Рабочая программа учебной дисциплины |
| Ф ТПУ 7.1-21/01 |
УТВЕРЖДАЮ
Директор ИГНД
_________________
«____»_____________2009 г.
МИНЕРАЛОГИЯ И ГЕОХИМИЯ
Рабочая программа для студентов направления 280400
«Природообустройство» (ГИГЭ)
Институт геологии и нефтегазового дела
Обеспечивающая кафедра геологии и разведки полезных ископаемых
Курс | 2 |
Семестр | 3, 4 |
Учебный план набора 2008 года с изменениями ________года
Распределение учебного времени
Лекции | 70 часов (ауд.) |
Лабораторные занятия | 35 часов (ауд.) |
Всего аудиторных занятий | 105 часов |
Самостоятельная (внеаудиторная) работа | 166,5 часа |
Общая трудоемкость | 271,5 часов |
Экзамен | 3, 4 семестр |
2009 г.
Рабочая программа учебной дисциплины |
| Ф ТПУ 7.1-21/01 |
Предисловие
1. Рабочая программа составлена на основе ГОС № 000 тех/бак направления 280400 «Природообустройство», утвержденного 17 марта 2000 г.
РАССМОТРЕНА и ОДОБРЕНА на заседании обеспечивающей кафедры геологии и разведки полезных ископаемых _________ года, протокол №_____ .
2. Разработчики:
профессор кафедры геологии
и разведки полезных ископаемых
доцент кафедры геологии
и разведки полезных ископаемых
3. Зав. обеспечивающей кафедрой
4. Рабочая программа СООТВЕТСТВУЕТ действующему плану.
Зав. выпускающей кафедрой
Аннотация
Приведены цель и задачи дисциплины, содержание теоретического материала (лекции) и лабораторных занятий. Раскрывается содержание текущего, рубежного и итогового контроля результатов изучения дисциплины, перечисляются основная и дополнительная литература.
Ключевые слова: кристаллография, процессы минералообразования, диагностика минералов, геохимия.
Документ: предисловие рабочей программы учебной дисциплины
Дата разработки: 09.09.09 г.
1. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ
2.1. Цель преподавания курса «Минералогия и геохимия»
Преподавание дисциплины должно сформировать у студента целостную систему представлений и знаний о минералах, горных породах, их химическом составе и закономерностях дифференциации и накопления элементов в различных геологических процессах. Предметом изучения в этом курсе являются минералы, горные породы их химический состав и особенности миграции химических элементов в геосферах.
2.2. Задачи изучения дисциплины
Основные задачи курса:
ü обучить студентов определению и описанию минералов;
ü дать понятия генезиса минералов;
ü дать знания о химическом составе природных образований;
ü дать навыки первичной обработки геохимической информации;
ü научить использовать эти знания и навыки для грамотного практического применения и научно обоснованной технологии исследования вещественного состава геологических образований в процессе поиска и разведки месторождений полезных ископаемых.
Студент должен знать:
ü связь минералогии и геохимии с дисциплинами специализации (Комплексное использование и охрана водных ресурсов, Гидрогеохимия зоны гипергенеза, Общая гидрогеология);
ü агрегатное состояние твердого тела, аморфные и кристаллические тела, кристаллы, их основные свойства;
ü особенности кристаллических веществ и кристаллов, элементы симметрии и сингонии, простые формы кристаллов;
ü общетеоретические представления об основах минералогии, определении минерала и его химического состава, физических свойствах и морфологии агрегатов;
ü основы классификации минералов;
ü наиболее распространенные минералы и условия образования минеральных ассоциаций в горных породах в различных геологических условиях;
ü методы диагностирования минералов в полевых условиях;
ü основные закономерности распространения химических элементов в природе;
ü главные черты геохимии изотопов;
ü общие особенности процессов миграции и отложения элементов;
ü основные типы и характеристики геохимических барьеров;
ü главные особенности геохимии геосфер (лито - , гидро-, атмо-);
ü геохимические классификации элементов;
ü особенности геохимии рудных месторождений;
ü основные геохимические черты и процессы в ноосфере;
ü учебную эталонную коллекцию минералов и музейные экспонаты образцов минералов из месторождений магматических и метаморфических комплексов Сибири, Дальнего Востока и северных регионов России, а также зарубежных государств.
Студент, изучивший дисциплину «Минералогия и геохимия» должен уметь:
ü определять простые формы кристаллов;
ü применять методы визуальной диагностики минералов;
ü анализировать минеральные ассоциации с целью диагностирования минералов;
ü определять основные породообразующие и рудные минералы;
ü проводить первичную обработку геохимической информации;
ü определять основные геохимические особенности горных пород и вод;
ü использовать основные методы геохимии при исследовании геологических объектов и процессов.
ЧАСТЬ I – МИНЕРАЛОГИЯ
1. СОДЕРЖАНИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКОГО РАЗДЕЛА ДИСЦИПЛИНЫ – 36 часов
Содержание теоретического раздела курса включает два взаимосвязанных раздела: кристаллография и минералогия.
Введение. Предмет, цели и задачи курса. Определение понятий кристалл, минерал и минеральный вид (2 часа).
1.1. КРИСТАЛЛОГРАФИЯ (4 часа)
Агрегатное состояние минерала как твердого тела: аморфное и кристаллическое. Внутреннее строение кристаллических тел – пространственная решетка и ее составляющие. Понятие о кристалле и его основном свойстве – симметрии. Элементы симметрии, сингонии. Классификация кристаллов. Основные простые формы соответствующих сингоний: октаэдр, гексаэдр, тетраэдр, дипирамиды, пирамиды, призмы, скаленоэдр, ромбоэдр, пинакоид, диэдр, моноэдр.
1.2. МИНЕРАЛОГИЯ (30 часов)
1.2.1. Введение
Значение минералов и роль минералогии в промышленности и сельском хозяйстве. Содержание минералогии и объекты ее изучения. Формы нахождения минералов.
Химический состав и физические свойства минералов. Химический состав минерала. Минералы постоянного и переменного состава. Изоморфизм и его типы. Типы воды и ее роль в составе минералов. Физические свойства минералов: оптические (цвет, побежалость, черта, блеск, прозрачность); механические (твердость, спайность, излом, ковкость, хрупкость); прочие свойства (плотность, магнитность, радиоактивность, растворимость в воде и кислотах, вкус, горючесть и др.). Морфология кристаллов и агрегатов (6 часов).
1.2.2. Систематика минералов (19 часов)
Принципы классификации – химическая и кристаллохимическая. Современная классификация минералов. Общая характеристика, генезис, практическое значение минералов различных типов. Кристаллохимическая классификация минералов.
ü Самородные элементы - золото, медь, сера, графит, алмаз.
ü Сульфиды - галенит, молибденит, антимонит, пирит, халькопирит, пирротин, сфалерит, киноварь.
ü Оксиды и гидроксиды (оксиды – корунд, гематит, магнетит, ильменит, хромшпинелиды, кварц, опал, халцедон, пиролюзит, гидроксиды – гетит, лимонит, псиломелан).
ü Карбонаты – кальцит, доломит, магнезит, сидерит, малахит, азурит.
ü Островные силикаты – оливин, дистен, гр. граната (андрадит, гроссуляр, спессартин, альмандин, пироп), эпидот.
ü Кольцевые силикаты – берилл, турмалин.
ü Цепочечные силикаты – авгит, диопсид, эгирин, энстатит, волластонит.
ü Ленточные – роговая обманка, актинолит, тремолит.
ü Слоевые силикаты – тальк; гр. слюд (биотит, мусковит, лепидолит, флогопит); гр. хлорита, серпентин, хризотил-асбест, каолинит.
ü Каркасные силикаты – гр. калиевых полевых шпатов (микроклин, ортоклаз), группа плагиоклазов; нефелин, гр. цеолитов.
ü Галоидные соединения – флюорит, галит.
ü Сульфаты – барит, целестин, гипс.
ü Вольфраматы – вольфрамит.
ü Фосфаты – апатит.
1.2.3. Процессы минералообразования (4 часа)
Эндогенные процессы (магматический, пегматитовый, гидротермальный, метаморфический). Экзогенные процессы минералообразования (процессы выветривания, зоны окисления и зоны вторичного обогащения). Генезис и парагенезис минералов.
1.2.4. Заключение (1 час)
Современные методы минералогического исследования в процессе поиска и разведки месторождений полезных ископаемых.
2. СОДЕРЖАНИЕ ПРАКТИЧЕСКОГО РАЗДЕЛА ДИСЦИПЛИНЫ – 18 часов
Целью лабораторных занятий является приобретение студентами навыков по диагностике минералов, выявление минеральных парагенезисов и различных типов ассоциаций полезных ископаемых.
В задачи дисциплины помимо раскрытия общих теоретических положений, необходимых для сознательного восприятия базирующихся на этом курсе дисциплин, входит обучение студентов определенным практическим навыкам работы с минералами, овладение приемами грамотного описания их главных особенностей, необходимых в дальнейшем для правильной интерпретации результатов самостоятельной работы и для понимания специальной литературы. При изучении выполняется цикл лабораторных занятий (18 часов). Перечень лабораторных занятий и формы отчетности приведены в таблице 1.
Таблица 1
Перечень лабораторных занятий и формы отчетности
№ | Тема лабораторной работы | Объем ауд. занятий, час | Объем внеаудит. занятий, час | Форма отчетности |
1 | Симметрия и элементы симметрии кристаллов. Простые формы кристаллов. | 2 | 14 | индивидуальный опрос, 10-минутная контрольная работа |
2 | Морфология и физические свойства минералов. Самородные элементы. Сульфиды. | 2 | 10 | 10 минутная контрольная работа |
3 | Оксиды, гидроксиды. | 2 | 8 | 10 минутная контрольная работа |
4 | Карбонаты, галогениды, фосфаты, сульфаты | 2 | 8 | 10 минутная контрольная работа |
Продолжение таблицы 1
№ | Тема лабораторной работы | Объем ауд. занятий, час | Объем внеаудит. занятий, час | Форма отчетности |
5 | Силикаты слоевые, островные, кольцевые. | 2 | 10 | 10 минутная контрольная работа |
6 | Силикаты ленточные и цепочечные. | 4 | 10 | 10 минутная контрольная работа |
7 | Силикаты каркасные. | 2 | 8 | 10 минутная контрольная работа |
8 | Рубежная контрольная работа по минералогии. | 2 | 16 | Контрольная работа |
3. ПРОГРАММА САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ ПОЗНАВАТЕЛЬНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ
Планирование и бюджет времени самостоятельной работы по темам приведены в таблице 2.
Углубленное самостоятельное изучение разделов дисциплины на основе информационных источников и лекционного материала.
Самостоятельное изучение материала, изучаемого в рамках лабораторного практикума на основе набора простых форм кристаллов с использованием эталонной коллекции минералов и коллекции минералогического музея.
Студенты закрепляют полученные теоретические знания и приобретают навыки определения простых форм на моделях кристаллов. Для работы студенты используют набор простых форм кристаллов. Результаты самостоятельной работы по определению простых форм студенты сдают преподавателю в форме коллоквиума в часы лабораторных работ.
Таблица 2
Планирование самостоятельной работы по курсу
Тема самостояте-льной работы | Вид занятий | Технология организации самостоятельной работы | Контроль результатов самостоятельной работы | Бюджет времени, час |
Симметрия и элементы симметрии кристаллов. Простые формы кристаллов. | Работа с конспектами лекций, учебниками и набором моделей простых форм кристаллов. | Проработка конспектов лекций, учебников и приобретение навыков определения простых форм на моделях кристаллов. | Индивидуальный опрос, 10-минутная контрольная работа. | 14 |
Продолжение таблицы 2
Тема самостояте-льной работы | Вид занятий | Технология организации самостоятельной работы | Контроль результатов самостоятельной работы | Бюджет времени, час |
Морфология кристаллов и агрегатов, физические свойства минералов. | Составление конспекта по теме, изучение учебной минералогической коллекции и знакомство с коллекцией минералогического музея. | С помощью конспекта лекций и учебных коллекций студент осваивает морфологические особенности минералов и их физические свойства. | Индивидуальный опрос, контроль качества составленного конспекта. | 6 |
Классифи-кация минералов. | Составление диагностических таблиц минералов с помощью литературных источников и конспекта лекций, работа с учебной минералогической коллекцией для изучения химического состава, морфологии, физических свойств, генезиса, минеральных ассоциаций и практического применения определенных групп минералов. | С помощью конспекта лекций, учебников, учебных коллекций по классификации минералов и коллекций минералогического музея приобретение навыков диагностики минералов. | Индивидуальный опрос, 10-минутная контрольная работа по каждому классу минералов и рубежная контрольная работа по курсу минералогии. | 64 |
Работа с учебной коллекцией минералов, знакомство с музейными экспонатами минералов в соответствии с темами лабораторных занятий. Проработка конспекта лекций, учебников. Подготовка к текущему контролю – 84 часа.
Домашнее задание, выдаваемое на каждой лабораторной работе, включает в себя изучение химического состава, морфологии, физических свойств, генезиса, минеральных ассоциаций и практического применения определенных групп минералов, минералогический состав. В часы, отведенные на самостоятельную индивидуальную работу, необходимо приобретать практические навыки в определении заданных минералов, используя эталонную учебную коллекцию, необходимые лабораторные принадлежности, экспонаты музейных образцов минералов.
4. ТЕКУЩИЙ И ИТОГОВЫЙ КОНТРОЛЬ РЕЗУЛЬТАТОВ ИЗУЧЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ
Контроль знаний студентов включает в себя текущий, рубежный и итоговый контроль.
Текущий контроль предусматривает цели:
ü научить студента систематической работе по изучаемой дисциплине;
ü определить уровень усвоения студентом теоретического материала, полученного на лекции, и в часы самостоятельной (внеаудиторной) работы с литературой на заданную тему;
ü определить готовность студента к восприятию последующей темы дисциплины и выполнению лабораторной работы.
Текущий контроль проводится на каждом лабораторном занятии в течение 10 минут в форме индивидуального опроса или в письменной форме. Данный вид контроля призван стимулировать работу студентов в семестре и следить за овладением студентами материала.
Рубежный контроль осуществляется в конце раздела курса и предусматривает проведение контрольных работ. Студентам предлагается определить 5 образцов минералов и ответить на теоретические вопросы. В контрольных работах по минералогии вопрос предполагает знание химического состава, физических свойств и генетических особенностей. Рубежный контроль преследует цель проверки усвоения студентами теоретической части и умения выявлять диагностические свойства минералов для дальнейшего их определения. Оценка знаний студентов при рубежном контроле осуществляется по рейтинговой системе (максимальное количество – 800 баллов).
Итоговый контроль предусматривает экзамен в 3семестре. Экзамен сдают студенты, выполнившие все лабораторные работы, предусмотренные программой. К экзамену допускаются студенты, набравшие в течение семестра более 551 балла. По рейтинг-плану для итогового контроля предусмотрено 200 баллов. Оценка знаний слагается из суммы баллов рубежного контроля и баллов за ответ на экзамене.
Вопросы для проверки знаний студентов
1. Какие вопросы рассматривает геометрическая кристаллография?
2. Назовите агрегатное состояние твердых тел.
3. Дайте определение аморфного вещества и кристаллического.
4. Что называется кристаллом и чем обусловлена геометрически правильная форма кристалла?
5. Что называется пространственной решеткой кристалла?
6. Перечислите три основных свойства кристаллов.
7. Что понимается под однородностью кристалла?
8. Что такое сростки и двойники кристаллов. Чем обусловлены скульптуры граней?
9. Что такое анизотропность?
10. Что называется симметрией кристаллов?
11. Дайте определение элементов симметрии.
12. Перечислите сингонии и охарактеризуйте их.
13. Что называется простой формой кристалла и комбинацией?
14. Как растет кристалл? Перечислите факторы, влияющие на рост кристаллов.
15. Что называется минералом? Агрегатное состояние минералов.
16. Перечислите наиболее распространенные типы изоморфизма и охарактеризуйте их.
17. Как изображается состав минерала?
18. Какие типы воды известны в минералах?
19. Что понимается под чертой минерала? Как она определяется?
20. Спайность минерала и ее виды.
21. На какие типы подразделяется окраска минералов?
22. Каковы различия спайности и отдельности?
23. Какие виды блеска известны у минералов?
24. Как определяется твердость? Назовите минералы шкалы Мооса.
25. Назовите особенности морфологии природных кристаллов.
26. Перечислите наиболее распространенные в природе агрегаты минералов.
27. Назовите разновидности натечных агрегатов, условия их образования.
28. Что такое дендриты?
29. Какие образования относятся к закономерным сросткам?
30. Укажите различие между секрецией и конкрецией.
31. В чем принципиальное отличие экзогенных и эндогенных процессов минералообразования?
32. В чем заключается пегматитовый процесс?
33. Охарактеризуйте гидротермальный процесс минералообразования.
34. Собственно магматический процесс – его характеристика.
35. Что такое контактовый процесс?
36. Охарактеризуйте региональный процесс.
37. Процессы осадконакопления.
38. Типы продуктов седиментации.
39. Принципы классификации минералов.
40. Самородные минералы. Диагностические свойства, генезис и их значение.
41. Класс оксиды и гидроксиды. Диагностические свойства, генезис и их значение.
42. Самородные минералы. Диагностические свойства, генезис и их значение.
43. Сульфиды. Их общие физические свойства и различия
44. Каркасные силикаты. Их общая характеристика. Промышленное значение.
45. Кольцевые силикаты. Их общая характеристика, особенности, практическая ценность.
46. Островные силикаты. Их общая характеристика, роль и значение в минералообразующих процессах.
47. Цепочечные и ленточные силикаты. Общая характеристика. Роль в минералообразующих процессах.
48. Группа полевых шпатов. Общая характеристика.
49. Группа кварца. Явление полиморфизма. Понятие минерального вида, минерального индивида, разновидности на примере этой группы.
50. Фосфаты. Общая характеристика. Практическое применение.
51. Сульфаты. Общая характеристика. Их значение в жизни человека.
52. Карбонаты. Общая характеристика. Общие свойства и различия.
53. Галоиды. Общая характеристика. Примеры практического использования.
54. Химический состав, физические свойства, генезис, практическое применение минералов (золота, серы, меди, графита, алмаза, галенита, молибденита, антимонита, пирита, халькопирита, пирротина, пентландит, арсенопирит, смальтин киновари, сфалерита, корунда, гематита, магнетита, хромшпинелида, кварца, опала, халцедона; гетита, лимонита, флюорита, галита, кальцита, доломита, магнезита, сидерита, малахита, азурита; барита, гипса; вольфрамита, апатита, оливина, дистена, гр. граната, эпидота, берилла, турмалина, авгита, диопсида, эгирина, роговой обманки, актинолита, тремолита, талька, биотита, мусковита, лепидолита, хлорита, серпентина, хризотил–асбеста, микроклина, ортоклаза, группы плагиоклазов, нефелина).
55. На чем основывается принцип классификации минералов класса силикатов?
56. Какую роль играет алюминий в силикатах?
57. Как проявлено свойство изоморфизма в силикатах? Приведите примеры гетеровалентного изоморфизма в силикатах.
58. В чем принцип деления силикатов на подклассы? Дайте характеристику каждому из подклассов.
59. В чем заключаются главные кристаллохимические особенности силикатов с одиночными и сдвоенными кремнекислородными тетраэдрами в их структуре?
60. В чем состоит классификация минералов гр. граната? Назовите их характерные минеральные ассоциации.
61. Назовите минералы гр. оливина. В чем особенность минералов этой группы? В каких месторождениях образуется форстерит, в каких оливин?
62. Какой минерал бывает метамиктным и что это означает?
63. Назовите минералы гр. дистена. Каковы условия их существования и фазовые переходы друг в друга?
64. Какие минералы гр. клиноцоизита Вы знаете? В чем особенность кристаллического строения этих минералов?
65. Какие главные типы колец кремнекислородных тетраэдров Вы можете назвать?
66. Как тип кольца и особенности структуры сказываются на облике кристаллов берилла и турмалина?
67. Чем обусловлена различная окраска берилла?
68. Назовите разновидности турмалина
69. Каковы структуры цепочечных и ленточных силикатов, как это отражается в их анионных группировках?
70. В чем особенности формы кристаллов и физических свойств минералов групп пироксенов и амфиболов?
71. В чем особенности условий образования минералов групп пироксенов и амфиболов?
72. Назовите минералы гр. пироксена. В чем выражается особенности их химического состава? Применение минералов гр. пироксенов.
73. Какие минералы гр. пироксенов относятся к клинопироксенам, какие к ортопироксенам?
74. Назовите минералы гр. амфибола. В чем особенность минералов этой группы?
75. Назовите минералы гр. амфиболов. В чем выражается особенности их химического состава? Применение минералов гр. амфиболов.
76. В чем отличие минералов гр. пироксеноидов от минералов гр. пироксенов. Какие это минералы, их химический состав, физические свойства и применение.
77. В чем заключаются кристаллохимические особенности каркасных силикатов?
78. Дайте общую характеристику химического состава минералов гр. полевых шпатов.
79. Минералы подгруппы плагиоклазов: особенности химического состава, физические свойства, условия образования, применение.
80. Минералы подгруппы калиевых полевых шпатов: особенности химического состава, физические свойства, условия образования, применение.
81. В чем особенности условий образования минералов гр. фельдшпатоидов? Назовите главные минералы этой группы.
82. В чем особенности физических свойств минералов гр. цеолитов? Условия их образования и применение.
83. В чем заключаются кристаллохимические особенности слоевых силикатов? Перечислите гр. минералов этого подкласса.
84. Дайте общую характеристику химического состава, морфологии, физических свойств и классификации минералов гр. слюд.
85. Дайте общую характеристику химического состава, физических свойств и минералов гр. хлорита.
5. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
5.1. Перечень рекомендуемой литературы
Основная литература
1. Бетехтин минералогии. – М.: Государственное изд-во геологической литературы, 1951. – 542 с.
2. Бетехтин минералогии: учебное пособие. − М.: Изд-во КДУ, 2008. − 736 с.
3. Миловский и петрография. – М.: Недра, 1985. – 432с.
4. Минералогия. − М.: Мир, 1987. – 592 с.
5. Булах минералогия : учебник / . − 2-е изд., испр. и перераб. − СПб. : Изд-во СПбУ, 1999. − 356 с.
6. Лазаренко минералогии. − М.: Высшая школа, 1971. – 607 с.
Дополнительная литература
1. , , Полуэктова . Ч.1. Общая минералогия, Ч.2 Описательная минералогия. Самородные элементы, сульфиды, сульфосоли и их аналоги, галогениды, окислы и гидроокислы. – Томск, ТПИ, 2001. – 119 с.
2. , Полуэктова минералогия. Самородные элементы. Сульфиды. – Томск, ТПИ, 1981. – 65 с.
3. , Полуэктова по минералогии. Томск: изд-во ТПИ, 1985. – 57 с.
4. , Полуэктова по минералогии. Силикаты. Томск: изд-во ТПИ, 1988. – 95 с.
5.2. Перечень наглядных пособий
1. Коллекция картонажных и деревянных моделей кристаллов различных сингоний.
2. Модели простых формы кристаллов и комбинаций.
3. Модели пространственных решеток минералов.
4. Коллекция «Физические и морфологические свойства минералов».
5. Эталонная учебная коллекция минералов, составленная в соответствии с классификацией минералов, принятой для дисциплины.
6. Коллекция задач образцов минералов для лабораторных занятий.
7. Коллекция задач образцов минералов для рубежного и итогового контроля.
8. Иллюстрированная графика – диаграммы, зарисовки кристаллов минералов.
9. Коллекция музейных экспонатов образцов минералов из месторождений различных регионов России и зарубежных государств.
5.3. Перечень лабораторных материалов для диагностики минералов
1. Шкалы твердости Мооса.
2. Магнитные стрелки.
3. Минералогические лупы.
4. Фарфоровые пластинки (бисквиты).
5. Бинокулярные микроскопы.
Часть II – ГЕОХИМИЯ
1. СОДЕРЖАНИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКОГО РАЗДЕЛА ДИСЦИПЛИНЫ – 34 час.
Введение (1 час).
Связь значительного прогресса в геологических науках с бурным развитием геохимии и широким внедрением в различные исследования геохимических методов. Связь геохимии с другими науками в системе наук о Земле. Прикладное значение геохимии.
1.1. Предмет, история и методология геохимии (1час)
Химические элементы и их поведение как предмет геохимии. История геохимии. Важнейшие события и открытия, предшествовавшие возникновению геохимии. Научные исследования , , , и др., определившие современное состояние и основные направления развития геохимии.
Роль ученых г. Томска в развитии науки, современные геохимические школы Томского политехнического университета.
Особенность методологии геохимии (изучение миграции атомов, процессов концентрации и рассеяния химических элементов). Геохимия элементов, систем, процессов. Практическое приложение геохимии. Проблемы минерального сырья, окружающей среды. Связь жизни и здоровья человека с геохимическими системами.
1.2. Основные положения космохимии (1 час)
Химические и физические характеристики Галактики, Солнечной системы. Химия небесных тел. Химическая зональность Галактики и Солнечной системы. Модели строения и состава Земли.
1.3. Происхождение и распространенность ядер. Геохимия изотопов (3 часа)
Основные концепции происхождения химических элементов. Химические элементы как одна из временных форм существования материи.
Строение ядра атома и его оболочек как важнейшие факторы, определяющие распространенность и геохимические свойства элементов. Правило Оддо-Гаркинса. Радиоактивность. Изотопы.
Геохимия изотопов. Изотопный анализ, стандарты. Причины разделения изотопов. Использование изотопов для генетических построений, определения абсолютного возраста, поисков и оценки МПИ и др.
1.4. Энергетика геохимических процессов (2 часа)
Многообразие источников и видов энергии.
Внутренние источники энергии. Энергия вакуума. Энергия радиоактивного распада в природе. Геотермальная энергия. Энергия электронных переходов в атомах. Энергетическая характеристика кристаллических решеток. Энергия фазовых превращений, полиморфизм. Пьезоэлектрический эффект.
Внешние источники энергии. Энергия Солнца. Характеристика спектра солнечного излучения. Аккумуляция солнечной энергии. Энергия космического излучения и его спектр. Энергия сложной природы (гравитационная и другие).
1.5. Миграция и отложение химических элементов (6 часов)
Общие особенности миграционных процессов и их характеристика.
Основной геохимический закон . Формы нахождения химических элементов. Минералы-концентраторы и носители элементов. Значение состояния рассеяния. Подвижная и инертная формы нахождения химических элементов в земной коре.
Характеристика миграции с помощью коэффициентов.
Ведущие элементы. Принцип подвижных компонентов. Разнообразие миграции, способность к минералообразованию.
Геохимические барьеры. Основные типы барьеров: природные и техногенные. Классы барьеров: механические; физико-химические; биогеохимические. Количественные характеристики барьеров - градиент барьера, контрастность барьера. Фактор времени. Искусственное моделирование барьеров в хозяйственной деятельности (схемы обогащения и извлечения полезных компонентов, захоронение отходов и др.).
Основные факторы миграции по . Внутренние факторы миграции (термические, гравитационные, химические, радиационные). Внешние факторы миграции (термодинамические условия, химическая обстановка). Дифференциация химических элементов и геохимическая зональность.
1.6. Геохимия геосфер (8 часов)
Геохимия атмосферы. Строение, физическая характеристика и химический состав. Атмофильные элементы. Газы и аэрозоли металлов в атмосфере. Подземная атмосфера. Газовое дыхание земной коры. Латеральная и вертикальная зональность атмосферы. Ядерные процессы в атмосфере. Проблемы озона. Происхождение и эволюция атмосферы. Атмогеохимические методы поисков МПИ. Проблема загрязнения атмосферы.
Геохимия гидросферы. Основные особенности воды, определяющие ее геохимические свойства. Основные черты геохимии природных вод (морских, атмосферных, речных, озерных, подземных, поровых, горячих и минеральных источников). Газы и микроэлементы в водах. Происхождение и эволюция океана. Гидрогеохимические методы поисков МПИ. Антропогенные изменения химического состава природных вод.
Геохимия литосферы. Земная кора, геохимические кларки. Геохимия основных типов изверженных, осадочных, метаморфических пород. Благородные, редкие и рассеянные элементы в горных породах. Происхождение и эволюция земной коры. Литогеохимические методы поисков МПИ.
Геохимия биосферы. Важнейшие биогеохимические свойства жизни. Основные идеи по изучению биосферы. Основные биогеохимические функции живого вещества. Биогенные породы и минералы. Энергетическая роль живого вещества. Дифференциация химических элементов в биосфере. Биофильность элементов. Вариации химического состава организмов. Биогеохимические провинции. Геохимия ископаемого органического вещества. Биогеохимические методы поисков МПИ.
1.7. Геохимические классификации элементов (4 часа)
Периодическая система (закон) , как основа большинства геохимических классификаций элементов. Основные геохимические свойства элементов, отраженные в классификациях. Классификации , , .
1.8. Геохимия рудных месторождений (2 часа)
Комплексный характер месторождений. Масштабы накопления элементов в месторождениях, закон прямой пропорциональности . Формы нахождения элементов в рудах и ореолах. Парагенные ассоциации элементов в минералах, рудах, месторождениях. Структура и геохимическая зональность месторождений. Геохимические ореолы рудных тел и месторождений. Геохимические методы прогнозирования и поисков МПИ.
1.9. Историческая и региональная геохимия (2 часа)
Общие закономерности геохимической истории земной коры. Геохимические эпохи. Факторы региональной геохимической дифференциации (геологические, климатические). Геохимическое картирование и районирование. Геохимические провинции, прогнозирование МПИ, экологические проблемы.
1.10. Геохимия ноосферы (4 часа)
Понятие ноосферы. Химические элементы в ноосфере. Техногенез. Технофильность элементов. Характеристика процессов техногенной миграции. Техногенные аномалии. Основные источники загрязнения и их характеристики. Геохимия урбосистем. Взаимосвязь геохимии окружающей среды с состоянием биосферы в целом и здоровьем человека.
2. СОДЕРЖАНИЕ ПРАКТИЧЕСКОГО РАЗДЕЛА ДИСЦИПЛИНЫ – 17 часов
Целью лабораторных занятий является освоение теоретических знаний и приобретение студентами навыков по первичной обработке и анализу геохимической информации. Обучающийся дает содержательную интерпретацию полученным результатам и рекомендации по дальнейшему направлению работ.
При изучении выполняется цикл лабораторных занятий (17 часов). Перечень лабораторных занятий и формы отчетности приведены в таблице 3.
Таблица 3
Перечень лабораторных занятий и формы отчетности
№ | Тема лабораторной работы | Объем ауд. занятий, час | Объем внеаудит. занятий, час | Форма отчетности |
1 | Оценка геохимической специализации геологических образований | 8 | 16 | Письменный отчет |
2 | Оценка интенсивности водной миграции и концентрации элементов | 9 | 18 | Письменный отчет |
3. ПРОГРАММА САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ ПОЗНАВАТЕЛЬНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ – 82 часа
Предусматривается углубленная самостоятельная проработка студентами отдельных проблемных вопросов геохимии и особенности геохимии отдельных элементов. Итогом работы может быть письменный отчет в форме реферата, а также выступление перед студентами группы и на студенческой конференции. Примерные темы рефератов и УИРС:
1. Геохимические научные школы Томского политехнического университета
2. Основные геохимические характеристики МПИ (варианты – по типам МПИ и по элементам)
3. Геохимия углей
4. Геохимия торфов
5. Геохимия современных термальных растворов
6. Геохимия органического вещества и нефтеобразования
7. Основные черты геохимии элементов (по выбору – благородных, редких и др.) в магматических процессах
8. Формы переноса и причины отложения химических элементов в гидротермальных процессах
9. Поведение радиоактивных элементов в постмагматических процессах
10. Основные черты геохимии элементов (по выбору – благородных, редких и др.) в экзогенных процессах
11. Химические элементы (по выбору) в метаморфических процессах
12. Химические элементы (по выбору) в среде обитания человека
13. Биогеохимия элементов
4. ТЕКУЩИЙ И ИТОГОВЫЙ КОНТРОЛЬ РЕЗУЛЬТАТОВ ИЗУЧЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ
При изучении дисциплины предусматриваются текущий и итоговый виды контроля.
Текущий контроль производится в начале каждого лекционного занятия путем проведению письменного опроса («летучки») по материалам предыдущей лекции. Это вырабатывается у студентов осознание необходимости и навыки систематической работы по освоению материала дисциплины.
Итоговый контроль проводится после завершения изучения дисциплины в виде экзамена. Он преследует цель проверки знаний студента по всему изученному курсу, его умение синтезировать взаимосвязь между различными разделами курса и другими дисциплинами, навыков практического использования полученных знаний в конкретной геологической ситуации. В процессе экзамена контролируется соответствие результатов обучения требованиям образовательного стандарта ТПУ по направлению 280400 «Природообустройство» (ГИГЭ), предусмотренным в разделе «Цели учебной дисциплины» данной рабочей программы. Итоговый контроль предусматривает развернутые ответы по вопросам теоретического курса.
Основные контрольные вопросы по дисциплине:
1. Основоположники геохимии
2. Вернадского, , в развитии геохимии
3. Роль ученых ТПУ в развитии геохимии
4. Охарактеризуйте современные геохимические школы ТПУ
5. Основные теоретические достижения геохимии
6. Практическое значение геохимии
7. От чего зависит распространенность элементов в природе
8. Основные черты химической зональности Галактики, Солнечной системы, Земли
9. Связь распространенности и химических свойств элементов с их строением
10. Основной геохимический закон
11. Изотопы, причины их разделения в природе
12. Общие черты геохимии изотопов
13. Внутренние факторы миграции химических элементов
14. Внешние факторы миграции химических элементов
15. Характеристика процессов миграции с помощью коэффициентов
16. Энергетика геохимических процессов
17. Раскройте понятие «геохимический барьер»
18. Парагенные и запрещенные ассоциации элементов
19. Причины формирования геохимической зональности
20. Что такое атмофильные элементы
21. Геохимия и эволюция атмосферы
22. Геохимия гидросферы
23. Что такое кларк элемента
24. Что такое типоморфизм минералов
25. Геохимия биосферы
26. Что характеризуют параметры биофильность и коэффициент биологического поглощения элементов
27. Основные геохимические характеристики литосферы
28. Роль кислорода в геохимии геосфер
29. Основные геохимические классификации элементов
30. Геохимическая классификация
31. Геохимическая классификация
32. Дайте характеристику геохимии рудных месторождений
33. Геохимические методы прогнозирования и поисков месторождений полезных ископаемых
34. Геохимические особенности инфильтрационного рудообразования
35. Общие закономерности распределения химических элементов в живом веществе
36. Основные геохимические особенности техногенеза, технофильность элементов
37. Основные источники загрязнения окружающей среды и типы техногенных аномалий
38. Геохимические проблемы урбосистем и основные черты геохимии городских ландшафтов
5. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
Перечень рекомендуемой литературы
Основная литература
1. Перельман . – М.: Высшая школа, 1988. – 527 с.
2. Овчинников геохимия. – М.: Недра, 1990. – 248 с.
3. Добровольский биогеохимии: Учебник для студ. высш. учеб. заведений. – М.: Высш. шк.., 20с.
4. Шварцев зоны гипергенеза. – М.: Недра, 1998. – 430 с.
5. Родыгина геохимии: Учебник для вузов. – Томск: Изд-во НТЛ, 2006. – 288 с.
6. Интерпретация геохимических данных: Учеб. пособие / и др.; под ред. . – М.: Интермет Инжиниринг, 2001. – 288 с.
Дополнительная литература
1. , , и др. Справочник по геохимии. – М.: Недра, 1990. – 480 с.
2. Иванов геохимия элементов. – М.: Недра, 1994 – 1996. – Т
3. Алексеенко методы поисков месторождений полезных ископаемых: Учебник. – Изд. 2-е, перераб. и доп. – М.: Логос, 2005. – 354 с.
4. Летувнинкас геохимические аномалии и природная среда: Учебное пособие.- Томск: НТЛ», 2002. – 290 с.
5. и др. Геохимия окружающей среды. – М.: Недра, 1990. – 335 с.
6. , Крицук интерпретации данных поисковой геохимии. – Л.: Недра, 1990. – 336 с.
7. Экогеохимия городских ландшафтов /Под ред. –М.: МГУ, 1995. –336 с.
Периодические издания
1. Геохимия.
2. Известия Вузов: Геология и разведка
3. Известия Томского политехнического университета
4. Отечественная геология
МИНЕРАЛОГИЯ И ГЕОХИМИЯ
Рабочая программа для направления 280400
«Природообустройство» (ГИГЭ)
Составители:
Анатолий Алексеевич Поцелуев
Людмила Геннадьевна Ананьева
Подписано к печати
Формат 60х84/18. Бумага офсетная
Плоская печать. Усл. Печ. л. … Уч. – изд. л. …
Тираж 100 экз. Заказ цена свободная
ИПФ ТПУ. Лицензия ЛТ № 1 от 18.07.94.
Ротапринт ТПУ. Томск, пр. Ленина, 30
