хронологического размещения древних вулканов. Проблема реконструкции глобального развития вулканической деятельности прошлого во времени и пространстве. Гомодромная и антидромная последовательности. Вулканы и климат.

Физические и физико-механические свойства продуктов извержений вулканов: лав, пирокластических отложений.

Глубинные интрузивы: масштабы, состав, структура и текстура. Взаимоотношения с вмещающими породами. Интрузивные тела малых и умеренных глубин. Проблема пространства. Заполнение магмой открытых полостей и магматическое замещение; проникновение магмы в ослабленные участки; диапиры. Зависимость формы интрузивного тела от тектонического положения. Взаимоотношения с вмещающими толщами. Освоение магмами вмещающих пород путем растворения, ассимиляции и магматического замещения. Дифференциация магм. Типы дифференциации: внутриочаговая (глубинная) и внутрикамерная. Расслоенные интрузивы и проблема их генезиса. Методы изучения и типы расслоенных комплексов.

Гранитные интрузивы. Условия образования и застывания гранитной магмы. Влияние общего литостатического давления и парциального давления летучих компонентов. Гетерогенность гранитоидов (аллохтонные и автохтонные). Гранитоиды различных геохимических типов. Внутреннее строение и вертикальная зональность гранитоидных интрузивных массивов. Методы оценки эрозионного среза интрузивного массива.

Массивы основных горных пород. Анортозиты, формы их залегания. Габбро платформенных чехлов. Тектоническое положение. Габбро-ультрабазитовые комплексы.

Интрузивные комплексы щелочных пород. Возраст и условия залегания. Калиевые и натровые ассоциации. Разделение по содержанию кремнекислоты и по коэффициенту агпаитности (нормальные, плюмазитовые и агпаитовые щелочные породы). Геохимическая специализация различных щелочных пород. Щелочно-ультраосновные комплексы; карбонатиты. Форма залегания. Глубинность. Зависимость состава горных пород карбонатитовых комплексов от глубинности.

Ультрабазиты, главные типы ассоциаций, их различия по условиям залегания. Взаимоотношения с вмещающими породами.

Жильные породы. Пегматиты и аплиты, их различия и условия залегания. Связь с материнскими породами. Пегматиты, их типы и особенности: редкометальные, слюдоносные, керамические, камерные пегматиты. Взаимоотношения с вмещающими породами. Полезные ископаемые, связанные с пегматитами. Лампрофиры.

Принципы формационного расчленения магматических горных пород. Понятия: магматическая формация, магматический комплекс, магматические формации как индикаторы тектономагматического развития подвижных областей. Классификация магматических формаций на петрологической и геолого-тектонической основе.

Процесс отделения флюидов от расплава. Значение магматического флюида и летучих составляющих вмещающих пород в контактных процессах и рудообразовании. Образование на последних этапах застывания магмы остаточного расплава-раствора и петрогенетическое значение последнего. Формирование остаточных рудных магм.

Специфическая приуроченность рудоносности к определенным типам горных пород. Использование интрузивных пород как полезного ископаемого – строительного материала, использование нефелиновых пород как глиноземистого сырья. Горные породы, как руды редких земель и редких металлов.

Метеориты: хондриты, железные метеориты, палласиты, мезосидериты и ахондриты. Астероиды. Представления о происхождении метеоритов и астероидов.

Горные породы Луны и сопоставление их с земными породами и ахондритами.

Общие представления о составе марсианского и венерианского грунтов. Общие представления о составе грунта других планет солнечной системы.

Петрография астроблем. Импактиты и признаки импактного стекла. Импактитовые брекчии. Минералы высокого давления в импактитах.

Тектиты и проблема их происхождения.