Программа спецкурса “структурогенез метаморфических горных пород” для студентов IV курса специальности «петрология» Составил




Скачать 132.2 Kb.
НазваниеПрограмма спецкурса “структурогенез метаморфических горных пород” для студентов IV курса специальности «петрология» Составил
Дата22.09.2012
Размер132.2 Kb.
ТипПрограмма спецкурса
Московский Государственный университет им. М.В.Ломоносова

геологический факультет

кафедра петрологии




ПРОГРАММА

спецкурса

“структурогенез метаморфических горных пород”

для студентов IV курса специальности «петрология»


Составил:

доцент, кандидат геол.-мин. наук

В.О.Япаскурт


Москва, 2002 год.

Название курса: «Структурогенез метаморфических горных пород».

Цели преподавания курса: дать студентам-петрологам главнейшие сведения о структурах и текстурах метаморфических горных пород, механизмах и условиях их формирования и методах исследования.

Задачи курса: студенты должны овладеть методиками изучения и описания структур и текстур метаморфических горных пород и освоить их применение для решения комплекса петрологических задач: парагенетического анализа, минералогической термобарометрии, структурной петрологии, микротектоники, относительной и абсолютной (изотопной) геохронологии.

Объем курса: лекции - 24 часа, лабораторные работы и семинары - 12 часов, всего - 36 часов.

Содержание курса: курс читается в седьмом семестре и является логическим продолжением учебных курсов по минералогии и петрографии. Знания основ минералогии и петрографии метаморфических горных пород является необходимой базой для освоения методов структурной петрологии. В тоже время курс «Структурогенез метаморфических горных пород» является прелюдией к учебным и специальным курсам «Термодинамика породообразующих минералов», «Теория фазового соответствия в минеральных системах» и «Формации метаморфических горных пород», поскольку методы структурной петрологии являются неотъемлемой частью любых петрологических исследований.

Лекционная часть курса закрепляется лабораторными работами, семинарами и индивидуальной работой студентов. Эти виды работ проводятся параллельно с лекциями.

Структурная петрология – раздел петрологии, изучающий структуры (в самом широком смысле этого слова) горных пород, условия и механизмы их образования. Реконструкция условий и механизмов образования структур и текстур в реальных горных породах – основная задача микроструктурного анализа. В сознании многих геологов укоренилось представление, что микроструктурный анализ – это метод реконструкции полей тектонических напряжений путем анализа результатов пластических и хрупких деформаций, запечатленных в структурах горных пород. Однако это – всего лишь одна из многочисленных задач микроструктурного анализа. В англоязычной литературе для раздела структурной петрологии, изучающего влияние различных типов деформаций на структурный облик пород, и методов микроанализа, призванных решать обратную задачу, используется термин «микротектоника». Таким образом, курс «Структурогенез метаморфических горных пород» призван познакомить студентов со всеми существующими на сегодняшний день методиками исследований структур и текстур метаморфических горных пород (включая и методы микротектоники) и проиллюстрировать возможности этих методов для исследований в различных областях геологии, петрологии и геохронологии.


ЧАСТЬ I. Структурогенез и структурная петрология.


1. Введение. Структурная петрология, микроструктурный анализ и микротектоника.


2. Структуры и текстуры метаморфических горных пород. Структурогенез.

2.1. Понятие структуры и текстуры горной породы. Определение. Классификация структурных и текстурных элементов. Общие принципы описания структур горных пород.

2.2. Важнейшие структуры и текстуры метаморфических горных пород.

2.3. Механизмы структурогенеза.

2.3.1. Движущие силы структурогенеза.

2.3.2. Факторы структурогенеза и их роль в формировании структур и текстур.

2.3.2.1. Температура. Перегрев и переохлаждение.

2.3.2.2. Концентрации минералообразующих компонентов. Равновесные концентрации, пересыщение.

2.3.2.3. Давление. Эллипсоид деформаций. Давление литостатическое, стрессовое и внутрикристаллическое.

2.3.2.4. Летучие компоненты, их состав и количество.

2.3.3. Поверхностные эффекты на границе «кристалл – минералообразующая среда» и их влияние на структурогенез. Парциальная и интегральная поверхностная энергия.

      1. Деформационные и миграционные механизмы структурогенеза. Представление о кристаллической решетке, точечных, линейных и объемных дефектах, различных типах дислокаций кристаллической решетки. Роль внутрикристаллических дефектов и дислокаций для структурогенеза.

2.3.4.1. Точечные дефекты в кристаллической решетке. Вакансии, примеси замещения, межузловые ионы и атомы, дефекты Шоттки и Френкеля. Механизмы внутрикристаллической диффузии компонентов и вакансий. Эффект Френкеля. Роль точечных дефектов в процессах деформации кристаллического вещества.

2.3.4.2. Одномерные (линейные) дефекты – дислокации. Дислокации краевые и винтовые. Миграции дислокаций в деформируемой кристаллической решетке. Аннигиляция краевых дислокаций. Дислокационный креп.

2.3.4.3. Двумерные дефекты – поверхности. Поверхности кристаллического зерна. Внутризерновые поверхности: когерентные, частично когерентные и некогерентные границы. Малоугловые границы между блоками кристалла (субзернвые границы) – дислокационные стенки. Границы двойников. Возникновение внутризерновых границ (границ субзерен, двойников) на стадиях роста и деформации кристаллов. Превращение внутризерновых границ в межзерновые.

2.3.4.4. Трехмерные дефекты: включения и блоки. Блочность, мозаичность и отщепления кристаллов. Основные типы включений. Влияние деформаций и внешних условий на появление и развитие трехмерных дефектов в кристаллах.

2.4. Нормальный (гранный) и скелетный (реберный и вершинный) механизмы роста кристаллов. Влияние различных типов дефектов на процесс роста кристалла.

2.5. Стадийность (генерационность) процесса роста кристаллов и минеральных зерен.

2.5.1. Одноактная (моногенерационная) кристаллизация.

2.5.2. Полигенерационная кристаллизация.

2.5.3. Регенерация.

2.5.4. Пульсационная (осциллятивная) кристаллизация.


3. Морфологические типы минеральных зерен и агрегатов в метаморфических горных породах.

3.1. Понятия «зерно», «кристалл», «зародыш» и «центр нуклеации» и принципиальные различия между ними.

3.2. Зерна. Морфологические и генетические типы зерен и их поверхностей. Морфология зерен минералов в моно- и полиминеральных агрегатах, возникающих в ходе твердофазовых процессов. Влияние стрессовых нагрузок на морфологию зерен в моно- и полиминеральных агрегатах. Роль флюидной фазы и флюидного режима в формировании структурного облика минеральных агрегатов.

3.3. Порфиробласты. Морфологические типы порфиробластов. Способы и механизмы образования порфиробластов. Порфиробласты моно- и полицентрические. Особенности внутреннего строения порфиробластов. Морфологические типы поверхностей порфиробластов.

    1. Включения. Классификация включений по компонентному составу. Минеральные включения. Морфологические и генетические типы включений. Включения протогенетические и сингенетические. Проблема постгенетических включений.

3.4.1. Протогенетические включения. Включения реликтовых фаз (реагентов) и инертных фаз минералообразующей среды. Способы и механизмы захвата минералообразующей среды растущим кристаллом или зерном. Морфологические отличия и особенности расположения протогенетических включений реликтовых и инертных фаз в зерне минерала-хозяина. Наследование структурно-текстурных особенностей протолита в расположении протогенетических включений в минерале-хозяине.

3.4.2. Сингенетические включения. Границы совместного роста минералов, индукционные грани. Морфологические отличия сингенетических включений и особенности их расположения в зерне минерала-хозяина.

3.4.3. Постгенетические включения. Морфологические особенности продуктов внутризерновых минеральных реакций распада твердого раствора и замещения. Морфологические особенности границ и пространственного расположения продуктов распада твердого раствора и продуктов реакций замещения.

3.4.4. Проблема возникновения постгенетических включений за счет внутрикристаллической диффузии вакансий и примесей. Эффект Френкеля и формирование постгенетических включений. Миграция включений в кристалле.

3.5. Симплектиты и минеральные срастания. Морфологические и генетические типы симплектитов и минеральных срастаний.


ЧАСТЬ II. Реакционный структурогенез. Связь между микроструктурами и химизмом минералов в метаморфических горных породах.


4. Реакционные структуры и реакционный структурогенез.

4.1. Главнейшие типы минеральных и флюидо-минеральных реакций. Реакции смещенного (полиморные фазовые превращения, упорядочение – разупорядочивание, реакции распада твердого раствора, реакции разложения и химического взаимодействия) и обменного равновесия.

4.2. Понятие реакционной зоны и локального термодинамического равновесия.

4.3. Интрагранулярные (внутризерновые) реакции и структуры.

4.3.1. Структуры распада твердого раствора. Механизмы их образования.

4.3.2. Структуры реакционного замещения. Механизмы их образования.

4.3.3. Структурные особенности реакций полиморфных фазовых превращений.

4.4. Аутогранулярные (матриксные) реакции и структуры реакций смещенного равновесия.

4.4.1. Структуры реакций разложения.

4.4.2. Структуры реакций химического взаимодействия кристаллических фаз.

4.4.3. Особенности структур при протекании реакций с непосредственным участием флюидной фазы (флюидо-минеральных реакций).

4.5. Стадийность протекания твердофазовых минеральных реакций. Особенности структур моностадийных и полистадийных реакций.

4.5. Реакционные макроструктуры.


5. Химическая гетерогенность минералов и структурогенез.

5.1. Понятие химической гетерогенности, химической зональности и секториальности минералов.

5.2. Типы химической зональности минералов.

5.2.1. Ростовая зональность и основные типы сопутствующих структур.

5.2.1.1. Простая ростовая зональность. Морфоструктурная классификация, механизмы образования и дешифрирования.

5.2.1.2. Осциллятивная ростовая зональность. Морфоструктурная классификация, механизмы образования и дешифрирования.

5.2.2. Диффузионная зональность и основные типы сопутствующих структур.

5.3. Химическая гетерогенность зерен минералов.

5.3.1. Микроканалы и возможные способы их образования.

5.3.1.1. Шовные зоны (микроканалы сращивания). Шовные зоны в полицентрических порфиробластах. Микроканалы сращивания при захвате включений монокристаллом на стадии роста.

5.3.1.2. Зоны повышенной проницаемости (диффузионные микроканалы) трещинного и дислокационного типов.

5.3.1.3. Долгоживущие и полигенетические микроканалы.

5.3.2. Секториальность. Механизмы образования и значение секториальности для петрологической интерпретации химической гетерогенности минералов. Критерии отличия секториальности от химической зональности и других типов химической гетерогенности минералов.

5.3.3. Реликтовая зональность в процессах замещения и диффузии.


ЧАСТЬ III. Деформационный и композиционный структурогенез. Текстуры метаморфических горных пород. Микротектоника.


6.Текстуры метаморфических горных пород, механизмы их образования и эволюции.

    1. Классификация текстур метаморфических горных пород. Текстуры протогенетические, сингенетические и постгенетические. Деформационные и композиционные текстуры.

    2. Деформационный структурогенез. Деформационные текстуры.

6.2.1. Упругие, пластические и хрупкие деформации.

6.2.2. Факторы деформационного структурогенеза (температура, литостатическое давление, стрессовые давления, протогенетические структуры, текстуры и минеральный состав субстрата).

      1. Механизмы пластических деформаций кристаллических веществ. Роль дефектов кристаллической решетки в процессе пластической деформации. Дислокационный креп.

      2. Деформации и деформационные текстуры мономинеральных агрегатов.

      3. Деформации и деформационные текстуры полиминеральных агрегатов.

      4. Методы исследования деформационных текстур. Реконструкция тектонических напряжений и последовательного изменения полей деформации при метаморфической эволюции. Микротектоника.

    1. Композиционный структурогенез. Композиционные текстуры.

6.3.1. Метаморфическая сегрегация, аллохимический метаморфизм и метасоматоз в связи с проблемами структурогенеза.

6.3.2. Факторы композиционного структурогенеза (температура, литостатическое давление, состав и химические потенциалы летучих компонентов, протогенетические структуры, текстуры и минеральный состав субстрата).

6.3.3. Роль стрессового давления и деформационных текстур для композиционного структурогенеза и формирования композиционных текстур.


7. Реакционный, деформационный и композиционный структурогенез в процессах метаморфизма.

7.1. Парагенезисы структур и текстур. Понятие структурного парагенезиса.

7.1.1. Главнейшие парагенезисы структур и текстур в породах различных ступеней регионального и контактового метаморфизма.

7.1.2. Закономерности эволюции парагенезисов структур и текстур метаморфических горных пород во времени на прогрессивном этапе метаморфизма.

7.1.3. Закономерности эволюции парагенезисов структур и текстур метаморфических горных пород во времени на регрессивном этапе метаморфизма.

7.1.4. Главнейшие парагенезисы структур и текстур в породах динамометаморфизма.

7.2. Проблемы выделения структурогенетических фаций метаморфизма. Изохимические ряды структур и текстур в породах регионального и контактового метаморфизма.


ЧАСТЬ IV. Приложение методов структурной петрологии.


8. Приложение микроструктурного анализа для решения петрологических, геологических и геохронологических задач.

8.1. Структурогенез и парагенетический анализ. Выявление минеральных реакций, последовательности их протекания и смены минеральных парагенезисов во времени методами микроструктурного анализа.

8.2. Структурогенез и минералогическая термобарометрия. Микроструктурный анализ в решении вопросов о равновесности составов минералов при термобарометрических расчетах и выводе эволюционных P-T-t трендов.

8.3. Структурогенез и относительная геохронология. Микроструктурный анализ при использовании методов относительной геохронологии на основании исследования гетерогенности минералов.

8.4. Структурогенез и абсолютная геохронология. Микроструктурный анализ при датировании метаморфических событий методами изотопной геохронологии.

8.5. Структурогенез и петрологические реконструкции. Методика изучения ранних стадий петрогенеза при помощи исследования минеральных включений в минералах-консерваторах.

8.6. Структурогенез в литологии и палеогеографии. Методика решения вопроса об источнике сноса обломочного материала в осадочных комплексах путем изучения реликтовых парагенезисов и минеральных включений в минералах-консерваторах.

8.7. Структурогенез и тектоника. Методы микротектоники. Реконструкция полей напряжений и этапов деформаций горных пород методами микроструктурного анализа. Корреляция данных минералогической термобарометрии и геохронологии с основными тектоническими событиями.


9. Заключение. Некоторые проблемы структурогенеза метаморфических пород и возможные пути их решения.


Лабораторные занятия. Лабораторные занятия проводятся для иллюстрации лекционной части курса и получения студентами навыков практического применения основных методик микроструктурного анализа для решения частных петрологических задач. Студентам предлагается на примере наиболее типичных образцов метаморфических горных пород составить подробные описания их структур и текстур (на макроскопическом, микроскопическом и электронно-микроскопическом уровнях исследования), выделить основные типы структур и текстур, составить морфологическую классификацию форм выделения минералов, разобрать последовательность смены парагенезисов структур и текстур и попытаться реконструировать эволюцию структурогенеза и его факторов для рассматриваемых образцов.


Семинарские занятия. Для закрепления знаний по лекционной части курса проводятся семинарские занятия по наиболее важным его разделам. Примерный перечень тем:

  • Типы структур и текстур метаморфических горных пород. Условия и механизмы их образования.

  • Минеральные и флюидо-минеральные реакции при метаморфизме. Реакционный структурогенез.

  • Химическая зональность, гетерогенность и секториальность минералов метаморфических горных пород. Связь микроструктур и химизма минералов.

  • Деформационный структурогенез, его факторы и механизмы. Деформации кристаллических пород и деформационные текстуры. Микротектоника.

  • Композиционный структурогенез, его факторы и механизмы. Взаимосвязь и взаимовлияние различных типов структурогенеза.

  • Парагенезисы структур и текстур метаморфических пород, закономерности их эволюции на различных этапах процессов метаморфической эволюции. Структурогенетические фации метаморфизма.


Индивидуальные занятия студентов. В качестве индивидуальных занятий для закрепления пройденного материала и ознакомления с современными проблемами структурогенеза и методами микроструктурного анализа студентам предлагается сделать доклад на основании изучения научных публикаций. Примерные темы докладов:

  • Механизмы формирования наиболее распространенных структур (текстур) метаморфических пород.

  • Внутреннее строение порфиробластов и методы его исследования.

  • Механизмы захвата твердофазовых включений растущими минералами.

  • Основные типы химической гетерогенности (зональности, секториальности) минералов в метаморфических породах и способы их изучения.


Самостоятельная работа студентов. Самостоятельная работа студентов в рамках данного курса включает в себя задачу по описанию структур и текстур метаморфической горной породы в шлифе. На основании этого описания студент должен определить последовательность формирования отдельных структурно-текстурных элементов, реконструировать минеральные реакции и способы их протекания, сделать заключение о равновесности составов находящихся в породе минералов (их отдельных ростовых зон и генерационных форм), реконструировать облик породы на ранних стадиях ее эволюции и т.д. Задача самостоятельной работы конкретизируется исходя из особенностей предлагаемого образца. По мере необходимости студенту предоставляется дополнительная информация (электронно-микроскопические снимки, химические анализы и т.п.)


Основные формы отчетности и контроля. Текущими формами отчетности и контроля являются опросы студентов в ходе семинаров и лабораторных занятий, а также доклады, которые студенты должны подготовить в рамках индивидуальных занятий. Основной формой контроля является итоговый зачет по основным разделам курса и выполнение студентом задания в рамках его самостоятельной работы.

ЛИТЕРАТУРА




Основная


  1. Некрасова Н.И., Петров Т.Г. Генезис минеральных индивидов и агрегатов. С.-Пб.: «Невский курьер», 1997. 228 с.

  2. Вернон Р.Х., Метаморфические процессы. М., Недра, 1980. 227 с.



Дополнительная


  1. Козлова О.Г. Рост и морфология кристаллов. 3-е изд., под ред. Н.В.Белова. М.: Изд-во МГУ, 1980. 368 с.

  2. Гегузин Я.Е. Очерки о диффузии в кристаллах. 2-е изд. М.: «Наука», 1974. 254 с.

  3. Григорьев Д.П., Жабин А.Г. Онтогения минералов. Индивиды. М.: «Наука», 1975. 340 с.

  4. Passchier, C.W., Trouw, R.A.J. Microtectonics. Springer, 1998. 289 p.

  5. Соболев Р.Н. Универсальный метод...

  6. Атлас структур и текстур горных пород.

Похожие:

Программа спецкурса “структурогенез метаморфических горных пород” для студентов IV курса специальности «петрология» Составил iconПрограмма-минимум кандидатского экзамена по специальности 25. 00. 04 «Петрология, вулканология» по геолого-минералогическим наукам
Настоящая программа базируется на основных разделах минералогии, а также вузовских дисциплинах, рассматривающих происхождение и методы...
Программа спецкурса “структурогенез метаморфических горных пород” для студентов IV курса специальности «петрология» Составил iconПредмет: География Класс: 6 Учебник: Герасимова Т. П., Неклюков Н. П. Учитель: Вагизова Ф. Г. Тема: Горные породы и минералы.
Цель: Сформировать представление о происхождении магматических, осадочных и метаморфических горных пород. Научить различать происхождение...
Программа спецкурса “структурогенез метаморфических горных пород” для студентов IV курса специальности «петрология» Составил iconПрактикум по курсу “Общая геология” для студентов 1 курса специальности 51. 01. 01. “
Таким образом, программа занятий в основном охватывает три крупных раздела: макроскопическое определение важнейших породообразующих...
Программа спецкурса “структурогенез метаморфических горных пород” для студентов IV курса специальности «петрология» Составил icon«механика горных пород и грунтов»
...
Программа спецкурса “структурогенез метаморфических горных пород” для студентов IV курса специальности «петрология» Составил iconРабочая программа учебной дисциплины основы петрофизики и разрушения горных пород
Одновременно с приобретением новых знаний студент в процессе изучения курса должен освоить навыки самостоятельного исследования теоретических...
Программа спецкурса “структурогенез метаморфических горных пород” для студентов IV курса специальности «петрология» Составил icon2 физико-механические свойства горных пород
Знание свойств горных пород необходимо при интерпретации диаграмм геофизических исследований скважин. Без знания свойств горных пород...
Программа спецкурса “структурогенез метаморфических горных пород” для студентов IV курса специальности «петрология» Составил iconМ. И. Дубровский комплексная классификация магматических горных пород
Графическое выражение зависимости различных параметров позволяет наглядно производить сопоставления большого количества данных на...
Программа спецкурса “структурогенез метаморфических горных пород” для студентов IV курса специальности «петрология» Составил iconМ. И. Дубровский комплексная классификация магматических горных пород
Графическое выражение зависимости различных параметров позволяет наглядно производить сопоставления большого количества данных на...
Программа спецкурса “структурогенез метаморфических горных пород” для студентов IV курса специальности «петрология» Составил iconМетодические указания к выполнению курсовой работы по дисциплине «Разрушение горных пород при бурении скважин»
К выполнению курсовой работы по дисциплине «Разрушение горных пород при бурении скважин» для студентов специальности 090800
Программа спецкурса “структурогенез метаморфических горных пород” для студентов IV курса специальности «петрология» Составил icon1. Нескальные грунты. Определения. Характеристика грунтов
Классификация горных пород по происхождению. Характерные формы залегания горных пород. Привести примеры
Разместите кнопку на своём сайте:
Библиотека


База данных защищена авторским правом ©lib.znate.ru 2014
обратиться к администрации
Библиотека
Главная страница