Все о геологии Геовикипедия 
wiki.web.ru 
   
 Все о геологии  Конференции: Календарь / Материалы  Каталог ссылок    Словарь       Форумы        В помощь студенту     Последние поступления
Статьяnstab-mainСтатья ОбсуждениеtalkОбсуждение Просмотр  

Геологический факультет МГУ:Основы физической геохимии

Геологический факультет МГУ, кафедра геохимии, тел. 939-25-59.

Курс читается в 5-ом семестре для студентов геохимического цикла Геологического Факультета МГУ.
Автор курса - акад. РАН, проф., д.г.-м.н. Жариков Вилен Андреевич.
Лектор курса - проф., д.г.-м.н. Яковлев Олег Иванович, доц., к.г.-м.н. Бычков Андрей Юрьевич.
Семинары проводят- н.с. Назьмова Галина Николаевна, доц., к.г.-м.н. Бычков Андрей Юрьевич, д.г.-м.н.,ведущ.науч.сотр Луканин Олег Александрович,науч.сотр. Николаев Георгий Сергеевич.
Объем курса - 80 часов, лекции - 48 часов, лабораторные занятия - 32 часа.
Форма контроля: Коллоквиумы, контрольные работы и прием домашних заданий по разделам курса; курс завершается экзаменом.

Содержание

Аннотация

Излагаются основные подходы к исследованию природных объектов и геохимических процессов физико-химическими методами (физико-химический анализ парагенезисов, физико-химические расчеты, экспериментальное и теоретическое моделирование). Приводятся основные понятия и законы термодинамики, даются методики расчета и построения диаграмм состояния, принципы анализа геохимических систем с использованием фазовых диаграмм, рассматриваются методы термодинамических расчетов и принципы моделирования геохимических процессов.

На практических занятиях рассматриваются методики и способы решения практических задач, анализируются домашние задания. По курсу необходимо решить 18 графических и расчетных заданий.

Содержание курса

Введение

Предмет и методы: физико-химический анализ парагенезисов, физико-химические расчеты, зкспериментальное и теоретическое моделирование - их содержание и назначение. Принцип дифференциальной подвижности компонентов.

Основы термодинамики природных систем

Основные понятия термодинамики: параметры, компоненты, фазы, системы. Первое и второе начала термодинамики. Термодинамические потенциалы простых систем. Условия равновесия термодинамических систем. Системы с вполне подвижными компонентами, их физический смысл. Термодинамические потенциалы систем с вполне подвижными компонентами.
Правила фаз Гиббса и Коржинского. Уравнение смещенного равновесия: вывод из него уравнений Клаузиса - Клайперона, закона действующих масс и других термодинамических соотношений.

Физико-химический анализ парагенезисов

Типы и назначение диаграмм, применяемых в физико-химической петрологии. Методы графического изображения составов минералов и пород. Диаграммы состав-парагенезис. Понятие о парагенезисе и минеральной фации. Разделение компонентов при графическом анализе. Методы построения и анализ диаграмм состав-парагенезис. Примеры диаграмм состав-парагенезис. Понятие о поверхности термодинамического потенциала и ее использование в графическом анализе. Типы и принтеры Т-Х диаграмм бинарных и тройных конденсированных систем: диаграммы с простой эвтектикой, с конгруэнтным и инконгруэнтным плавлением, диаграммы с неограниченной и ограниченной растворимостью твердых фаз. Приложение правила фаз. Влияние различных факторов на плавление минералов и строение диаграмм плавности. Диаграммы зависимости минерального состава и парагенезисов от интенсивных параметров: mj-mk, T-P, Eh-pH и т.д. Топология (структура) диаграмм, приложение правила фаз. Методы расчета и построения. Анализ диаграмм, их значение. Понятие о мультисистемах, расчет и построение многопучковых диаграмм состояния мультисистем. Диаграмма химических потенциалов mS2-mO2 в тройной системе Fe-O-S. Диаграмма зависимости парагенезисов гранитоидов от химических потенциалов щелочей. Т-Р и другие диаграммы зависимости параганезисов метаморфических и. T-P-X диаграммы систем соль-летучий и силикат-летучий. Анализ их при помощи изотермических и изобарических сечений. Более сложные многокомпонентные системы (летучие-соль-силикат и др.). Анализ эволюции флюидно-магматических систем при помощи этих диаграмм. Режим компонентов и флюидно-магматическая дифференциация.

Физико-химические расчеты

Назначение и главные типы расчетов. Зависимость термодинамических параметров от Т и Р и состава системы. III закон термодинамики. Зависимость теплоемкости и энтропии от температуры. Расчет констант равновесия реакций. Методы расчета различных типов диаграмм: Т-Р, Т-РH2O, Т-РCO2, aj-ak, Eh-pH и др. Представления о расчетных моделях равновесных систем.

Распределение компонентов как генетические индикаторы

Распределение компонентов между минералами как метод геотермобарометрии. Обосновавние метода, экспериментальное и расчетное установление геотермометров и геобарометров, их примеры. Межфазовое распределение компонентов во флюидно-магматических системах как генетический индикатор. Теоретическое, экспериментальное и расчетное обоснование метода. Примеры использования коэффициентов распределения в магматических системах.

Основы динамики природных процессов

Основные принципы термодинамики необратимых процесссов. Уравенение скорости возрастания энтропии и уменьшения термодинамического потенциала. Стационарные состояния. Уравнения сопряженных потоков. Приложение к природным процессам: инфильтрационный и диффузионный метасоматоз, фильтрационный эффект, потоки в магматической камере.

Лабораторные занятия

Термодинамические потенциалы и следствия из них

Термодиамические потенциалы Гиббса и Коржинского, их физический смысл. Соотношения между термодинамическими потенциалами. Химический потенциал конпонентов, его зависимость от Т, Р и состава системы. Уравнение Шредера и Ван-Лаара. Уравнение смещенного равновесия и выводы из него зависимостей, используемых в анализе парагенезисов. Правило фаз Гиббса, Гольдшмидта и Коржинского. и их приложение.
Коллоквиум по теме: Термодинамические потенциалы и следствия из них.

Диаграммы состав-парагенезис

Построение диаграмм состав-парагенезис с минералами постоянного состава и минералами-твердыми растворами. Анализ диаграмм по правилу фаз.
Домашние задания:
1. Построить диаграмму состав-парагенезис с минералами постоянного состава.
2. Построить диаграмму состав-парагенезис с минералами-твердыми растворами. Провести анализ парагенезисов по правилу фаз.

Диаграммы плавкости

Бинарные к тройные системы с простой эвтектикой, с конгруэнтным и инконгруэнтным плавлением, с твердыми растворами c ликвацией. Анализ последовательности кристаллизации и плавления. Анализ диаграмм с использованием уравнений Шредера, Вен-Лаара и правила фаз.
Домашние задания:
1. Построить диаграмму с простой эвтектикой трехкомпонентной природной системы. Провести анализ кристаллизации и плавления.
2. Провести анализ последовательности кристаллизации и плавления тройной диаграммы с конгруэнтным плавлением соединений.
3. Построить бинарную диаграмму с инконгруэнтным плавлением к ликвацией природной системы. Провести анализ кристаллизации и плавления.
4. Построить тройную диаграмму природной системы с инконгруэнтным плавлением двойных соединений. Провести анализ последовательности кристалиизации и плавления.
5.Провести анализ кристаллизации и плавления тройной диаграммы с ликвацией природной системы.
6. Построить пять типов твердых растворов Розебома для природных бинарных систем. Провести анализ кристаллизации и плавления.
7. Построить тройную диаграмму с твердыми растворами для природной системы. Провести анализ кристаллизации ы плавления.

Многопучковые диаграммы состояния мультисистемы

Построение и анализ диаграммы зависимости перагенезисов от химических потенциалов воды и углекислоты в системе CaO-MgO-SiO2.
Домашние задания:
1. Рассчитать и построить пучковую диаграмму.
2. Построить мультисистему и провести анализ парагенезисов по правилу фаз.

Т-Р-Х диаграммы с летучими компонентами

Построению и анализ Т-Р, Р-Х и Т-Х проекций, изобарических и изотермических сечений систем соль-летучий и силикат-летучий. Анализ последовательности кристаллизации в системах с летучими компонентами.
Домашние задания:
1. Построить Т-Х и Р-Х сечения для Т-Р диаграммы соль-летучий.
2. Построить Т-Х и Р-Х сечения для Т-Р диаграммы силикат-летучий.

Физико-химические расчеты

Расчет Т-Р диаграмм твердофазовых реакций, реакций гидратации и дегидратации, карбонатизации и декарбонатизации. Расчет диаграммы в координатах lgPS2-lgPO2 и диаграммы Eh-pH.
Домашние задания:
1. Рассчитать твердофазовые равновесия от стандартных и экспериментальных условий.
2. Рассчитать реакцию гидратации от стандартных и экепериментальных условий для различного соотношения давления воды и общего давления.
3. Рассчитать минеральные равновесия в координатах lgPS2-lgPO2 для разных температур.
4. Рассчитать минеральные равновесия в координатах Eh-pH для разных температур.

Контрольные работы

1. Контрольная работа по термодинаическим потенциалам, следствиям из них к диаграммам состав-парагенезис.
2. Контрольная работа по пучковым диаграммам.

Вопросы к экзамену по курсу "Основы физической геохимии"

Основная литература по курсу

  1. "Основы физической геохимии Жариков В. А.
  2. Коржинский Д.С. Теоретические основы анализа парагенезисов минералов. М.,"Наука",1973.
  3. Годлевский М.Н. Методика построения физико-химических диаграми.М.,"Недра", 1965.
  4. 3аварицкий А.Н., Соболев В.С. Физико-химические основы петрографии изверженных пород. М.,Госгеолтехиздат,1961.
  5. Петрография, ч.I,-стр.74-120.Изд-во МГУ,1976.
  6. Наумов Г.Б., Рыженко Б.Н., Ходаковский И.Л. Справочник термодинамических величин. М., Атомиздат,1971.
  7. Булах А.Г. Методы термодинамики в минералогии. Л., Изд."Недра", 1974.

Последнее изменение этой страницы: 06:41, 15 ноября 2010.
К этой странице обращались 5059 раз.
Rambler's Top100