25.01.04 – петрология, вулканология

Приказ Высшей аттестационной комиссии Республики Беларусь от 14 июля 2010 г. № 167
 

Цель программы-минимум по петрологии и вулканологии – дать учащемуся систему знаний о вещественном составе, распространенности, происхождении, последующих изменениях и рудоносности магматических (интрузивных и эффузивных), метаморфических и метасоматических горных пород. Более узкие задачи решают разделы программы, содержащие сведения о месте, занимаемом петрологией среди наук о Земле, о строении Земли, о горных породах и их классификации, о физико-химических основах петрологии, о петрологии космических объектов и о полезных ископаемых, генезис которых связан с магматическими, метаморфическими и метасоматическими горными породами.

Требования к уровню знаний аспиранта, соискателя – занимающийся должен овладеть теоретическими знаниями о строении Земли и генезисе горных пород, уметь применять на практике сведения по минералогии, петрографии и геохимии магматических, метаморфических и метасоматических пород для их диагностики, использовать полученные знания по петрологии для прогнозирования связанных с горными породами полезных ископаемых. Необходимо также овладение основными сведениями о горных породах в кристаллическом фундаменте Беларуси, их составе, возрастной и формационной принадлежности, распространении и происхождении, а также о перспективах их рудоносности.

1. ОБЩИЕ ВОПРОСЫ ПЕТРОГРАФИИ

Общие представления о строении Земли: ядро, мантия, астеносфера, земная кора (океанская и континентальная). Физические характеристики  и химический состав земных оболочек. Термодинамические условия в земной коре и верхней мантии. Главные структурные единицы земной коры.

Определение петрографии и ее место среди наук о Земле. Петрография и петрология; их роль в решении геологических задач. Методы изучения горных пород.

Основные понятия петрографии. Минералы, горные породы, структуры, текстуры, магматизм, метаморфизм, петрология, петрохимия, петрофизика. Горные породы как полезные ископаемые и как вмещающая среда для полезных ископаемых.

Общие представления о горных породах и их классификация. Магматические, осадочные, метаморфические (и метасоматические) породы.

Исторический обзор и современное состояние петрографии и петрологии в России, Беларуси и в других странах.

2. ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПЕТРОЛОГИИ

Физико-химический анализ парагенезисов минералов. Расчеты равновесия реакций минералообразования. Экспериментальное и теоретическое моделирование.

Принцип дифференциальной подвижности компонентов. Инертные и вполне подвижные компоненты. Системы с вполне подвижными компонентами, их физический смысл и термодинамические потенциалы. Правила фаз Гольдшмидта и Коржинского.

Диаграммы состав-парагенезис для магматических горных пород. Методика их построения и анализ. Диаграммы зависимости минерального состава и парагенезисов от интенсивных параметров: температуры, давления и химических потенциалов вполне подвижных компонентов.

Принцип фазового соответствия. Распределение компонентов между сосуществующими фазами, использование коэффициента распределения для целей геотермобарометрии.

Магматические системы. Однокомпонентные системы. Типы Т-Х диаграмм бинарных и тройных систем. Кристаллизация при отсутствии твердых растворов. Эвтектика. Конгруэнтное и инконгруэнтное плавление. Диаграммы кристаллизации при образовании твердых  растворов с ограниченной и неограниченной растворимостью твердых фаз. Ликвация и ее петрогенетическое значение. Особенности диаграмм с летучими компонентами. Условия отделения летучих компонентов от расплава. Флюидно-магматическое взаимодействие. Метаморфические и метасоматические системы. Система минеральных фаций.

3. МАГМАТИЧЕСКИЕ ГОРНЫЕ ПОРОДЫ

Общие понятия о магме, ее положении в земной коре и мантии. Генерация магматических расплавов. Процессы мантийного и корового магмообразования. Типы магм. Кислые, средние, основные, ультраосновные, щелочные и несиликатные магмы.

Причины разнообразия магматических горных пород. Кристаллизация и дифференциация магматических расплавов. Исходные и остаточные расплавы. Факторы, влияющие на кристаллизацию магмы. Роль флюидов в процессах образования и кристаллизации магмы. Взаимодействие магмы с вмещающими породами. Породообразующая роль процессов магматического замещения, анатексиса, палингенеза, ассимиляции, ликвации.

Минералы магматических горных пород. Влияние условий кристаллизации на минеральный состав магматических горных пород. Главные, второстепенные, акцессорные и рудные минералы. Магматические и эпимагматические минералы, их отличие. Зональность минералов. Двойники, псевдоморфозы, срастания минералов. Установление последовательности кристаллизации минералов. Расчет формул минералов. Акцессорные минералы как показатель условий генезиса магматических горных пород и связанных с ними полезных ископаемых.

Структура магматических горных пород, ее значение для установления условий кристаллизации магмы. Структурные различия плутонических и вулканических горных пород.

Химический состав (породообразующие и редкие элементы) магматических  горных пород и методы его изучения. Вариации содержаний и кларки (глобальные и региональные) химических элементов в магматических горных породах, методы их определения. Использование химических элементов и их изотопов при петрогенетических исследованиях. Геохимическая специализация пород различного состава.

 Принципы классификации и номенклатуры магматических горных пород. Использование структурных, минералогических и геохимических характеристик в классификационных целях. Типы горных пород по содержанию кремнезема и щелочей, а также по соотношению этих компонентов.

Магматические породы ультраосновного состава. Породы нормального ряда: плутонические (оливиниты, дуниты, перидотиты - гарцбургиты, лерцолиты и верлиты) и вулканические (пикриты, меймечиты, коматииты). Породы щелочного ряда: плутонические (мелилитолиты, ультраосновные фоидолиты) и вулканические (щелочные пикриты, кимберлиты, мелилититы и ультраосновные фоидиты). Металлогения пород ультраосновного состава.

Магматические породы основного состава. Породы нормального ряда: плутонические (пироксениты, горнблендиты, габброиды) и вулканические (пикробазальты, базальты, пикродолериты, долериты). Вулканические породы субщелочного ряда (субщелочные базальты, трахибазальты). Породы щелочного ряда: плутонические (щелочные габброиды, основные фоидолиты) и вулканические (щелочные базальтоиды, основные фоидиты). Металлогения пород основного состава.

Магматические породы среднего состава. Породы нормального ряда: плутонические (диориты, кварцевые диориты) и вулканические (андезибазальты, андезиты). Породы субщелочного ряда: плутонические (субщелочные диориты, монцониты, субщелочные кварцевые диориты, кварцевые монцониты, сиениты) и вулканические (трахиандезибазальты, латиты, трахиандезиты, кварцевые латиты). Породы щелочного ряда: плутонические (щелочные и фельдшпатоидные сиениты) и вулканические (щелочные трахиты, фонолиты). Металлогения пород среднего состава.

Магматические породы кислого состава. Породы нормального ряда: плутонические (гранодиориты, низкощелочные граниты, граниты, лейкограниты) и вулканические (дациты, низкощелочные риодациты, риодациты, риолиты). Породы субщелочного ряда: плутонические (кварцевые сиениты, субщелочные граниты и лейкограниты) и вулканические (трахидациты, трахириодациты, трахириолиты). Породы щелочного ряда: плутонические (щелочные кварцевые сиениты, граниты и лейкограниты) и вулканические (щелочные трахидациты, пантеллериты, комендиты). Металлогения пород кислого состава.

Несиликатные магматические горные породы. Карбонатиты, карбонат-апатитовые породы, альнеиты. Сульфидные, магнетитовые и другие рудные магматические породы.

Роль магматических процессов в формировании земной коры. Эволюция магматизма в истории Земли. Магматизм и геодинамика. Специфика магматизма в различных геодинамических обстановках. Связь магматизма с метаморфическими процессами.

4. ВУЛКАНИЗМ. ВУЛКАНИЧЕСКИЕ ГОРНЫЕ ПОРОДЫ

Вулканы и вулканические извержения. Продукты вулканизма (лавы, пирокласты, вулканические газы). Газовый режим вулканизма. Гидротермальная деятельность связанная с вулканизмом. Магматические очаги под вулканами. Процессы подъема магмы на поверхность.

Рыхлые продукты извержения. Вулканические туфы. Характер переноса и отложения пирокластического материала. Литификация пирокластических пород. Осадочно-пирокластические породы (туффиты, туфобрекчии, туфоконгломераты, туфопесчаники).

Интрузивные образования вулканических построек. Дайки, силлы, некки, жерловые брекчии.

Современный вулканизм. Географическое распределение и геоструктурное положение вулканов (на океанском дне, в островных дугах, на континентальных окраинах, на континентах;  рифтовый вулканизм). Состав продуктов вулканизма в зависимости от геоструктурного положения вулканов.

Наземные вулканические извержения. Состав продуктов извержения и зависимость от него характера извержения. Типы извержения (пелейский, гавайский и др.). Образование вулканов. Строение вулканических сооружений. Трещинные излияния и излияния центрального типа. Классификация вулканических построек. Вулканические купола. Лавовые потоки, покровы.

Океанский вулканизм, его особенности. Подводные эксплозивные извержения. Подводные лавы. Гиалокластиты. Срединно-океанические хребты, вулканические острова, гайоты. Специфика состава вулканитов различных структур океанского дна. Гидротермы подводных центров извержения, их состав. Связь вулканических гидротерм с формированием стратиформных рудных месторождений.

Вулканизм в геологическом прошлом (палеовулканизм). Эволюция характера вулканизма в геологическом времени. Методы реконструкции тектонического положения палеовулканов. Офиолитовые ассоциации. Древние островные дуги, вулкано-плутонические пояса и методы их выявления. Палеовулканические реконструкции. Преобразование вулканических пород при метаморфизме. Методы реконструкции первичной природы метаморфизованных вулканогенных и вулканогенно-осадочных пород.

Формационный анализ древних вулканогенных толщ. Классификация вулканических формаций и методы их выделения и изучения. Вулканогенно-осадочные формации.

Полезные ископаемые, связанные с вулканизмом. Образование вулканогенных гидротермальных месторождений цветных, редких, благородных  и радиоактивных элементов, серы, алунита; цеолитизация, пропилитизация. Вулканические породы как строительные материалы.

Вулканические породы в геологической истории Беларуси. Вулканиты раннего докембрия Беларуси, их распространение, состав, характер метаморфизма. Методы восстановления их первичной природы. Вулканические породы платформенного чехла.

5. ГЛУБИННЫЙ МАГМАТИЗМ. ПЛУТОНИЧЕСКИЕ ГОРНЫЕ ПОРОДЫ

Магматические очаги. Магматические центры. Пути и способы подъема магмы в верхние горизонты коры, условия ее застывания.

Глубинные интрузии, их форма, размеры, состав, структурные особенности. Интрузивные тела умеренной и малой глубинности.

Условия локализации интрузий. Взаимоотношения с вмещающими породами. Связь характера становления, положения и формы интрузивных тел с тектоникой. Магматическое замещение. Метасоматические процессы. Формирование интрузивных тел в областях развития метаморфизма. Гранитогнейсовые комплексы. Эндербит-чарнокитовые комплексы.

Эволюция магм в камерах охлаждения. Дифференциация магм, типы дифференциации. Расслоенные интрузивы и их генезис. Методы изучения расслоенных комплексов.

Ультраосновные интрузии. Главные типы ассоциаций ультрабазитов в различных геодинамических обстановках (складчатых областях, зонах тектономагматической активизации, зеленокаменных областях и др.). Ультраосновные породы океанского дна. Кимберлиты и лампроиты. Форма тел, возраст и генезис. Глубинные ксенолиты ультраосновных пород, их петрогенетическое значение и методы изучения.

Гранитные интрузивы, их возраст и условия залегания. Условия образования и застывания гранитной магмы. Внутреннее строение и вертикальная зональность массивов гранитоидов. Методы оценки величины эрозионного среза интрузивных тел. Гетерогенность гранитоидов. Гранитоиды различных геохимических типов. Гранитоиды и их геодинамическое положение. Эволюция гранитоидного магматизма в геологической истории.

Интрузии щелочных пород, их возраст, форма и условия залегания. Зависимость состава от глубинности. Геохимическая специализация щелочных пород. Щелочно-ультраосновные комплексы. Карбонатиты.

Жильные породы. Пегматиты, их типы (редкометальные, слюдоносные, керамические),  геохимические особенности и связанные с ними полезные ископаемые. Взаимоотношения с вмещающими и материнскими породами. Аплиты, лампрофиры. Условия залегания и металлогеническое значение.

Магматические формации и магматические комплексы. Принципы формационного расчленения магматических горных пород. Классификация магматических формаций. Магматические формации как индикаторы геодинамических обстановок. Формационное картирование магматических горных пород.

Металлогеническое значение магматических горных пород. Рудоносность различных типов магматических пород. Интрузивные породы как полезное ископаемое (строительные материалы, глиноземистое сырье, абразивы и т.д.).

Плутонические горные породы в кристаллическом фундаменте Беларуси. Магматические комплексы и формации, их распространение, возраст и состав.

6. МЕТАМОРФИЧЕСКИЕ ГОРНЫЕ ПОРОДЫ

Общие понятия. Прогрессивный и регрессивный метаморфизм. Диафторез. Региональный и локальный (контактовый) метаморфизм. Дислокационный метаморфизм, бластомилониты и их номенклатура. Импактный метаморфизм. Структуры и текстуры метаморфических пород. Отличия метаморфизма от диагенеза, метасоматоза и магматизма. Связь метаморфизма с тектоникой и магматизмом. Распространенность метаморфических пород в пространстве и в геологическом времени.

Факторы метаморфизма (температура, литостатическое и флюидное давление, парциальное давление летучих компонентов). Роль одностороннего давления. Метаморфические реакции и метаморфические фации. Понятия об индекс-минералах и изоградах. Общие представления о парагенетическом анализе метаморфических пород.

Метаморфическая дифференциация. Изохимический и аллохимический типы метаморфизма. Метасоматоз. Геохимические типы метаморфизма, их различия по режиму СО2 и по щелочности.

Метаморфические минералы, их термодинамическая устойчивость и парагенезисы. Соотношение значений железистости сосуществующих минералов, связь железистости с термодинамическими условиями кристаллизации минералов.  Влияние температуры и давления на фазовое распределение химических компонентов в минералах. Расчет формульных компонентов состава метаморфических минералов (амфиболов, пироксенов, слюд и др.).

Диаграммы состав-парагенезис для метаморфических пород. Системы минеральных фаций на диаграмме “литостатическое давление – температура” при заданном режиме летучих компонентов. Главные минеральные фации регионального и контактового метаморфизма, черты сходства и различия.

Метаморфические горные породы. Номенклатура и систематика по химическому и минеральному составу, по условиям метаморфизма и по составу первичных пород. Орто- и парапороды, методы их выявления. Структуры и текстуры метаморфических горных пород, условия их залегания, распространенность на поверхности Земли. Основные тектонические структуры, образованные с участием метаморфических пород (гранит-зеленокаменные и гранулитовые пояса, гранулит-гнейсовые области и др.).

Продукты метаморфизма глинистых отложений (метапелиты). Глинистые сланцы, филлиты, слюдяные сланцы, двуслюдяные гнейсы, силлиманитовые, кордиеритовые, гранатовые, кордиерит-гиперстеновые и гиперстен-силлиманитовые гнейсы. Кордиеритовые роговики.

Продукты метаморфизма ультраосновных и основных изверженных пород (метаультрабазиты и метабазиты). Зеленые и голубые (глаукофановые) сланцы, эпидотовые и пироксеновые амфиболиты,  двупироксеновые и клинопироксен-гранатовые основные кристаллические  сланцы (основные гранулиты), двупироксеновые гнейсы, эклогитоподобные породы и эклогиты. Амфиболовые и пироксеновые роговики.

Продукты метаморфизма средних и кислых  изверженных пород. “Серые” гнейсы, их возраст, структурное положение и первичная природа. Продукты метаморфизма карбонатных пород, бокситов и др.

Продукты ультраметаморфизма, связанного с гранитизацией в условиях гранулитовой (эндербит-чарнокиты) и амфиболитовой (мигматит-граниты, гранитогнейсы) фаций. Главные типы мигматитов, их структурные и текстурные особенности, условия залегания, происхождение. Метаморфическая дифференциация. Ультраметаморфизм и образование гранитов. Анатектические, палингенные и метасоматические гранитоиды.

Продукты динамометаморфизма:  тектонические брекчии, брекчии трения, милониты, бластомилониты, ультрабластомилониты. Их классификация, условия образования и нахождения в природе. Бластомилониты кристаллического фундамента Беларуси.

Причины регионального метаморфизма. Глубинный флюидный тепловой поток, его латеральные вариации и изменение во времени. Глубинность метаморфизма.

Понятие о фациальных сериях метаморфических пород и метаморфической зональности. Метаморфические пояса, их геолого-тектоническая позиция и закономерности размещения. Парные метаморфические пояса. Метаморфизм и тектоника. Термодинамические режимы метаморфизма в различных геодинамических обстановках.

Метаморфические формации, принципы их выделения. Приуроченность различных метаморфических формаций к определенным геоструктурным обстановкам и разным этапам развития тектонических структур.

Метаморфогенное рудообразование. Метаморфические и метаморфизованные месторождения. Методы изучения и прогноз.

Метасоматоз (метасоматизм) и его значение как петрогенетического и рудогенетического процесса. Основные теории метасоматоза; метасоматическая зональность, кислотно-основная эволюция гидротермальных растворов. Метасоматические горные породы, их классификация. Магнезиальные и известковые скарны, грейзены, вторичные кварциты, цеолитовые породы, пропилиты, фениты, альбититы, березиты, листвениты и др. Метасоматоз главных типов горных пород и связь с ним процессов рудогенеза. Методы изучения процессов метасоматоза и метасоматических горных пород.

Метаморфические породы, метаморфические и ультраметаморфические комплексы в кристаллическом фундаменте Беларуси. Их состав, геологическое положение и возраст. Условия метаморфизма и эволюция его параметров в раннем докембрии региона. Метаморфизм и метасоматоз как рудообразующие процессы в кристаллическом фундаменте Беларуси.

7. ПЕТРОлоГИЯ КОСМИЧЕСКИХ ОБЪЕКТОВ

Метеориты, их минеральный и химический состав; классификация. Астероиды. Представления о происхождении метеоритов и астероидов.

Горные породы Луны. Лунный реголит. Горные породы лунных возвышенных областей и депрессий. Аномалии силы тяжести на Луне. Общие представления о строении Луны и других космических тел (спутников планет, Венеры, Марса и др.) и составе их поверхности.

Тектиты и проблема их происхождения. Астроблемы, их распределение на земной поверхности и происхождение. Петрография астроблем. Импактиты и признаки их ударного происхождения. Импактитовые брекчии. Минералы высокого давления в импактитах. Логойская астроблема в Беларуси, ее строение и типы пород.

8. ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Роль петрологии и вулканологии в общем ряду геологических наук и перспективы их дальнейшего развития. Перспективы развития методов петрологических исследований, экспериментального и физико-химического направлений. Пути совершенствования методики изучения связей процессов породо- и рудообразования. Значение петрологической науки для народного хозяйства Беларуси. Международные связи белорусских петрографов и петрологов.

ЛИТЕРАТУРА

  1. Аксаментова Н.В., Найденков И.В. Геологическая карта кристаллического фундамента Белоруссии и прилегающих территорий. Масштаб 1:1 000 000. Объяснительная записка. Киев, 1992.
  2. Богатиков О.А., Косарева Л.В., Шарков Е.В. Средние химические составы магматических горных пород. М.: Недра, 1987.
  3. Геодинамические исследования при геологической съемке. Методические рекомендации / В.Н.Зелепугин, В.Ф.Николаев, В.Д.Вознесенский и др. СПб., 1992.
  4. Годлевский М.Н. Методика построения физико-химических диаграмм. М.: Недра, 1965.
  5. Дир У.А., Хауи Р.А., Зусман Дж. Породообразующие минералы. В 5 тт. М.: Мир, 1965.
  6. Добрецов Н.Л. Введение в глобальную петрологию. Новосибирск: Наука, 1980.
  7. Додд Р.Т. Метеориты. Петрология и геохимия. М.: Мир, 1986.
  8. Ефремова С.В., Стафеев К.Г. Петрохимические методы исследования горных пород. Справочное пособие. М.: Недра, 1985.
  9. Жариков В.А. Основы физико-химической петрологии. М.: Изд-во МГУ, 1976.
  10. Железисто-кремнистые формации докембрия европейской части СССР. Метаморфизм / Р.Я.Белевцев, О.Я.Беляев, В.В.Ветренников и др. Киев: Наукова думка, 1989.
  11. Заварицкий А.Н. Изверженные горные породы. М.: Изд-во АН СССР, 1955.
  12. Кинг Э.А. Космическая геология. М.: Мир, 1979.
  13. Классификация и номенклатура магматических горных пород. Справочное пособие / О.А.Богатиков, В.И.Гоньшакова, С.В.Ефремова и др. М.: Недра, 1981.
  14. Классификация и номенклатура метаморфических горных пород. Справочное пособие / Отв. ред. Н.Л.Добрецов, О.А.Богатиков, О.М.Розен. Новосибирск: Изд-во ОИГГМ СО РАН, 1992.
  15. Классификация лунных магматических пород./ О.А.Богатиков, В.И.Гоньшакова, Д.И.Фрих-Хар и др. М.: Недра, 1985.
  16. Классификация магматических (изверженных) пород и словарь терминов. Рекомендации Подкомиссии по систематике изверженных пород Международного  союза геологических наук. М.: Недра, 1997.
  17. Коржинский Д.С. Теория метасоматической зональности. М.: Недра, 1969.
  18. Коржинский Д.С. Теоретические основы анализа парагенезисов минералов. М.: Наука, 1973.
  19. Кузнецов Ю.А. Главные типы магматических формаций. М.: Недра, 1964.
  20. Лучицкий И.В. Основы палеовулканологии. В 2-х тт. М.: Наука, 1971.
  21. Магматические горные породы. М.: Наука. Т.1. Классификация, номенклатура, петрография. В 2 ч. 1983. Т.2. Щелочные породы. 1984. Т.3. Основные породы. 1985. Т.4. Ультраосновные породы. 1988. Т.5. Кислые и средние породы. 1987. Т.6. Эволюция магматизма в истории Земли. 1987.
  22. Магматические формации раннего докембрия территории СССР. В 3 кн. М.: Недра, 1980.
  23. Магматические формации. (Принципы и методы оценки рудоносности геологических формаций) / В.Л.Масайтис, В.Н.Москалева, Н.А.Румянцева и др. Л.: Недра, 1983.
  24. Малеев Е.Ф. Вулканогенные обломочные горные породы. М.: Недра, 1977
  25. Маракушев А.А. Петрология метаморфических горных пород. М.: Изд-во МГУ, 1974.
  26. Маракушев А.А. Проблемы минеральных фаций метаморфических и метасоматических горных пород. М.: Наука, 1965.
  27. Мейсон Р. Петрология метаморфических пород. М.: Мир, 1981.
  28. Метаморфические формации. (Принципы и методы оценки рудоносности геологических формаций)  / В.В.Жданов, Б.В.Петров, Б.А.Блюман и др. Л.: Недра, 1986.
  29. Метасоматические процессы в докембрийских толщах /Отв. ред. Д.В.Рундквист, С.А.Бушмин. СПб.: Наука, 1991.
  30. Пап А.М. Нижний докембрий Беларуси. Мн.: Навука i тэхнiка, 1996.
  31. Перчук Л.Л. Равновесия породообразующих минералов М.: Наука, 1970.
  32. Петрографический кодекс. Магматические и метаморфические образования. СПб, 1995.
  33. Петрографический словарь / Под ред. В.П.Петрова, О.А.Богатикова, Р.П. Петрова. М.: Недра, 1981.
  34. Петрография. / Под ред. А.А.Маракушева.  М.: Изд-во МГУ. Ч.1 - 1976; ч. П - 1981; ч.Ш - 1986.
  35. Половинкина Ю.Ир. Структуры и текстуры изверженных и метаморфических горных пород. В 2 ч., 3 кн. М.: Недра, 1966.
  36. Региональные метаморфо-метасоматические формации (Принципы и методы оценки рудоносности геологических формаций) / Ред. Д.В.Рундквист. Л.: Недра, 1983.
  37. Файф У., Тернер Ф., Ферхуген Дж. Метаморфические реакции и метаморфические фации. М.: Изд-во иностр. лит-ры, 1962.
  38. Фации метаморфизма / Н.Д. Добрецов, В.В. Ревердатто, В.С. Соболев и др. М.: Недра, 1970.