Основы физической геохимии

Аннотация

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

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

Литература

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

  • Вывод числа независимых параметров в гомогенной и гетерогенной системах.
  • Условия термодинамического равновесия систем. Стабильное и метастабильное состояние.
  • Принцип дифференциальной подвижности компонентов. Системы с вполне подвижными компонентами, их термодинамический смысл.
  • Правило фаз Гиббса, его вывод и приложение.
  • Правило фаз Коржинского, его вывод и приложение.
  • Термодинамические потенциалы простых (канонических) систем и связь между ними.
  • Интегральные и дифференциальные выражения термодинамических потенциалов систем с вполне подвижными компонентами
  • Уравнение смещенного равновесия, его вывод и приложение.
  • Закон действующих масс и связь константы равновесия с потенциалом Гиббса.
  • Вывод уравнений изобары и изотермы химической реакции.
  • Парциальные и мольные термодинамические характеристики.
  • Графический образ мольного изотермо-изобарического потенциала для систем с фазами постоянного и переменного состава.
  • Определение химического потенциала, его зависимость от T, P и состава системы.
  • Понятие о парагенезисе и минеральной фации. Построение и анализ диаграмм состав-парагенезис. Разделение компонентов.
  • Диаграмма состав-парагенезис Ниггли-Гольдшмидта. Диаграммы состав-парагенезис с минералами - твердыми растворами. Минералогическое правило фаз Гольдшмидта и Коржинского.
  • Вывод диаграммы бинарной системы с эвтектикой без твердых растворов и химических соединений с помощью кривых термодинамических потенциалов.
  • Вывод диаграммы бинарной системы с непрерывными твердыми растворами с помощью кривых термодинамических потенциалов.
  • Вывод диаграммы бинарной системы с соединением, плавящимся инконгруэнтно, с помощью кривых термодинамических потенциалов.
  • T-x диаграммы. Типы бинарных диаграмм плавкости. Типы твердых растворов Розебома.
  • Уравнения Шредера и Ван-Лаара, их вывод и анализ.
  • Изотермические и политермические сечения на тройных диаграммах плавкости.
  • Тройные диаграммы плавкости с инконгруэнтным плавлением двойных химических соединений.
  • Диаграммы плавкости с ликвацией (бинарные и тройные).
  • Влияние различных факторов на строение диаграмм плавкости.
  • Кислотно - основное взаимодействие компонентов в расплавах.
  • Влияние летучих компонентов на температуры плавления фаз и на строение диаграмм плавкости.
  • Влияние вполне подвижного компонента на температуру плавления фаз и на строение диаграмм плавкости.
  • Диаграмма соль - летучий компонент : T- P проекция, T-x и P-x сечения.
  • Диаграмма силикат - летучий компонент : T- P проекция, T-x и P- x сечения.
  • Теория построения однопучковых диаграмм. Топология диаграмм в зависимости от числа компонентов и фаз. Правила Скрейнемакерса.
  • Системы с отрицательным числом степеней свободы. Топологический анализ диаграмм состояния моновариантных мультисистем.
  • Диаграмма зависимости парагенезисов гранитоидов от химических потенциалов щелочей.
  • Диаграмма химических потенциалов μS2 - μO2 тройной системы Fe - O - S с фазами: гематит, магнетит, пирротин, пирит.
  • Сингулярное равновесие. Топология диаграмм бинарных систем с сингулярными равновесиями в координатах интенсивных параметров.
  • Основные уравнения для расчета фазовых равновесий. Интегрирование членов ΔGΔT и ΔGΔP.
  • Расчет твердофазовых минеральных равновесий на T- P диаграммах.
  • Метод расчета T- P условий реакций гидратации (дегидратации) и карбонатизации (декарбонатизации).
  • Метод построения диаграмм минеральных равновесий в зависимости от парциальных давлений PS2 - PO2.
  • Метод построения Eh-pH диаграммы.
  • Распределение компонентов между сосуществующими фазами как метод геотермобарометрии.
  • Уравнение производства энтропии. Главные принципы термодинамики необратимых процессов.
  • Стационарные состояния.