Module also offered within study programmes:
General information:
Name:
Geochemistry
Course of study:
2015/2016
Code:
BGG-1-538-s
Faculty of:
Geology, Geophysics and Environmental Protection
Study level:
First-cycle studies
Specialty:
-
Field of study:
Mining and Geology
Semester:
5
Profile of education:
Academic (A)
Lecture language:
Polish
Form and type of study:
Full-time studies
Course homepage:
 
Responsible teacher:
dr hab. inż. Manecki Maciej (gpmmanec@cyf-kr.edu.pl)
Academic teachers:
dr hab. inż. Bajda Tomasz (bajda@geol.agh.edu.pl)
dr hab. inż. Manecki Maciej (gpmmanec@cyf-kr.edu.pl)
dr hab. inż. Matusik Jakub (jmatusik@agh.edu.pl)
dr hab. inż. Rzepa Grzegorz (grzesio@geolog.geol.agh.edu.pl)
Module summary

Podstawy geochemii procesów geologicznych środowisk magmowych i metamorficznych oraz strefy hipergenicznej z aspektami złożowymi i elementami ochrony środowiska.

Description of learning outcomes for module
MLO code Student after module completion has the knowledge/ knows how to/is able to Connections with FLO Method of learning outcomes verification (form of completion)
Social competence
M_K001 Potrafi współdziałać i pracować w grupie GG1A_K01 Project
Skills
M_U001 Potrafi wykorzystać wiedzę o wpływie warunków fizykochemicznych na trwałość minerałów oraz migrację i akumulację pierwiastków w środowisku do wyciągania wniosków dotyczących rozwiązania konkretnego problemu środowiskowego GG1A_U11, GG1A_U03 Project,
Test,
Examination
M_U002 Potrafi wykorzystać wyniki podstawowych obliczeń termodynamiki chemicznej do wnioskowania o procesach zachodzących w środowisku GG1A_U02 Project,
Test
M_U003 Potrafi we właściwy sposób przedstawić skład chemiczny różnych elementów środowiska przyrodniczego (minerałów, skał, wód, powietrza), znaleźć szczegółowe dane tego typu, a także dokonać interpretacji i prostego wnioskowania na podstawie wyników analiz chemicznych tych substancji GG1A_W07, GG1A_U03 Project,
Test
M_U004 Potrafi ocenić przydatność podstawowych metod analitycznych do określenia składu chemicznego minerałów, skał, wód i innych substancji obecnych w środowisku. Umie opracować i zinterpretować ich wyniki GG1A_U01, GG1A_U02 Project,
Test
M_U005 Potrafi wykonać proste obliczenia chemiczne użyteczne w geochemii i ochronie środowiska GG1A_U03, GG1A_U02 Project,
Test
Knowledge
M_W001 Posiada wiedzę o głównych grupach związków organicznych, ich najważniejszych właściwościach fizycznych i chemicznych oraz czynnikach wpływających na migrację i akumulację GG1A_W03, GG1A_U11 Examination
M_W002 Posiada wiedzę dotyczącą globalnego biogeochemicznego obiegu węgla, w tym jego związków z ziemskim klimatem, tempem erozji i wietrzenia oraz rozwojem życia GG1A_U11, GG1A_W06 Test,
Examination
M_W003 Posiada wiedzę o sposobach powstawania wiązań chemicznych w minerałach i innych naturalnych substancjach i rozumie ich wpływ na właściwości fizyczne i chemiczne tych substancji GG1A_W03, GG1A_W04, GG1A_W06 Examination
M_W004 Ma wiedzę o genezie, ewolucji, budowie i składzie chemicznym geosfer, w tym litosfery, atmosfery, hydrosfery i biosfery oraz zachodzących w ich obrębie naturalnych i wywołanych działalnością człowieka procesach fizycznych i chemicznych GG1A_W03, GG1A_W04, GG1A_W06 Examination
M_W005 Rozumie wpływ najważniejszych procesów fizycznych i chemicznych zachodzących w litosferze na przemiany skał i minerałów, właściwości produktów tych przemian, powstawanie gleb oraz procesy migracji i akumulacji pierwiastków i związków chemicznych GG1A_W04, GG1A_W06 Test,
Examination
FLO matrix in relation to forms of classes
MLO code Student after module completion has the knowledge/ knows how to/is able to Form of classes
Lecture
Audit. classes
Lab. classes
Project classes
Conv. seminar
Seminar classes
Pract. classes
Zaj. terenowe
Zaj. warsztatowe
Others
E-learning
Social competence
M_K001 Potrafi współdziałać i pracować w grupie - + + - - - - - - - -
Skills
M_U001 Potrafi wykorzystać wiedzę o wpływie warunków fizykochemicznych na trwałość minerałów oraz migrację i akumulację pierwiastków w środowisku do wyciągania wniosków dotyczących rozwiązania konkretnego problemu środowiskowego + + + - - - - - - - -
M_U002 Potrafi wykorzystać wyniki podstawowych obliczeń termodynamiki chemicznej do wnioskowania o procesach zachodzących w środowisku - + + - - - - - - - -
M_U003 Potrafi we właściwy sposób przedstawić skład chemiczny różnych elementów środowiska przyrodniczego (minerałów, skał, wód, powietrza), znaleźć szczegółowe dane tego typu, a także dokonać interpretacji i prostego wnioskowania na podstawie wyników analiz chemicznych tych substancji - + + - - - - - - - -
M_U004 Potrafi ocenić przydatność podstawowych metod analitycznych do określenia składu chemicznego minerałów, skał, wód i innych substancji obecnych w środowisku. Umie opracować i zinterpretować ich wyniki - + + - - - - - - - -
M_U005 Potrafi wykonać proste obliczenia chemiczne użyteczne w geochemii i ochronie środowiska - + + - - - - - - - -
Knowledge
M_W001 Posiada wiedzę o głównych grupach związków organicznych, ich najważniejszych właściwościach fizycznych i chemicznych oraz czynnikach wpływających na migrację i akumulację + - - - - - - - - - -
M_W002 Posiada wiedzę dotyczącą globalnego biogeochemicznego obiegu węgla, w tym jego związków z ziemskim klimatem, tempem erozji i wietrzenia oraz rozwojem życia + + + - - - - - - - -
M_W003 Posiada wiedzę o sposobach powstawania wiązań chemicznych w minerałach i innych naturalnych substancjach i rozumie ich wpływ na właściwości fizyczne i chemiczne tych substancji + - - - - - - - - - -
M_W004 Ma wiedzę o genezie, ewolucji, budowie i składzie chemicznym geosfer, w tym litosfery, atmosfery, hydrosfery i biosfery oraz zachodzących w ich obrębie naturalnych i wywołanych działalnością człowieka procesach fizycznych i chemicznych + - - - - - - - - - -
M_W005 Rozumie wpływ najważniejszych procesów fizycznych i chemicznych zachodzących w litosferze na przemiany skał i minerałów, właściwości produktów tych przemian, powstawanie gleb oraz procesy migracji i akumulacji pierwiastków i związków chemicznych + + + - - - - - - - -
Module content
Lectures:

01 ELEMENTY KOSMOCHEMII
02 GEOCHEMIA PIERWIASTKÓW i WIĄZAŃ CHEMICZNYCH
03 KRYSTALOCHEMIA: Własności minerałów na tle układu okresowego pierwiastków
04 ELEMENTY TERMODYNAMIKI GEOCHEMICZNEJ
05 GEOCHEMIA WNETRZA ZIEMI I: procesy magmowe
06 GEOCHEMIA WNETRZA ZIEMI II: procesy metamorficzne
07 GEOCHEMIA WODY I ROZTWORÓW WODNYCH
08 GEOCHEMIA POWIERZCHNI ZIEMI I: strefa hipergeniczna
09 GEOCHEMIA POWIERZCHNI ZIEMI II: diageneza, kinetyka procesów geochemicznych
10 GEOCHEMIA IZOTOPÓW
11 GEOCHEMIA ATMOSFERY
12 GEOCHEMIA PROSPEKCYJNA I METODY ANALITYCZNE
13 GEOCHEMIA WYBRANYCH PIERWIASTKÓW
14 GEOCHEMIA ORGANICZNA, BIOGEOCHEMIA I GEOMIKROBIOLOGIA

Auditorium classes:

1. Elementy geochemii analitycznej I
Wstęp, algorytm badawczy w geochemii, metodyka reprezentatywnego opróbowania i przygotowania próbek do analiz, kryteria wyboru i zasada działania wybranych metod analitycznych (AAS, ICP-OES, XRF, EMP); wykrywalność i oznaczalność, dokładność i precyzja, błędy
2. Elementy geochemii analitycznej II
Podstawowe obliczenia chemiczne użyteczne w geochemii – obliczenia stechiometryczne, wyznaczanie wartościowości i stopni utlenienia, wzory strukturalne i tlenkowe, wyprowadzanie wzorów empirycznych minerałów, wyprowadzanie wzorów krystalochemicznych minerałów na prostych przykładach (sfaleryt, oliwin)
3. Elementy geochemii skał magmowych
Interpretacja genezy skał magmowych w nawiązaniu do tektoniki kier – klasyfikacje i interpretacje z wykorzystaniem pierwiastków głównych i śladowych – TAS, CIPW, AFM, diagramy Pearce-Cann, diagramy pajęcze, pokaz wykorzystania Geochemical Toolkit w środowisku R
4. Elementy termodynamiki geochemicznej
Funkcje termodynamiczne, wyszukiwanie danych w tablicach, obliczenie KSP kalcytu i apatytu, zastosowanie równania van’t Hoffa, wskaźnik nasycenia roztworu SI
5. Geochemia strefy wietrzenia I
Podstawowe procesy wietrzenia, pH – obliczenia na podstawie definicji, wpływ pH na rozpuszczalność minerałów (przykład z Pb(OH)2), pH wody w równowadze z CO2 (przykład dla różnych zawartości CO2 w powietrzu), reakcje redoks – uzgadnianie, pH po utlenieniu pirytu jako nawiązanie do środowisk AMD.
6. Geochemia strefy wietrzenia II
Elementy hydrogeochemii – wprowadzenie, ćwiczenia rachunkowe – sposoby przedstawiania wyników analiz chemicznych wód, mineralizacja, bilans ładunków, błędy, twardość, prezentacja na diagramach.
7. Elementy geochemii prospekcyjnej
Wprowadzenie, cel, zasady i sposób opróbowania, formy przedstawiania wyników. Pokaz i omówienie map i atlasów geochemicznych.

Laboratory classes:
Ćwiczenia praktyczne z obliczeń i pomiarów geochemicznych.

1. Elementy geochemii analitycznej I
Zasada działania metod spektrofotometrii UV-Vis, krzywa wzorcowa, wyznaczenie LOQ i LOD metody na podstawie krzywej wzorcowej oraz pomiarach serii małych wzorców.
2. Elementy geochemii analitycznej II
Wyprowadzenie wzorów krystalochemicznych minerałów i algorytm nazewnictwa dla złożonych krzemianów – pirokseny, amfibole.
3. Elementy geochemii skał magmowych
Interpretacja genezy na podstawie opracowania wyników analiz chemicznych skał magmowych.
4. Elementy termodynamiki geochemicznej
Zastosowanie funkcji termodynamicznych do obliczeń rozpuszczalności i trwałości minerałów – eksperymentalne wyznaczenie iloczynu rozpuszczalności kalcytu.
5. Geochemia strefy wietrzenia I
Pomiary pH wód i innych płynów, ogniwo Daniela – potencjały elektrodowe, szereg napięciowy, Eh, diagramy pH–Eh – eksperyment z Fe2+/Fe3+.
6. Geochemia strefy wietrzenia II
Sorpcja barwników organicznych na bentonicie.
7. Geochemia strefy wietrzenia III/Elementy prospekcji
Pomiary PEW naturalnych wód, pokaz pomiarów terenowych z wykorzystaniem testów Hach.

Student workload (ECTS credits balance)
Student activity form Student workload
Summary student workload 90 h
Module ECTS credits 3 ECTS
Participation in lectures 30 h
Participation in auditorium classes 15 h
Completion of a project 8 h
Realization of independently performed tasks 20 h
Examination or Final test 2 h
Participation in laboratory classes 15 h
Additional information
Method of calculating the final grade:

Ocena końcowa równa się ocenie z egzaminu. Bardzo dobra lub dobra ocena z ćwiczeń może wpłynąć na podniesienie oceny końcowej o 0,5 jeśli egzamin jest zdany w pierwszym lub drugim terminie.

Prerequisites and additional requirements:

Znajomość podstaw chemii, geologii i mineralogii

Recommended literature and teaching resources:

- Manecki, M., Rzepa, G., Bajda, T., Matusik, J. 2011. GEOCHEMIA. Materiały do ćwiczeń dla studentów kierunku Ochrona Środowiska. WGGiOŚ AGH, ISBN 123–45–6789a–bc–d. pp. 84.
- Pomoce naukowe zamieszczone na stronie internetowej prowadzących zajęcia
oraz:
Z.M.Migaszewski, A.Gałuszka „Podstawy geochemii środowiska” (2007),
A.Macioszczyk, Z.Dobrzański „Hydrogeochemia” (2007);
A. Skowroński „Zarys geochemii poszukiwawczej” (2007)
W.M.White „Geochemistry” (2012): http://www.geo.cornell.edu/geology/classes/geo455/Chapters.HTML
W.M. White “Isotope geochemistry” (2011): http://www.geo.cornell.edu/geology/classes/Geo656/656home.html
A.Polański, K.Smulikowski „Geochemia” (1969)
A.Polański „Podstawy geochemii” (1988)

Scientific publications of module course instructors related to the topic of the module:
The removal of molybdates and tungstates from aqueous solution by organo-smectites / Barbara MUIR, Damian Andrunik, Jakub Hyła, Tomasz BAJDA // Applied Clay Science ; ISSN 0169-1317. — 2017 vol. 136, s. 8–17. Solubilization of Pb-bearing apatite Pb¬5(PO4)3Cl by bacteria isolated from polluted environment / Łukasz Drewniak, Aleksandra Skłodowska, Maciej MANECKI, Tomasz BAJDA // Chemosphere ; ISSN 0045-6535. — 2017 vol. 171, s. 302–307. New insights into alkylammonium-functionalized clinoptilolite and Na-P1 zeolite: structural and textural features / Barbara MUIR, Jakub MATUSIK, Tomasz BAJDA // Applied Surface Science ; ISSN 0169-4332.— 2016 vol. 361, s. 242–250. Co-remediation of Ni-contaminated soil by halloysite and Indian mustard (Brassica juncea L.) / Maja Radziemska, Zbigniew Mazur, Joanna Fronczyk, Jakub MATUSIK // Clay Minerals : Journal of the European Clay Groups ; ISSN 0009-8558. — 2016 vol. 51 no. 3, s. 489–497. Soil formation and initial microbiological activity on a foreland of an Arctic glacier (SW Svalbard) / Dorota Górniak, Henryk Marszałek, Monika KWAŚNIAK-KOMINEK, Grzegorz RZEPA, Maciej MANECKI // Applied Soil Ecology (Print) ; ISSN 0929-1393. — 2017 vol. 114, s. 34–44. The influence of silicate on transformation pathways of synthetic 2-line ferrihydrite / Grzegorz RZEPA, Gabriela PIECZARA, Adam GAWEŁ, Anna TOMCZYK, Ryszard ZALECKI // Journal of Thermal Analysis and Calorimetry ; ISSN 1388-6150. — 2016 vol. 125, s. 407–421.

Magma storage of an alkali ultramafic igneous suite from Chamberlindalen, SW Svalbard / Karolina GOŁUCHOWSKA, Abigail K. Barker, Jerzy CZERNY, Jarosław MAJKA, Maciej MANECKI, Milena FARAJEWICZ, Maciej DWORNIK // Mineralogy and Petrology ; ISSN 0930-0708. — 2016 vol. 110 iss. 5, s. 623–638.

Additional information:
Na pierwszych ćwiczeniach jest podawany szczegółowy regulamin przedmiotu. Jest on rozszerzeniem i udokładnieniem zasad określonych w sylabusie:

- udział w wykładach jest nieobowiązkowy;
- wszystkie ćwiczenia laboratoryjne i audytoryjne są obowiązkowe, dopuszczalna jest jedna nieobecność w ciągu semestru. Wskazane jest aby taka nieobecność była usprawiedliwiona a zajęcia odrobione. Jeśli nie jest, to jedna nieobecność na zajęciach audytoryjnych i jedna nieobecność na zajęciach laboratoryjnych są dopuszczalne, choć mogą wpłynąć obniżająco na ocenę z opuszczonego tematu. Więcej nieobecności nie będzie tolerowane i grozi niezaliczeniem przedmiotu bez względu na usprawiedliwienia;
- usprawiedliwioną nieobecność można w miarę możliwości odrobić na zajęciach z inną grupą za zgodą prowadzącego;
- na początku ćwiczeń audytoryjnych odbywają się, zapowiadane wcześniej, krótkie
(~5 minut) testy z materiału przerabianego na poprzednich zajęciach lub przygotowanego
samodzielnie. Oceniane są one w skali 0-100%. Nieusprawiedliwiona nieobecność na zajęciach z testem
powoduje automatycznie otrzymanie 0% i niemożność odrobienia ćwiczenia z inną grupą.
- po niektórych ćwiczeniach laboratoryjnych sporządzane są w dwuosobowych zespołach sprawozdania z zakresu przeprowadzonych doświadczeń. Należy je oddać na następnych zajęciach. Oceniane są one w skali 0-
100%. Opóźnienie w ich oddaniu skutkuje obniżeniem oceny o 20% za każdy tydzień zwłoki. Oddanie
wszystkich sprawozdań jest wymagane do uzyskania zaliczenia. Sprawozdania zawierające błędy
merytoryczne są zwracane do poprawy, a po poprawie oceniane w skali od 0 do 70%. Nieobecność na
zajęciach nie zwalnia z obowiązku wykonania sprawozdania.
- na ostatnich zajęciach odbywa się sprawdzian zaliczeniowy z całości materiału, oceniany jest w skali 0-100%;
- ocena wystawiana jest na podstawie ocen ze sprawozdań, testów i sprawdzianów. Na koniec semestru wyliczana jest średnia ważona z wszystkich ocen: 0,4*wynik sprawdzianu końcowego + 0,4*średnia ocena z testów + 0,2*średnia ocena ze sprawozdań;
- warunkiem uzyskania zaliczenia w pierwszym terminie jest uzyskanie końcowej oceny procentowej
co najmniej 50%. Wynik pomiędzy 30 a 49% oznacza ocenę niedostateczną w pierwszym terminie. Brak
zaliczenia powoduje, iż student nie może uczestniczyć w zerowym i pierwszym terminie egzaminu.
Przewiduje się dwa dodatkowe terminy poprawkowe (I i II). Zaliczenie w terminie poprawkowym ma
formę kolokwium z całości materiału. Aby otrzymać pozytywną ocenę z zaliczenia, z kolokwium tego
trzeba uzyskać co najmniej 50%. Dwukrotne otrzymanie wyniku poniżej 50% skutkuje definitywnym brakiem zaliczenia;
- nie jest wymagane pozytywne zaliczenie wszystkich testów i sprawdzianów. Dla uzyskania
zaliczenia wymagana jest pozytywna ocena końcowa;
- oceny przyznawane są zgodnie ze skalą ocen uchwaloną w regulaminie studiów AGH;
- w terminie poprawkowym po zakończeniu semestru nie ma możliwości odrobienia ćwiczeń lub
wykonania sprawozdań