Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
ЛЬВІВСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ ІМЕНІ ІВАНА ФРАНКА
Геологічний факультет
Кафедра мінералогії
Основи геохімії
напряму підготовки 6.040103 Геологія
для спеціальності геологія (бакалавр)
Форма навчання: денна
2013
Основи геохімії. Робоча програма навчальної дисципліни для студентів бакалаврського рівня
за напрямом підготовки Геологія. 2013.- 9 с.
Розробники: Л.З.Скакун, доцент, кандидат геолого-мінералогічних наук
Робоча програма затверджена на засіданні кафедри мінералогії
Протокол № ___ від. “____”________________2013 р.
Завідувач кафедрою мінералогії
_______________________ (Скакун Л.З.)
(підпис)
“_____”___________________ 2013 р
Схвалено методичною радою геологічного факультету
Протокол № ___ від. “____”________________2013 р.
“_____”________________2013 р. Голова _______________(Скакун Л.З.)
|
Найменування показників |
Галузь знань, напрям підготовки, освітньо-кваліфікаційний рівень |
Характеристика навчальної дисципліни |
|
денна форма навчання |
||
|
Кількість кредитів - 5 |
Галузь знань 0401 Природничі науки |
Нормативна Цикл професійної пiдготовки |
|
Модулів – 1 |
Напрям 6.040103 Геологія |
Рік підготовки: |
|
Загальна кількість годин - 64 |
Спеціальність геологія |
4-й |
|
Семестр |
||
|
7-й |
||
|
Лекції |
||
|
Тижневих годин для денної форми навчання: аудиторних – 4 самостійної роботи студента – 7 |
Освітньо-кваліфікаційний рівень: бакалавр |
48 год. |
|
Лабораторні |
||
|
16 год. |
||
|
Самостійна робота |
||
|
116 год. |
||
|
Вид контролю: |
||
|
іспит |
||
Примітка.
Співвідношення кількості годин аудиторних занять до самостійної і індивідуальної роботи становить:
для денної форми навчання – 64/116
ВСТУП.
"Основи геохімії" є фундаментальною дисципліною, що узагальнює знання мінералого-петрологічного циклу і є необхідною для розуміння всіх подальших предметів, що викладаються у геологічному циклі.
Викладається в 7 семестрі в обсязі 175 год, з яких відведено на лекції – 48 год, лабораторні заняття – 16 год та самостійну роботу – 116 год. Закінчується іспитом після 7 семестру. За умови успішного опанування дисципліни студенту присвоюється 5 кредитів ECTS.
Метою навчальної дисципліни "Основи геохімії " є надання студентам можливості набути знання в області геохімії як науки про закономірності хімічних перетворень речовини земної кори та Землі в цілому, закономірності міграції, розсіяння і концентрування хімічних елементів в різних природних процесах.
В рамках цього у свідомості студентів повинні закріпитися алгоритми інтерпретації своїх спостережень хімічного складу гірських порід та мінералів та відтворення інформації в термінах геохімії.
Завдання курсу:
Предметом навчальної дисципліни є геохімічна система, що охоплює мантію, літосферу, гідросферу та атмосферу, функціонування якої проявляється в процесах фракціонування хімічних елементів та ізотопів між фазами такої системи. Важливою складовою є виклад основ термодинаміки, кінетики та перенесення речовини в геохімічних системах.систематики мінералів. Курс складається з двох частин - лекційної і лабораторної. На лекціях даються теоретичні основи геохімії. На лабораторних заняттях розглядаються методики аналізу геохімічних даних, формулювання та обчислення геохімічних моделей (статистичних та фізико-хімічних), алгоритми використання набутих знань для побудови геологічних реконструкційних моделей.
Вимоги до знань та вмінь.
У результаті вивчення даної дисципліни студент повинен:
В результаті проходження курсу студент повинен:
- знати основні закономірності розподілу і поведінки хімічних елементів в магматичних, метаморфічних і гидротермально-метасоматических процесах, при осадконакоплении, в континентальних і морських водах, в атмосферному повітрі, в живій речовині нашої планети
- вміти грамотно аналізувати шляхи міграції і умови концентрації хімічних елементів в різних ендогенних і екзогенних процесах, пояснювати причини виникнення асоціацій хімічних елементів в природних об'єктах,
- мати уявлення про фізико-хімічні фактори, що контролюють геохімічні процеси, динаміку геохімічних потоків та резервуарів, сучасні напрямки розвитку геохімії та її практичного використання в геології та охороні довкілля.
Для успішного вивчення геохімії студент повинен заздалегідь вивчити і скласти іспити із хімії, загальній геології, мінералогії, петрології та основ геофізики.
Теми лекційного курсу
|
Теми |
Кількість лекційних годин |
Кількість годин самостій-ної роботи |
|
1. Геохімія – хімія геологічних процесів. Поняття геохімічної системи. Поширеність хімічних елементів в космосі і в Землі. Основи космохімії і нуклеосинтез елементів. Сучасні уявлення про формування Сонячної системи та планет. Геохімічні процеси і глобальна тектоніка. Коротка історія розвитку геохімії. |
2 |
3 |
|
2. Розсіяння хімічних елементів у природі. Геохімічна класифікація хімічних елементів. Види існування хімічних елементів. Форми знаходження хімічних елементів у геологічних системах: мінерал, розчин, колоїд, сорбат, іонообмінні компоненти. Носії хімічних елементів. Концентрація і одиниці концентрації. Концентрування і розсіювання хімічних елементів в геологічних процесах. Сумісні та несумісні елементи. Кларк елемента. Геохімічний фон. |
2 |
3 |
|
3. Основи хімічної термодинаміки геохімічних систем. Основні поняття і закони хімічної термодинаміки. Поняття рівноваги. Рівноважний та нерівноважний стани системи. Вільна енергія Ґібса хімічних реакцій і принципи фізико-хімічного моделювання геохімічних систем. Основні рушійні сили геохімічних процесів. Розчини – основна форма знаходження хімічних елементів в природі |
2 |
3 |
|
4. Тверді розчини – основна мінеральна форма знаходження хімічних елементів в природі. Варіації хімічного складу мінералів. Тверді розчини та ізоморфізм. Типи твердих розчинів. Кристалохімічні фактори, що контролюють ізоморфізм. Фізико-хімічні фактори, що контролюють формування твердих розчинів. Ізоморфна ємність мінералів. Використання твердих розчинів у реконструкції перебігу геологічних процесів. |
4 |
5 |
|
5. Водні розчини – активний агент геохімічних процесів. Фізико-хімічні особливості поведінки елементів у водному середовищі. Вода: структура, властивості. Розчинні форми знаходження, розчинення мінералів та газів у водних розчинах. Термодинаміка водних розчинів. |
2 |
3 |
|
6. Кислотно-основні та окисно-відновні взаємодії у водних розчинах. Діаграми pH-pC. Мінеральні буфери pH. Природні редокс-процеси. Eh і pe. Діаграми Eh-pH. Мінеральні окисно-відновні рівноваги та буфери. |
4 |
5 |
|
7. Розчинність мінералів та газів у водних розчинах. Залежність розчинення від температури та тиску. Перенасичення розчинів та кристалізація мінералів. Гетерогенізація та кипіння розчинів. |
||
|
8. Закони хімічної кінетики в геохімії. Стабільність – нестабільність – метастабiльнiсть. Енергія активації і метастабільність мінералів. Кінетика реакцій мінералоутворення. Динамiчна рiвновага. |
2 |
3 |
|
9. Геохімія взаємодії мінерал-розчин. Процеси на міжфазовій границі в системі мінерал-розчин. Геохімія поверхні мінералу в розчині.. Ізоелектрична точка мінералу у водному розчині. Сорбція та сорбційні властивості мінералів. Іонний обмін та мінерали-іонообмінники. Геохімічні бар’єри в геологічних системах. |
2 |
5 |
|
10. Принцип збереження мас. Фракціонування, змішування і дистиляція у геохімічних процесах. Рівняння балансу мас. Фракціонування елементів у гетерофазовій системі. Коефіцієнт фракціонування. Моделі систем із фракціонуванням елементів. Тренди змішування |
2 |
3 |
|
11. Ізотопна геохімія. Стабільні та нестабільні ізотопи. Особливості поведінки ізотопів в геологічних процесах. Чинники, що впливають на фракціонування ізотопів. Методи ізотопної геохронології, принципи і сфери застосування. Застосування ізотопів як індикаторів джерел речовини і умов формування порід і руд. Основи ізотопної палеотермометрії. |
6 |
8 |
|
12. Перенесення хімічних елементів. Просторові зміни геохімічних параметрів. Тепломасопотоки в надрах Землі. Рушійні сили і агенти масопереносу.Внутрішні і зовнішні джерела тепла Землі. Механізми перенесення тепла. Баланс енергії. Уявлення про розподіл тепла в надрах Землі. Розподіл тиску в надрах Землі. Закони дифузії. Адвективні потоки. Конвекція і умови її виникнення. Геохімічні потоки. Джерело і стік потоку. |
2 |
3 |
|
13. Геохімічні резервуари: їх склад і динаміка. Характеристики резервуару. Основні типи геохімічних резервуарів літосфери. Динамічні параметри резервуару. Інертні і реактивні компоненти. Збурення і стабілізація резервуару. Взаємодія резервуарів та геохімічні цикли. Геохімічні цикли H2O, S, C, P, B. |
4 |
5 |
|
14. Ендогенні резервуари та їх взаємодія. Геохімія магматичних процесів. Геохімія процесів метаморфізму. Геохімія гідротермальних процесів. Метасоматизм. Геохімічні індикатори геологічних процесів. Геохімічна зональність, її типи. Геохімічні методи пошуків родовищ корисних копалини; їх види і можливості. |
4 |
5 |
|
15. Екзогенні резервуари та їх взаємодія. Геохімія земної поверхні. Атмосфера і звітрювання. Геохімічні типи зон окислення. Річки і формування механічних осадів. Геохімія океану. |
4 |
5 |
|
16. Органічна геохімія і біогеохімія. Класифікація органічних сполук. Органічний карбон у природних водах. Діагенез органічної речовини. Нафто- та газоутворення. Роль мікроорганізмів у геохімічних процесах. Небезпечні органічні сполуки у довкіллі. |
2 |
3 |
|
17. Геохімічна еволюція Землі. Первинна диференціація Землі. Формування океану. Хімічна диференціація мантії і теорія літосферних плит. Основні геохімічні події в історії Землі. Геохімічні фактори виникнення та еволюції життя. |
2 |
3 |
План лабораторних занять
|
1 |
Величини та константи в геохімії. Конвертація величин. Методи встановлення хімічного складу. Розрахунок концентрацій хімічних елементів в геологічних середовищах. Статистичні методи обробки геохімічних масивів даних. Контрольна робота на знання формул мінералів7 |
|
2 |
Графічне зображення хімічного складу гірської породи у пакетах Grapher і PETROGRAPHER. Контрольна робота на знання матеріалу тем 1-3. |
|
3 |
Прості типи термодинамічних розрахунків в геохімічних системах. |
|
4 |
Оцінка можливості входження елементу в структуру мінералу. Нормативний мінеральний склад гірської породи. Аналіз розподілу елементів в породі |
|
5 |
Хімічні реакції у водних розчинах. Константи рівноваги. Розрахунок індексу насичення фази. |
|
6 |
Мінеральні реакції: твердо фазові, типу мінерал-розчин. Аналіз фазових діаграм. Контрольна робота на знання матеріалу тем 4-8 |
|
7 |
Розрахункові методи в ізотопній геохронологіїАналіз поведінки радіоактивних та стабільних ізотопів в геохімічних системах. |
|
8 |
Розподіл рідкісних та рідкісно-земельних елементів. Нормалізація хімічного складу і спайдер-діаграми. Контрольна робота на знання матеріалу тем 9-13. |
Самостійна робота
Самостійна робота включає в себе вивчення студентом лекційних матеріалів та рекомедованої літератури (58 годин), підготовку до лабораторних та контрольних робіт (32 години) та виконання самостійних розрахункових робіт , перелік яких подається нижче
|
№ з/п |
Назва самостійної роботи |
Кількість годин на підготовку роботи |
|
1 |
Статистичний аналіз геохімічної вибірки |
3 |
|
2 |
Побудова діаграм складу гірських порід |
3 |
|
3 |
Розрахунок констант рівноваги хімічних реакцій та умов кристалізації мінералів. |
3 |
|
4 |
Розрахунок балансу мас для гірської породи. Аналіз розподілу розсіяних елементів у породі. |
5 |
|
5 |
Побудова моделі геохімічної еволюції породи |
4 |
|
6 |
Оцінка еволюції геохімічного резервуару за ізотопно-геохімічними данними. |
4 |
|
Разом |
22 |
Система контролю знань та умови складання іспиту
Контроль знань з курсу "Основи геохімії" викладач здійснює за кредитно-модульною системою. Результати навчальної діяльності студентів оцінюються за 100-бальною шкалою.
Форми контролю:
Загальна схема оцінювання виконання навчального плану студентом наводиться нижче.
|
Оцінювані позиції |
Кількість |
Бали |
|||
|
Задовільно, бали |
Відмінно, бали |
MIN |
MAX |
||
|
Лекції (відвідування) |
24 |
0.1 |
0.1 |
2 |
2 |
|
Лабораторні |
8 |
1 |
2 |
8 |
16 |
|
Контрольні роботи |
4 |
3 |
5 |
12 |
20 |
|
Виконання самостійної роботи |
6 |
2 |
5 |
12 |
30 |
|
Тестування |
2 |
3 |
6 |
6 |
12 |
|
Всього |
|
|
|
40 |
80 |
|
Додаткові бали |
|||||
|
Науковий реферат |
2 |
2 |
10 |
||
|
Наукова робота (зараховується тільки у разі наявности в ній геохімічних аспектів ) |
до 15 |
Додаткові бали зараховуються тільки у випадку, якщо загальна кількість балів за виконання аудиторного та самостійного обов’язкового навантаження перевищує 40 балів за семестр.
Контрольне опитування виконується під час лабораторних занять. Вибірка питань та задач для контрольного опитування формується із контрольних питань та переліку термінів, розміще них у кінці кожної лекції. Кожний студент отримує індивідуальний набір питань та задач.
Тестування виконується у комп’ютерному варіанті в пакеті ADTester 2.88.4 та в системі тестування ЛНУ імені Івана Франка. Воно проводиться поза сіткою лекційних та лабораторних занять за вказівкою викладача. Навчальні та контрольні варіанти тестів і необхідне програмне забезпечення для тестування видається студентам не менше ніж за тиждень до початку тестування. Об’єм кожного пакету тестових завдань перевищує 100 тестів типів «одиничний вибір», «множинний вибір», «вказати послідовність», «вказати відповідність». Із виборки комп’ютер випадковим чином вибирає 25 питань (перемішуючи при цьому відповіді в кожному тесті). На виконання тесту дається 15 хвилин.
Самостійні розрахункові роботи виконуються згідно індивідуальних завдань та інструктивних матеріалів, що видаються на лабораторних заняттях. Результати самостійної роботи здаються викладачу у комп’ютерному варіанті (у файлах MS Word, EXCEL, Grapher).
Принципи оцінювання лабораторних та самостійних робіт
|
Оцінювання лабораторних робіт |
|
|
0 |
Відсутній або невиконані вказівки стосовно підготовки до заняття та незадовільна робота під час заняття |
|
1 |
Неповна підготовленість до заняття, задовільне виконання роботи, пасивність у проведенні заняття |
|
1,5 |
Задовільне володіння необхідними для проведення заняття знаннями, добре виконання роботи, активна участь у проведенні заняття |
|
2 |
відмінні знання та виконання роботи, активна участь у проведенні заняття |
Оцінювання самостійних робіт
|
1 |
Робота виконано неправильно або частково |
|
2 |
Робота виконана повністю із грубими помилками, висновки роботи неконкретні і не змістовні |
|
3 |
Робота виконана повністю. Містяться змістовні, але неважливі помилки у висновку, помилки в оформленні. |
|
4 |
Змістовні та інші помилки відсутні. Висновки роботи викладені логічно і достатньо повно |
Перед іспитом виводиться сумарна кількість балів, що приймається вхідною на іспиті і повідомляється студентам перед його початком.
Іспит складається із трьох етапів:
Пакет екзаменаційних питань складаються із трьох наборів:
Кількість балів на іспиті сумується із балів за поточну успішність, балів, набраних при відповіді на білети 1, 2, 3 рівнів.
Максимальна кількість балів складає 100. Відповідно, оцінка матиме значення:
|
Кількість балів |
Оцінка |
||
|
За шкалою ECTS |
За шкалою навчального закладу |
За національною шкалою |
|
|
90-100 |
A |
відмінно |
відмінно |
|
81-89 |
B |
дуже добре |
добре |
|
71-80 |
C |
добре |
|
|
61-70 |
D |
задовільно |
задовільно |
|
51-60 |
E |
достатньо |
|
|
1-50 |
FX F |
незадовільно з можливістю повторного складання |
незадовільно |
Методичне забезпечення
1. Електронні варіанти текстів (у форматі MS Word) та презентацій (PowerPoint) лекцій видаються студентам під час лекцій.
2. Методичні вказівки до ведення лабораторних занять (видаються студентам на занятті)
3. Методичні вказівки до виконання завдань для самостійної роботи (роздрук та електронний варіант)
4. Демонстраційні версії комп’ютерних програм Grapher 7.0, Petrograph, Surfer
5. Система навчального та контрольного тестування ADTester 2.88.4 із пакетами тестів із курсу Основи геохімії
Рекомендована література
Базова
Допоміжна
Всі ці книжки в електронному вигляді доступні на кафедрі мінералогії.
Інформаційні ресурси