Билет №5

1.Каждому геологу, минералогу и особенно геохимику в их практической деятельности необходимо уметь производить термодинамические расчеты условий образования минералов, условий их устойчивости, направления реакций, уметь представлять полученные данные с помощью ЭВМ.Познание закономерностей формирования природных объектов на основе анализа химической и физической сущности процессов невозможно без привлечения методов физической химии, в том числе и методов химической термодинамики. Термодинамика дает геохимии хорошо отработанный аппарат, с помощью которого можно проводить количественное изучение любых химических превращений. Она позволяет связать точные экспериментальные данные, накопленные в различных областях знания, с геологическими наблюдениями о закономерностях природных ассоциаций минералов и элементов, дать количественную оценку условий, при которых возможно возникновение и превращение этих ассоциаций. Таким путем можно проверить реальность выводов, построенных только на основе геологических фактов, и найти пределы их выполнимости. Термодинамический анализ природных процессов имеет огромное практическое значение, поскольку позволяет доводить многие геологические задачи до расчетного, строго контролируемого решения. Основные задачи: 1)позволяет определить возможности протекания того или иного процесса;2) определить количественно равновесный состав и анализировать любую по сложности природную систему, количественно учесть многие факторы, влияющие на образование минералов, оценить их роль, выявить основные причины, приводящие к образованию месторождений полезных ископаемых; 3)исследование устойчивости и стабильности минеральных ассоциаций при условиях, которые трудно воспроизвести экспериментально;4)возможность проводить интерполяцию данных, и что более важно, экстраполяцию в область неохваченную экспериментом.

2. Характеристика этапности проведения поисково-разведочных работ в перспективном на полезные ископаемые районе.

П-Р работы дают возможность спроектировать, выполнить поисковые работы и сделать отчет. Они проводятся в несколько стадий. Геол. иссл-е начинается с маршрутов-геолог. съемка:1)М 1:1000000-составление общего представления о тер-и,проходим по берегам рек, отмечаем видимые процессы, их результат;2)М1:500000-тер-я земного шара разбита на трапеции, она не считается госуд. съемкой;3)М 1:200000, 1:100000-изучение геол. строения(шурфы, канавы, бурят скв),обследуются все реки, геоморф-е, геофиз-е исслед-яоцениваем тер-ю на все виды пол.иск-х, ошибка м.б. только на 1км ,4)М1:50000-составляют карту, точность проведения границ 250м, здесь уже оценивают тер-ю на одно пол. иск, выделенное на 1:200000. Далее даем оценку на пол иск-стоит ли ставить поисковые работы, если да, то обосновываем(геофиз,геохим,геофорф, структурными критериями. Создается поисковая партия, ее цель-провести поисковые работы определенного пол. иск-е,необ-мо нанести контуры:погружение на глубину, мощность, содержание пол.комп, вредных примесей, вид рельефа и связанные с ним поисковые работы. Нашли , что искали, теперь оценочная стадия-увеличиваем точек, пересекающих рудное тело. Определяем не только кол-во, но и качество пол.иск(оцениваем технологические свойства руды, отбираем пробы и отправляем их в лаб-ю-поиски обогащения руды). Оценили все аспекты, критерии, ставим разведку-сгущаем сеть, здесь разведочная сеть гостирована-сеть параллельная и прямолинейная. Это предварительная разведка-в 2 раза уменьшаем расстояние, выделяем руды по сортам-А, Б, С₁,С₂ ,до тонны отправляем на обогатительную фабрику, рекомендуют методы обогащении, концентрат идет на мет-й завод. Экономически целесообразно разведывать, разрабатывать-ставим детальную разведку-выбираем определенную сеть, необ-мо определить сочетание запасов разных категорий, здесь идут заводские технологические испытания, проводится контроль за работой лаб-й. Чисто геол-я работа закончена,мы можем передать объект другим орг-ям, на стадии разработки проводится эксплуатационная разведка-уточняют контур, делают химанализ.

3.Основные задачи, решаемые в процессе лабораторных исследований каменного материала при инженерно-геологических изысканиях.

Инженерно-геологические исследования-обязательная составная часть изыскательских работ, проводимых для обоснования проектов сооружений, систем водоснабжения и связанных с ними гидтотехнических сооружений. В задачи иссл-й входит изучение геол-го строения , геоморфологии, гидрогеологических условий, инжинерно-геологических процессов, свойчст горных пород и прогноз их изменений при строительстве и эксплуатации различных сооружений. В каждом конкретном случае определяются свои задачи, для конкретного вида исследования. Например, основными задачами при лаб-х исследованиях явл-ся изучение механических св-в г. п. , используемых в качестве строительства или хим-го сырья, по техническим пробам определяются влагоемкость, коэффициенты пористости, объемный вес, петрографический состав, испытывают на истираемость, на сжатие, морозостойкость и др. специфические свойства.

4. Гидротермальный процесс, его стадии и их минеральные парагенезисы. Рудные гидротермальные формации.

Мест-я, сформированные циркулирующими на глубине горячими минерализованными газово-жидкими водными растворами. Источник минерального вещ-ва-ювенильные, магматические, связанные с подкоровой базальтоидной магмой;коровые(ассимиляционные источники), свяхзанные с гранитной магмой;сами окр-ие породы-это инфильтрационные источники. Источники воды-метеорные воды,морская вода,захороненные воды, метаморфические,магматическая. Причины отложения мин-го вещ-ва-изменение рН среды, Ен,, падение Т,обменные реакции,. сорбция. Изменение боковых пород1)Кгидротер.метасоматоз-развивается по силикатам-это каолинизация, серицитизация, березитизация(кварц, серицит и пирит),грейзеновый процесс2)воздействие натрия-альбитизация3)окварцевание4)доломитизация5)привнос Са-листвениты(по основным породам, обр-ся кварц, карбонат и цоизит), пропилитизация(кальцит, рог.об,биотит). Для этих мест-й хар-на зональность. В. И. Смирнов выделяет 3 класса гидрот-х мест-й:1)плутогенные-обр-ся в связи с гранитным массивом стадий г/с развития и активизации платформ, Т500-50, хар-на эволюция осн-х агентов-кислород(образуются кислородные соед-я),сера(сульфиды), углек.газ(карбонаты). ,Образ-ся формации:кварцевого парагенезиса-Q-шеелитовая ,Qвисмутитовая, Qуранитовая, Qгематитовая, Qбаритовая, золотая, пиритовая, турмалиновая и т. д.Сулф-й параг-с:Pb,ZnS,CuFeS₂;сульфиды и арсениды Co,Ni,Bi,Ag,U; SnO₂,Pb,Zn; SnO₂,хлорит,пирротиновая. Карб-й параг-с:сидеритовая, родохрозитовая, магнезитовая. Амагматические гидрот-е мест-я-приурочены к определенной части тсратиграф. разреза-стратиформные, в районе нет изверженных пород-формация мед-х песчаников, антимонит-киноварь, флюоритовая. Классификация мест-й:высокоТ(больше 300), среднеТ(300-200),низкоТ(меньше 300).

6. ∆H= -453кал/моль, ∆S=0,804кал/моль К, ∆V=1,8823см³/моль или 0,0455855 кал/моль, отсюда Р( при темп 298К)=15192,24 атм, подставляй в уравнение(∆H-T∆S+∆V(P-1)=0) другую темперутуру и находи давление, график строй в координатах t⁰C-P.

7. Дать характеристику петрографической группы пород габбро-базальт (условия образования, минеральный парагенезис, геохимические признаки, текстуры и структуры).

Габбро-мин-й состав хар-ся наличием осн. Плаг. Ряда лабрадора, битовнита, анортит, цв. минералы представлены монокл и ромб пироксенами, реже оливином, амфиболом. Несмотря на сущест. Значение плагиоклаза в составе габбро, эти породы м. иметь темную окраску вследствие темно-серого и темно-зел цвета лабрадора. По кол-м отношениям м/д плаг и цветн. мин. выделяют след. породы – анортозиты, состоящие на 100-85% из осн. плаг, лейкократовое габбро, сод-е 85-70% плаг, нормальное габбро-70-30%плаг, меланократ габбро-30-15% плаг. По типу цветного компонента выделяют отдельные разновидности: собственно габбро(сод-т монокл. пироксен-авгит, титан-авгит), кварцевое габбро(сод-т более 5% кварца), габбро-сиениты, характ-ся равным кол-м осн. плаг ряда лабрадора и ортоклаза, , биотитовое габбро. Вторичные минералы-амфибол, эпидот-цоэзит,скаполит.Структуры пород среднезернистые, наиболее распрострвнены габбровые структуры с призмат, короткостолбчатыми кристаллами пироксена и плаг., кроме того панидиоморфнозернистая, пойкилитовая, сидеронитовая и порфировидная, в гипабиссальных интрузиях-габбро-офитовая, офитовая. Текстуры-полосчатая, линейная, трахитоидная и шаровая.

Гипабиссальные и дайковые разности-1)габбро-пегматиты,хар-ся крупнозернистой стр-й, интенсивной амфиболизацией пироксена;2)диабазы-минералами породы явл-ся осн. плаг ,обычно измененный и пироксен3)оливиновые диабазы.

Базальты-по внешнему виду представляют собой афанитовые породы черного или темно-серого цвета. По характеру основной массы выделяют базальты с пойкилоофитовой, офитовой, долеритовой, интерсертальной структурами. Полнокристаллические разности наз-ся долеритами. В минеральном составе определяющим явл-ся присутствие в основной массе породы лабрадора., наиболее существенные фем-ие мин-лы-пироксены. Среди базальтов выделяют три основных типа, различающихся по составу первичной магмы-толеиты, высокоглиноземистые базальты и щелочные оливиновые базальты.

По хим-му составу хар-ся довольно постоянным сод-ем кремнезема-50%,высокое сод-е в них MgO,CaO,FeO.

Генезис:первоисточником явл-ся базальтовая магма, решающим моментом явл-ся глубина на кот-й происходит отделение расплава и последующая дифференциация, если глубина 35-60км тов равновесии с расплавом будут существовать энстатит и клинопироксен, остаточный расплав будет обогащен щелочами-щелочные оливиновые базальты;15-35км-в равновесии оливин и умеренно глиноз пироксен-высокоглиноз. Разености, 0-15км-оливинит,остаточный расплав отвечает кварцевому толеиту.

Билет №6

1. Основные законы термодинамики. Равновесные минералогические системы и правило фаз Гиббса и Гольдшмидта.Центральным в геологии является учение о превращении веществ, в том числе об энергетики и кинетике химических реакции, усвоение этого учения позволяет предсказывать возможность и направление физико-химических процессов, рассчитывать энергетические эффекты и энергозатраты, воздействовать на скорость хим=х процессов. При протекании хим-х реакций изменяется энергетическое состояние системы, в которой идет эта реакция. Состояние системы хар-ся основными параметрами:T,P,C.

1.является формой выражения закона сохранения энергии-энергия не может ни создаваться, ни исчезать, но может превращаться из одной формы в другую,Q=∆U+W-теплота, подведенная к системе, расходуется на приращение внутренней энергии системы и на работу системы над окр.ср.

2.Для изолированных систем:в изолированных системах самопроизвольно идут только такие процессы, которые сопровождаются возрастанием энтропии-∆S>0

3.Можно определить абсолютное значение энтропии-при абсолютном нуле энтропия идеального кристалла равна нулю(энтропия увеличивается при переходе кристалл-го вещ-ва в аморфное).

При некоторой T энтальпийный и энтропийный факторы уравниваются, т.е.∆H=T∆S, ∆G=0-это условие химического равновесия.

Равновесие процесса перехода вещества их одной фазы в другую без изменения хим-го состава наз-ся фазовым равновесием. Правило фаз Дж.Гиббса-число степеней свободы, фаз, независимых компонентов(К) и внешних условий,влияющих на равновесие взаимосвязаны взаимоотношением:С+Ф=К+n. Фаза –это часть системы, однородная во всех точках по хим.составу и свойствам и отделенная от других фаз поверхностью раздела;компонентом наз-ся химически однородная часть вещества, которая м.б. выведена из системы. При протекании реакций число независимых компонентов равно общему числу компонентов за вычетом числа химических реакций, связывающих эти компоненты. Числом степеней свободы наз-ся число внешних условий, которые можно изменять в определенных пределах без изменения числа и вида фаз. С=К+2-Ф. Однофазная ситема имеет 2степени свободы-бивариантная,двухфахная-моновариантная и трехфазнаф-инвариантная.

В. .М. Гольдшмидт изучая роговики-продукты контактового мет-зма глинистых сланцев и известняков,заметил, что мин-ые ассоциации в роговиках включают не более четырех минералов. С другой стороны, все породы состоят из четырех осн-х окислов-Al2O3,SiO2,MgO,CaO, кот-ые Гольдшмидт считал компонентами, степенями свободы, очевидно, являлись темп и давление. Отсюда следовало, что для подобных систем число компонентов равно числу минералов(фаз), т. е. Ф мак=К. Это выражение получило наименование минералогического правила фаз. Использование данного закона физической химии встречает затруднения в г/х.