Школы

Школы
НПЦ «Байкал»

Подробнее >

Конкурсы

Конкурсы НПЦ "Байкал"

Все конкурсы >

Результаты >

Работы

Трёхмерная модель
озера Байкал

Видеоролики трехмерной модели >

О Байкале

Вопросы и ответы, музыка названий, фотогалерея...

Подробнее >

Научно-просветительский центр “Байкал“

Проекты Учебные курсы Библиотека Конференции, семинары Конкурсы

Изучение палеоклимата для прогноза изменения окружающей среды

Программа курса
Геохимия метаморфизма и метасоматоза

Дополнительная специализация: ДС.10 ГОС ВПО по специальности: 011300 - Геохимия

Утверждена на заседании учебно-методической комиссии геологического факультета протокол № от 2005 г.

Председатель УМК, доцент С.П.Примина

Иркутск, 2005

Составитель: д.г.-м.н., проф. В.А.Макрыгина
Рецензент: д.-г.м.н., гл.н.с. В.С. Антипин

Программа дисциплины «Геохимия метаморфизма и метасоматоза» цикла ЕН.Р.02 составлена в соответствии с государственным образовательным стандартом высшего профессионального образования по специальности 011300 — «Геохимия». Программа включает в себя краткое содержание разделов курса, учебно-методическую карту темы, перечень наглядных и других пособий, рекомендуемый список литературы.

Предназначена для студентов третьего курса, а также преподавателей ведущих подготовку специалистов по данной дисциплине.

1. Цели и задачи дисциплины, ее место в учебном процессе

1.1. Цель преподавания дисциплины

Геохимия метаморфизма и метасоматоза является неотъемлемой составной частью геохимии, петрологии и геологии. Цель дисциплины — ознакомить студентов с современными представлениями о происхождении метаморфических и метасоматических пород, которые базируются на петрологических, геохимических исследованиях и физико-химических построениях.

Современные требования к характеристике геологических объектов -литосферы и ее составляющих обязательно включают, наряду с минеральным составом, их химический состав. Целью курса «Геохимия метаморфизма и метасоматоза» является всестороннее изучение всех типов метаморфических и метасоматических процессов, протекающих в разных геодинамических обстановках земной коры, анализ перераспределения и миграции элементов в этих процессах, использование геохимических особенностей метаморфических пород для восстановления их протолита и условий его формирования.

В комплекс задач курса "Геохимия метаморфизма и метасоматоза" входит изучение:

  • закономерностей преобразования пород любого состава и генезиса под влиянием меняющихся температур и давлений с формированием континентальной земной коры;
  • главных реакций минералообразования при метаморфизме и изоморфных серий минералов;
  • геохимической направленности процессов с сохранением общего состава пород на прогрессивном этапе метаморфизма и масштабах изменения его при гранитизации и средне-низкотемпературных метасоматических преобразованиях регрессивного этапа; -главных геохимических типов постмагматического метасоматоза. -соотношения физико-химических факторов при формировании разных фациальных метаморфических серий,
  • методов применения геохимических исследований метаморфизма и метасоматоза для расшифровки условий и геодинамических обстановок формирования протолита метаморфических пород и истории становления континентальной коры;
  • месторождениий, образующихся либо преобразованных в ходе развития процессов метаморфизма и метасоматоза.
  • применения методов изотопной геохронологии и анализа изотопов при определении возраста процессов преобразования пород и источников вещества.

1.2 Курс Геохимия метаморфизма и метасоматоза является дочерним по отношению к главным дисциплинам — геологии, петрологии и геохимии. Он тесно сопряжен с физико-химической петрологией, петрографией, минералогией, геодинамикой, курсом полезных ископаемых, геохимией магматических и гидротермальных процессов, методами минералого-геохимических исследований.

Для успешного усвоения знаний студенты должны знать следующие дисциплины: химия, физика, общая геология, минералогия, петрография, геохимия, тектоника

1.3 В процессе изучения "Геохимии метаморфизма и метасоматоза" студент должен приобрести следующие знания и умения, необходимые для дальнейшего профессионального становления. Студент, изучивший геохимию, должен:

иметь представление:

  • о содержании и задачах предмета "Геохимия метаморфизма и метасоматоза " и ее основоположниках;
  • о роли геохимии и ее методов в современной геологии при изучении метаморфических метасоматических процессов;
  • о факторах метаморфизма и метасоматоза и их типах;
  • о роли и значении геохимических данных для палеореконструкций;

знать:

  • методики геохимического изучения метаморфических и метасоматических пород;
  • главные физико-химические закономерности развития этих систем;
  • особенности геохимии прогрессивного и регрессивного этапов метаморфизма;
  • особенности геохимии метасоматоза.

уметь:

  • пользоваться в своей учебной работе научной и справочной геохимической литературой, основными геохимическими диаграммами.

2. Объем дисциплины и виды учебной работы

Вид учебной работы Общая трудоемкость Семестр 6
  72 72
Аудиторные занятия   36
Лекции   24
Лабораторные занятия (ЛР)   12
Внеаудиторная работа   36
СРС Подготовка к аудиторным занятиям   36
Вид итогового контроля   экзамен
Общая трудоемкость дисциплины   72

2.1. Информация о геохимии из ГОС

Индекс Наименование дисциплины и ее основные разделы Всего часов
ЕН.Ф.07 Геохимия метаморфизма и метасоматоза (ГМиМ) 72
  Типы метаморфизма, их связь с тектоникой. Закономерности преобразования пород любого состава и генезиса под влиянием меняющихся температур и давлений с формированием континентальной земной коры. Геохимическая направленность этих процессов с сохранением общего состава пород на прогрессивном этапе метаморфизма и масштабы изменения его при гранитизации и средне-низкотемпературных метасоматических преобразованиях регрессивного этапа; главные петролого- геохимические типы постмагматического метасоматоза. Месторождения, связанные с метаморфизмом и метасоматозом.  

3. Содержание дисциплины

3.1. Разделы дисциплины и виды занятий

№ Раздел дисциплины Лекции ЛР
1 Введение. Метаморфизм. Основные понятия и типы метаморфизма. 2 часа  
2 Номенклатура и классификация метаморфических пород 2 часа  2 час
3 Метаморфические фациальные серии. Петрогенетические сетки. Прогрессивный и регрессивный метаморфизм. Полиметаморфизм и комплексы метаморфических ядер. 2 часа  2 час
4 Термодинамическиее основы учения о метаморфизме. Основные понятия метаморфической петрологии. 2 часа  
5 Геохимия прогрессивного метаморфизма. 4 часа  2 час
6 Геохимические особенности гранулитового метаморфизма и полиметаморфизма. Геохимия контактового метаморфизма. 2 часа  2 час
7 Геохимические методы расшифровки типов протолита метаморфических пород. Реконструкции геодинамических обстановок ранних этапов формирования протолита метаморфических толщ. 2 часа  2 час
8 Основные положения теории метасоматических процессов. 2 часа  2 час
9 Геохимия регрессивного этапа метаморфизма и процессов гранитизации — региональный метасоматоз. 2 часа  
10 Геохимия контактово-реакционного постмагматического метасоматоза и связанные с ним месторождения. 2 часа  
11 Геохимические особенности месторождений, генетически связанных с процессами метаморфизма и метасоматоза. 2 часа  

3.2. Содержание разделов дисциплины Геохимия метаморфизма и метасоматоза

1. Введение. Метаморфизм. Основные понятия и типы метаморфизма.

Роль петрологии и геохимии в изучении эндогенных процессов преобразования горных пород. Закономерности развития метаморфизма в геологической истории Земли и масштабы его проявления в континентальных и океанических структурах. Факторы метаморфизма, их граничные условия, анализ причин изменения физико-химических условий в земной коре. Геодинамические обстановки и связь с ними типов метаморфизма. Метаморфизм погружения, архейский площадной метаморфизм, динамо-термальный зональный метаморфизм протерозоя и фанерозоя, его разновидности в зонах коллизии, островных дуг, субдукции; метаморфизм зон спрединга, контактовый метаморфизм. Геологическое время как фактор метаморфизма [1, 10].

2. Номенклатура и классификация метаморфических пород. Факторы распределения элементов в метаморфических породах.

Петрографический и химический подходы для целей номенклатуры и классификации метаморфических пород. Метаосадочные и метавулканические породы. Структуры и текстуры метаморфических пород. Метаморфические минералы и реакции. Факторы, определяющие поведение и закономерности распределения редких элементов в метаморфических породах. Кристаллохимическое или изоморфное рассеяние редких элементов по минералам метаморфических пород. Неизоморфные формы нахождения элементов в метаморфических породах. Влияние воды, углекислоты и других компонентов на распределение и поведение редких элементов в метаморфических процессах [5, 6, 9].

3. Метаморфические фациальные серии

Понятие об изоградах индекс-минералов и их роль при картировании метаморфических толщ. Понятие о метаморфической фации. Петрогенетические сетки Ярдли, Н.Л. Добрецова, В.А.Глебовицкого и фациальные серии разных давлений. Прогрессивный и регрессивный метаморфизм. Полиметаморфизм и комплексы метаморфических ядер [9, 10, 13, 22].

4. Термодинамическиее основы учения о метаморфизме.

Основные понятия метаморфической петрологии. Правило фаз и его применение в парагенетическом анализе метаморфических пород. Использование закономерностей изменения состава минералов в геотермобарометрии. Термодинамические потенциалы. Физико-химическое моделирование метаморфических процессов: решение прямых и обратных задач [10, 15, 17, 18].

5. Геохимия прогрессивного регионального метаморфизма.

Геохимия зональных метаморфических комплексов. Геохимические особенности перераспределения элементов в андалузит-силлиманитовой фациальной серии низких давлений на примере хамардабанского комплекса. Геохимические особенности вещественного состава различных пород в кианит-силлиманитовой серии повышенных давлений на примере патомского метаморфического комплекса. Общие закономерности распределения главных и редких элементов на прогрессивном этапе метаморфизма. Роль флюидного режима — динамики потери летучих компонентов — в формировании разных фациальных метаморфических серий. Изохимический характер метаморфизма на прогрессивном этапе за исключением потери воды, бора, углекислоты [9, 11].

6. Геохимические особенности гранулитового метаморфизма и полиметаморфизма. Геохимия контактового метаморфизма.

Гранулитовые комплексы прогрессивного типа. Геохимия перехода от амфиболитовой к гранулитовой фации и геохимические особенности гранулитовых комплексов архея. Полиметаморфизм. Геохимия процесса ороговикования у контактов магматических тел, зона просушки пород и переход к гидротермальным изменениям. Различие контактовых ореолов безрудных и рудоносных интрузий [2, 12, 20].

7. Геохимические методы расшифровки типов протолита метаморфических пород. Реконструкции геодинамических обстановок ранних этапов формирования протолита метаморфических толщ.

Диаграммы определения исходного состава метаморфических пород — А.Н. Неелова, А.А. Предовского, де Ля Роша. Использование петрохимических модулей для разбраковки метавулканитов и метаосадков. Геохимические особенности современных осадочных и вулканических пород, характерных для определенных геодинамических обстановок. Их использование для реконструкции геодинамических обстановок формирования протолита. Построение петрохимических и редкоэлементных дискриминационных диаграмм. Примеры расшифровки истории развития прибайкальских метаморфических комплексов [1, 3, 5, 9, 19].

8. Основные положения теории метасоматических процессов. Роль Д.С. Коржинского в развитии учения о метасоматозе. Дифференциальная подвижность компонентов и строение метасоматических колонок. Роль тектонического и флюидного режима при метасоматозе. Факторы равновесия при метасоматозе. Диффузионный и инфильтрационный метасоматоз, механизмы их протекания и геохимические различия. Фильтрационный эффект и режим кислотности-щелочности. Парагенетический анализ метасоматитов [4, 7, 16, 25].

9. Геохимия регрессивного этапа метаморфизма и процессов гранитизации — региональный метасоматоз. Генетическая классификация метасоматитов В.И.Левицкого. Инверсия режима прогрессивного метаморфизма при переходе к регрессивному этапу и геохимические следствия. Геохимия гранитизации в зональных комплексах и при полиметаморфизме комплексов метаморфических ядер. Переход к анатексису и формирование S-гранитов ультраметаморфического этапа. Магматическое замещение. Роль состава метаморфического субстрата в петрохимических и геохимических особенностях метасоматитов. Средне-низкотемпературный регрессивнй метаморфизм. Жильная серия регрессивного этапа метаморфизма [4, 8, 9,12].

10. Контактово-реакционный постмагматический метасоматоз и связанные с ним месторождения [4, 8, 16, 25].

Биметасоматоз на контактах контрастных сред — карбонатных пород с силикатными, гипербазитов с силикатными породами. Контактово-инфильтрационный метасоматоз, магнезиальные и известковые скарны. Березитизация, лиственитизация, вторичные кварциты.

11. Геохимические особенности месторождений, генетически связанных с процессами метаморфизма и метасоматоза.

Месторождения, связанные с этапом прогрессивного метаморфизма (метаморфогенные и метаморфизованные). Месторождения и рудопроявления разных этапов регионального и контактового (постмагматического) метасоматоза [14, 23].

3.3 Примерный перечень контрольных вопросов и заданий по СРС

Тест по курсу «Геохимия метаморфизма и метасоматоза»

  1. Температурный интервал зеленосланцевой фации регионального метаморфизма: (Перечень ответов: 100 — 250 ºС; 720 – 850 ºС; 300 – 480 ºС; 650 – 700 ºС.
  2. Что является исходной породой для метапелитов? ( базальт; глина; песчаник; известняк)
  3. Какие давления и температуры характерны для эклогитовой фации? (3 –5 килобар и 650-800 ºС; 9-15 килобар и 350-500 ºС; 1–2 килобара и 750-800 ºС)
  4. Температура начала мигматизации ( 650 ºС; 350 ºС; 150 ºС; 900 ºС)
  5. Какие из этих метасоматитов самые а) высокотемпературные? (грейзены; пропилиты; скарны; листвениты) б) низкотемпературные?
  6. Какие из летучих компонентов играют главную роль при а) метаморфизме. б) при метасоматозе (F; H 2O; Cl; CO 2)
  7. Какие минералы являются индикаторами давления при метаморфизме: ( кварц; биотит; полиморфы Al 2SiO 5; пироксен)
  8. Какая из перечисленных диаграмм используется для реконструкции протолита метаморфических пород: (диаграмма Предовского; диаграмма Cr-Ni; диаграмма Пирса; рентгенограмма)
  9. Какие из перечисленных минералов имеют переменный состав и служат основой геотермометров: (андалузит; гранат; кварц; пироксен).
  10. Какая черта регионального метаморфизма позволяет проводить реконструкцию протолита пород: (аллохимический характер; изохимический характер; продолжительность; зональность)
  11. Какие из перечисленных компонентов чаще всего инертны при метасоматозе: (H 2O, CO 2; Al 2O 3; K 2O; MgO)
  12. Какой из перечисленных модулей используется для реконструкции осадочной природы метаморфических пород: (Al 2O 3/SiO 2; Na 2O/K 2O; Rb/K; Al/(Ca+Na+K)

3.4 Темы лабораторных занятий и семинаров

  1. Практические занятия по диагностике метаморфических и метасоматических пород по образцам и шлифам.
  2. Практические занятия по построению дискриминационных диаграмм для определения природы протолита метаморфических пород.
  3. Практические занятия по реконструкции геодинамических обстановок формирования метаморфических пород по геохимическим данным.
  4. Доклады студентов по составленным ими рефератам, обсуждение рассматриваемых проблем.

Тематика докладов:

  1. Метаморфическиефациальные серии, принципы их выделения и картирования.
  2. Связь разных типов метаморфизма с геодинамическими обстановками.
  3. Геохимические особенности зональных метаморфических комплексов на модельных примерах.
  4. Геохимические особенности регионального метасоматоза.
  5. Месторождения, связанные с метаморфическими поясами.

Перечень вопросов к экзамену

  1. Метаморфизм — определение и типы метаморфизма. Связь их с основными геодинамическими обстановками.
  2. Факторы метаморфизма — температура, давление, флюидный режим, причины их разнообразия и связь с типами метаморфизма.
  3. Прогрессивный и регрессивный метаморфизм — тренд метаморфизма. Метаморфизм осадочных и вулканических пород.
  4. Классификация метаморфических пород по типам метаморфизма, температурам, структурам, текстурам, минеральному составу, исходным породам.
  5. Метаморфические минералы и реакции, минералы переменного состава, полиморфизм.
  6. Зональный метаморфизм и изограды индекс-минералов.
  7. Метаморфические фации и фациальные серии, петрогенетические сетки. Фациальные серии разных давлений.
  8. Термодинамические основы учения о метаморфизме. Открытые и закрытые системы, локально-мозаичное равновесие.
  9. Понятия метаморфической петрологии: параметры системы, фазы и правило фаз, компоненты, их классификация при метаморфизме. Концентрация и химический потенциал.
  10. Законы термодинамики, термодинамические потенциалы и их использование при физико-химическом моделировании процессов метаморфизма. Прямые и обратные задачи.
  11. Геохимия метаморфизма, причины разных взглядов исследователей на изохимическую или аллохимическую природу метаморфизма.
  12. Прогрессивный региональный метаморфизм. Поведение главных и редких элементов в интервале зеленосланцевая — амфиболитовая фация
  13. Роль режима летучих компонентов при формировании разных фациальных серий
  14. Особенности геохимии гранулитового метаморфизма и полиметаморфизма.
  15. Геохимия контактового метаморфизма.
  16. Использование геохимических данных для реконструкции природы протолита метаморфических пород.
  17. Использование геохимических особенностей пород для реконструкции геодинамических обстановок их формирования.
  18. Реконструкции условий осадконакопления по соотношению главных и редких элементов.
  19. Корреляция толщ и картирование зональных комплексов с использованием геохимических особенностей пород.
  20. Метасоматизм. Определение, отличия от метаморфизма, типы метасоматизма.
  21. Локально-мозаичное равновесие, дифференциальная подвижность компонентов, правило фаз, закон постоянства объемов.
  22. Метасоматическая зональность. Инфильтрационный и диффузионный тип зональности.
  23. Факторы метасоматоза. Подвижные и инертные компоненты. Парагенетический анализ.
  24. Геохимия кислотно-щелочного взаимодействия и отраженной щелочности.
  25. Регрессивный этап метаморфизма — региональный метасоматоз.
  26. Гранитизация и ее роль в формировании континентальной коры.
  27. Влияние флюидного режима разных фациальных серий на процессы гранитизации и металлогению.
  28. Регрессивный метаморфизм (метасоматоз) в средне-и низкотемпературных зонах.
  29. Контактово-реакционный метасоматоз, его связь с магматизмом, параметры.
  30. Геохимические особенности формирования скарнов.
  31. Черносланцевые образования, сорбируемые ими редкие элементы
  32. Месторождения метаморфизованные, метаморфические.
  33. Месторождения, источник рудного вещества которых связан с ультраметаморфизмом.

Рекомендуемая литература

Основная литература по лекционному курсу, учебники и учебные пособия

  1. Геодинамические реконструкции. Методическое руководство. Л.: Недра,1991.144 с.
  2. Геохимия архея. (Под ред. А. Кренера, Г.Н. Хенсона). — М.: Мир, 1987. 315 с.
  3. Ефремова С.В., Стафеев К.Г. Петрохимические методы исследования горных пород. М.: Недра, 1985. 511 с. Справочное пособие.
  4. Жариков В.А. Метасоматизм и метасоматические породы. М.: Научный мир, 1998. 490 с.
  5. Интерпретация геохимических данных (Авт. Скляров Е.В., Гладкочуб Д.П., Донская Т.В. и др.) М.: Интермет Инжиниринг, 2001. 288 с. Учебное пособие.
  6. Классификация и номенклатура метаморфических горных пород. М.: Недра, 1981.
  7. Коржинский Д.С. Теория метасоматической зональности. М.: Наука, 1982. 104 с.
  8. Макрыгина В.А. Геохимия метаморфизма и ультраметаморфизма умеренных и низких давлений. Новосибирск: Наука, 1981. 199 с.
  9. Метаморфизм и тектоника (Авт. Скляров Е.В., Гладкочуб Д.П., Донская Т.В. и др.) М.: Интермет Инжиниринг, 2001. 215 с. Учебное пособие.
  10. Петров Б.В., Макрыгина В.А. Геохимия метаморфизма. Новосибирск: Наука,1975.342 с.
  11. Петрова З.И., Левицкий В.И. Петрология и геохимия гранулитовых комплексов Прибайкалья. — Новосибирск: Наука, 1984. 201 с.
  12. Фации метаморфизма [Авт. Добрецов Н.Л., Соболев В.С. и др.] Новосибирск: Наука, 1970. 450 с.

Дополнительная литература

  1. Белевцев Я.Н. Метаморфогенное рудообразование. М.: Недра, 1979. 275 с.
  2. Бычинский В.А., Исаев В.П., Тупицын А.А. Физико-химическое моделирование в нефтегазоносной геохимии. Часть 1, 2. Иркутск, 2004 Учебное пособие.
  3. Зарайский Г.П. Зональность и условия образования метасоматических пород. М.: Наука, 1989. 341 с.
  4. Карпов И.К., Киселев А.И., Летников Ф.А. Моделирование природного минералообразования на ЭВМ. М.: Недра, 1997.
  5. Левицкий В.И. Петрология и геохимия метасоматоза. Новосибирск: Наука, Филиал ГЕО, 2005. 450 с.
  6. Мейсон Р. Петрология метаморфических пород. М.: Мир, 1981
  7. Неелов А.Н., Милькевич Р.И. Петрохимия метаморфических комплексов юга Восточной Сибири. Л.: Наука, 1979. 309 с.
  8. Ножкин А.Д., Туркина О.М. Геохимия гранулитов. Новосибирск: Тр. ОИГГМ, вып.817. 1993. 223 с.
  9. Предовский А.А. Геохимическая реконструкция первичного состава метаморфизованных вулканогенно-осадочных образований докембрия. Апатиты, 1970. 115 с.
  10. Петрография и петрология магматических, метаморфических и метасоматических горных пород. Учебник под ред. Попова В.С. и Богатикова О.А. М.: «Лотос», 2001, 764 с.
  11. Файф У., Тернер Ф., Ферхуген Дж. Метаморфические реакции и метаморфические фации. М.: ИЛ, 1962. 414 с.
  12. Царев Д.И. Метасоматизм Улан-Удэ, Изд Бурят. Науч. Центра. 2002. 319 с.

7. МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

В разделах программы курса "Геохимия метаморфизма и метасоматоза" указаны номера учебников и учебных пособий из списка литературы.

Программу составил: д.г.-м.н., проф., профессор кафедры геохимии В.А. Макрыгина

Иркутск, 20 февраляя 2005 г.

 

Внимание! Если Вы обнаружили ошибку в тексте, пожалуйста, выделите ее и нажмите Ctrl+Enter.