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.