ПРОГРАММА

Вступительного экзамена в аспирантуру по специальности

25.00.04 петрология, вулканология

Введение

Предмет петрологии – науки о горных породах, и ее задачи. Петрология как

связующее звено между геохимическими и историко-геологическими науками. Методы и

разделы петрологии. Петрография и петрология.

Краткие сведения об истории развития петрологии. Значение работ русских петрографов Санкт-Петербургского университета.

Особенности современного этапа развитии петрологии. Значение петрологических исследований в решении теоретических и практических проблем геологии. Петрология и тектоника литосферных плит.

Часть I. Петрографическое изучение породообразующих минералов (с элементами физико-химического анализа).

1. Изучение кристаллооптических свойств минералов в петрографических шлифах.

Поляризационный микроскоп. Петрографические препараты – шлифы.

Петрографический метод и его значение в изучении горных пород.

Исследования минералов при одном поляризаторе и в скрещенных николях.

Оценка показателей преломления в шлифах. Разделение минералов по показателям преломления на группы Лодочникова.

Формы развития минералов. Спайность и ее выражение в шлифе. Отличие пинакоидальной спайности от призматической. Включения в минералах. Вторичные изменения.

Отличия изотропных минералов от анизотропных. Определения силы двупреломления минералов. Аномальные интерференционные окраски.

Характер погасания минералов. Определение углов погасания и знака удлинения минералов. Особенности погасания. Двойники и зональность.

Исследования минералов в сходящемся свете (коноскопия). Выбор главных разрезов с учетом силы двупреломления. Определение осности и оптического знака.

Оценка угла оптических осей.

2.Физико-химический анализ породообразующих минералов.

Основные представления физической химии и построение физико-химических диаграмм. Системы, фазы, компоненты, интенсивные и экстенсивные параметры состояния системы. Правило фаз Гиббса и его значение в изучении минералообразования.

Полиморфизм. Главные типы кристаллизации в бинарных системах: Эвтектика, системы с химическими соединениями (конгруэнтными и инконгруэнтными), твердые растворы ограниченной и неограниченной смесимости. Представление о тройных системах и особенностях их кристаллизации. Значение физико-химического анализа в изучении минералов и горных пород.

3. Главные породообразующие минералы магматических, осадочных и метаморфических пород.

Зависимости физических (кристаллооптических) свойств минералов от химического состава, кристаллической структуры и условий образования. Диаграммы «свойство-состав» и их значение для изучения породообразующих минералов.

Классификация минералов по кристаллоптическим свойствам и строению.

А. Изотропные минералы и вещества: опал, флюорит, лейцит, группа содалита, группа граната, группа шпинели, вулканические стекла.

Б. Оптически одноосные минералы: нефелин, канкринит, мелилит, группа карбонатов, группа скаполита, турмалин, апатит, кварц и модификации SiO2, циркон, касситерит, рутил, шеелит.

В. Оптически двуосные минералы. Минералы каркасного строения. Группа полевых шпатов и их значение в классификации горных пород. Щелочные (К-Na) полевые шпаты: санидин, ортоклаз, микроклин. Пертиты. Кристаллооптические свойства и особенности состава «высоких», «промежуточных» и «низких» модификаций K-Na полевых шпатов. Особенности кристаллизации при различных Рн2о Плагиоклазы. Кристаллизация в равновесных и неравновесных условиях.

Зональность как показатель условий формирования. Методы определения плагиоклазов.

Минералы слоистого строения: каолинит, пирофиллит, тальк, серпентины, хлориты, мусковит, флогопит, биотиты.

Минералы ленточного строения. Амфиболы ромбические и моноклинные. Главные типы амфиболов и методы их определения.

Минералы цепочечного строения. Пироксены ромбические и моноклинные.

Методы определения. Волластонит.

Минералы островного строения (с типом радикала [SiO4]4- и [Si2O7]6- и другие.

Группа оливина. Диаграмма свойство-состав для ряда фаялит-форстерит. Группа эпидота, сфен, группа дистена, ставролит, кордиерит.

Г. несиликатные минералы: барит, гипс, ангидрит и др.

Типичные парагенезисы минералов магматических, осадочных и метаморфических пород, различных фациальных серий. Представление об определении условий образования горных пород по сосуществующим минералам. Минеральные геотермобарометры и их значение.

Часть II. Изучение горных пород.

Геологические процессы и формирование горных пород. Общая генетическая классификация горных пород.

Петрофизические (магнитные, плотностные, упругие, электрические, радиоактивные) свойства горных пород и причины их вариаций. Значение петрофизических исследований в решении геологических задач.

Магматические горные породы.

1. Магматические расплавы и их физико-химические свойства. Главные химические элементы магм (петрогенные окислы). Летучие компоненты в магматических расплавах. Магмы и горные породы. Интрузивные (плутонические) и эффузивные (вулканические) породы. Пирокластические и вулканогенно-осадочные породы, вулканические пеплы, тефра и туфы.

2. Формы залегания магматических горных пород. Генетическая классификация интрузивных тел по Г. Клоссу и А.А. Полканову. Главные морфологические типы интрузивных тел стабильных областей (кратогенов) и подвижных зон (орогенов).

Механизмы интрузии магмы. Формы залегания вулканических пород.

3. Структуры и текстуры магматических пород. Основные определения. Разделение структур по степени кристалличности, размерам и форме составных частей породы.

Полнокристаллические, неполнокристаллические, пирокластические структуры.

Главные типы полнокристаллических и неполнокристаллических структур.

Физико-химические свойства магматических расплавов и их значение в формировании структур. Принцип Розенбуша. Соотношение термодинамического и генетического факторов в генезисе структур магматических пород.

Разделение структур по степени сплошности пород и расположению их составных частей в пространстве. Директивные структуры и их значение для определения формы залегания и внутреннего строения магматических тел. Представление о прототектонике и структурном анализе магматических тел. Трещины и типы отдельности магматических пород и их соотношения с прототектоникой.

4. Химический и минеральный состав магматических пород. Соотношения между главными петрогенными окислами и их выражение в минеральном составе. Салические (лейкократовые) и мафические (меланократовые) минералы.

Ультраосновные, основные, средние, кислые породы и особенности их минерального состава. Минералы-индикаторы недосыщенных, насыщенных и пересыщенных кремнеземом пород. Щелочные породы и минералогические критерии их выделения. Петрохимические коэффициенты и диаграммы. Принципы петрохимических пересчетов.

5. Систематика магматических пород. Минеральный состав как основа классификации. Главные и второстепенные породообразующие минералы. Типоморфные (кардинальные) минералы. QAPF – классификация магматических пород на основе количественных соотношений лейкократовых минералов. Меланократовые минералы и цветной индекс пород.

Современные петрохимические классификации вулканических пород основанные на соотношении «сумма щелочей – кремнезем». Породы нормального ряда щелочности (известково-щелочные), умеренно-щелочные (щелочно-известковые) и щелочные породы.

Индекс Пикока.

Терминология и номенклатура. Группы, семейства, виды и разновидности магматических пород.

Полевые номенклатуры магматических пород на основе приближенного минерального состава.

Систематика пирокластов.

6. Обзор магматических горных пород.

6А. Породы ультраосновного состава. Перидотиты, коматииты, пикриты.

Кимберлиты, лампроиты и проблемы генезиса алмазов.

6Б. Породы основного и среднего состава. Габброиды и диориты, базальты и андезиты. Толеитовые, высокоглиноземистые, щелочные базальты и их минералогопетрографические особенности. Высокомагнезиальные андезиты (бониниты).

Геодинамические обстановки образования базальтов, океанические и континентальные базальты. Монцониты, сиениты и трахиты. Лампрофиры.

6В. Породы кислого состава. Граниты, адамеллиты, гранодиориты. Гранитоиды нормального ряда и гранитоиды, пересыщенные глиноземом. Дациты и риолиты.

Игнимбриты. Плагиоклазовые граниты (тоналиты и трондьемиты) и их вулканические аналоги. Щелочные граниты и риолиты.

Современные генетические классификации гранитоидов. Граниты М-, I-, S-, Атипов, их признаки и геодинамические обстановки формирования.

6Г. Щелочные фельдшпатоидные породы. Фельдшпатоидные сиениты - фонолиты.

Фельдшпатоидные габброиды – базаниты. Бесполевошпатовые фельдшпатоидные породы (мельтейгиты, ийолиты – нефелиниты). Мелилитовые породы. Карбонаты.

7. Вопросы генезиса магматических пород. Естественные ряды, магматические ассоциации и серии. Источники магм в коре и верхней мантии. Первичные, родоначальные и производные магмы. Факторы магматической эволюции. Реакционный принцип Боуэна и кристаллизационная дифференциация. Значение других петрогенетических процессов (ликвация, смешение магм, ассимиляция, эманационная дифференциация и др.).

8.Представление о магматических формациях и комплексах. Принципы выделения магматических комплексов при средне- и крупномасштабном геокартировании.

Особенности магматизма на ранних этапах развития Земли. «Серые» гнейсы архея.

Магматические ассоциации гранит-зеленокаменных поясов раннего докембрия.

Элементы геодинамического анализа магматических образований. Главнейшие магматические ассоциации в зонах расхождения и схождения литосферных плит:

магматизм океанических хребтов, островных дуг, активных континентальных окраин и зон коллизии. Внутриплитный магматизм «горячих точек».

9. Магматизм и рудообразование. Летучие компоненты в магматических системах.

Поведение металлов в системах расплав-кристалл-флюид. Сродство металлов к различным компонентам магматического флюида. Представление о металлогенической специализации магматических комплексов. Рудно-магматические системы и их примеры.

III. Метаморфические и метасоматические породы.

Факторы и типы метаморфизма. Общая классификация метаморфических процессов и пород. Граничные условия метаморфизма. Метаморфизм и диагенез.

Метаморфизм и магматизм. Основные направления в учении о метаморфизме: историкогеологическое, петрогенетическое (минералого-парагенетическое) и др.

Вещественный состав метаморфических пород. Пара- ортопороды. Химические и минеральные превращения. Метаморфизм и метасоматоз. Методы реставрации исходных пород. Особенности формирования структуры метаморфических пород. Бластез и кристаллобластические структуры. Представления о кристаллобластических рядах.

Значение реликтовых структур.

Автометаморфизм. Физико-химические предпосылки проявления автометаморфизма и его стадии. Постериорные минералы, реакционные каймы, полиморфные превращения, пертиты. Постмагматические гидротермальные изменения пород: амфиболизация, эпидотизация, хлоритизация, альбитизация и др. Псевдоморфизм.

Автометасоматоз. Автометаморфизм и рудообразование.

Контактный термальный метаморфизм. Геологические условия проявления.

Контактовые ореолы. Соотношения минеральных ассоциаций с составом исходных пород.

Классы роговиков по Гольдшмидту.

Представление о диаграммах состав-парагенезис. Термические градиенты и контактово-метаморфическая зональность. Концепция метаморфической фации. Фации контактового метаморфизма.

Деформация горных пород. Упругая, хрупкая и пластическая деформация.

Дробление и трение скольжения. Дислокационный метаморфизм. Катаклазиты и милониты.

Пластическая деформация и кристаллобластез. Роль температуры и флюида.

Ориентировка кристаллического агрегата в условиях тектонических напряжений. Кливаж течения, кристаллизационная сланцеватость. Текстуры метаморфических пород, образованных в условиях стресса. Главные типы тектонитов. Представление о микроструктурном и структурно-геометрическом анализе.

Региональный (динамотермальный) метаморфизм. Геологические и термодинамические условия проявления регионального метаморфизма. Фактор времени.

Соотношение со складчатостью и магматизмом. Зоны прогрессивного метаморфизма.

Понятие изограды. Соотношения ассоциаций минералов с химическим составом исходных пород. Роль температуры и давления. Некоторые критические равновесия.

Полиморфизм андалузит – дистен – силлиманит. Фации регионального метаморфизма и их номенклатура. Метаморфические фации низкого, среднего и высокого давления (серии фаций Миясиро). Представление о петрогенетической сетке.

Ультраметаморфизм. Коровой анатексис и его термодинамические условия.

Мигматиты, их генетические и морфологические типы. Мигматизация и гранитный диапиризм. Рудогенерирующая роль ультраметаморфизма.

Метаморфизм и ультраметаморфизм в геологической истории. Метаморфические процессы в различных стадиях плейттектонического цикла. Концепция парных метаморфических поясов, зонального метаморфизма и метаморфизма океанического дна.

Метасоматиты. Диффузионный и инфильтрационный метасоматоз. Понятие о дифференциальной подвижности компонентов, метасоматической зональности и метасоматической колонке. Значение работ Д.С. Коржинского. Основные типы метасоматитов: фениты, скарны, грейзены, березиты, алюмокварциты, пропилиты.

Проблема гранитизации. Глубинный мантийный метасоматоз. Метасоматоз как рудогенный процесс. Взаимодействие поверхностной гидротермальной системы и магматических производных.

Даминова А.М. Породообразующие минералы. М., 1964.

Лодочников В.Н. Главнейшие породообразующие минералы. М., 1974.

Кочурова Р.Н. Основы практической петрографии. Л., 1977.

Вильямс Х., Тернер Ф., Гильберт Ч. Петрография (Введение в изучение горных пород в шлифах) Книги 1 и 2. М., 1985.

Ле Ба М, Штрекайзен А.Л. Систематика магматических горных пород МСГН.//Записки ВМО, 1991, №4, с. 1-20.

Мейсон Р. Петрология метаморфических пород. М., 1981.

Саранчина Г.М., Шинкарев Н.Ф. Петрология магматических и метаморфических пород. Л., 1973.

Винклер Г. Генезис метаморфических пород. М., 1979.

Добрецов Н.Л. Глобальные петрологические процессы. М., 1981.

Петрография. Книги I, II, III. Изд-во МГУ, М., 1976, 1981, 1986 г.г.

Татарский В.А. Кристаллооптика и иммерсионный метод исследования минералов.

Л., 1965.

Трегер В.Е. Таблицы для оптического определения породообразующих минералов.

М., 1969.