Moduł oferowany także w ramach programów studiów:
Informacje ogólne:
Nazwa:
Geochemia procesów geologicznych
Tok studiów:
2015/2016
Kod:
BGG-2-208-MS-s
Wydział:
Geologii, Geofizyki i Ochrony Środowiska
Poziom studiów:
Studia II stopnia
Specjalność:
Mineralogia stosowana z gemmologią
Kierunek:
Górnictwo i Geologia
Semestr:
2
Profil kształcenia:
Ogólnoakademicki (A)
Język wykładowy:
Polski
Forma i tryb studiów:
Stacjonarne
Strona www:
 
Osoba odpowiedzialna:
dr hab. inż. Majka Jarosław (jaroslaw.majka@geo.uu.se)
Osoby prowadzące:
dr hab. inż. Manecki Maciej (gpmmanec@cyf-kr.edu.pl)
Krótka charakterystyka modułu

Opis efektów kształcenia dla modułu zajęć
Kod EKM Student, który zaliczył moduł zajęć wie/umie/potrafi Powiązania z EKK Sposób weryfikacji efektów kształcenia (forma zaliczeń)
Wiedza
M_W001 Potrafi interpretować diagramy trwałości minerałów w świetle procesów krystalizacji,i rozpuszczania i przemian fazowych. GG2A_W11, GG2A_W01 Egzamin
M_W002 Dostrzega procesy geologiczne kontrolowane przez kinetykę reakcji. GG2A_W01, GG2A_U10 Egzamin
M_W003 Potrafi interpretować diagramy trwałości minerałów w świetle procesów krystalizacji,i rozpuszczania i przemian fazowych. GG2A_W11, GG2A_W01 Egzamin
M_W004 Rozumie rolę i przebieg procesów sorpcji i desorpcji w geologii GG2A_U01, GG2A_W01 Egzamin
M_W005 Potrafi interpretować diagramy trwałości minerałów w świetle procesów krystalizacji, rozpuszczania i przemian fazowych. GG2A_W11, GG2A_W01 Egzamin
M_W006 Zna rolę i mechanizmy procesów utleniania i redukcji w procesach geologicznych GG2A_W01 Egzamin
M_W007 Zna rolę i mechanizmy procesów utleniania i redukcji w procesach geologicznych GG2A_W01 Egzamin
M_W008 Dostrzega procesy geologiczne kontrolowane przez kinetykę reakcji. GG2A_W01, GG2A_U10 Egzamin
M_W009 Potrafi zastosować modelowanie komputerowe dla odtworzenia geochemicznych mechanizmów procesów geologicznych GG2A_W03, GG2A_W11 Sprawozdanie,
Kolokwium
M_W010 Potrafi wyznaczyć i zinterpretować temperatury i ciśnienia procesów geologicznych na podstawie obserwacji petrologicznych i analiz geochemicznych. GG2A_W11, GG2A_W02 Sprawozdanie,
Kolokwium,
Aktywność na zajęciach
M_W011 Zna zasady konstrukcji diagramów fazowych dla odtworzenia procesów krystalizacji magm. GG2A_U03, GG2A_W04 Sprawozdanie,
Kolokwium
M_W012 Rozumie rolę i przebieg procesów sorpcji i desorpcji w geologii GG2A_U01, GG2A_W01 Egzamin
M_W013 Rozumie zasadę i zastosowania metod geochronologicznych. GG2A_W02 Egzamin
M_W014 Zna zasady interpretacji geologicznej znaczenia wyników datowania różnymi metodami. GG2A_W05, GG2A_W02 Egzamin,
Aktywność na zajęciach
Umiejętności
M_U001 Potrafi interpretować równowagowe struktury w szlifach petrograficznych. GG2A_U03, GG2A_W05, GG2A_U10 Sprawozdanie,
Kolokwium,
Aktywność na zajęciach
M_U002 Rozumie zastosowania obliczeń geochemicznych w aplikacjach złożowych i gemmologicznych. GG2A_U19, GG2A_U17, GG2A_U09 Sprawozdanie,
Egzamin,
Aktywność na zajęciach
M_U003 Potrafi interpretować diagramy trwałości minerałów w świetle procesów krystalizacji,i rozpuszczania i przemian fazowych. GG2A_U18, GG2A_U09 Egzamin
M_U004 Potrafi interpretować dane izotopowe i geochronologiczne. GG2A_U03, GG2A_U01, GG2A_W11 Kolokwium
Kompetencje społeczne
M_K001 Potrafi myśleć i działać w sposób kreatywny i przedsiębiorczy GG2A_K01 Udział w dyskusji
Matryca efektów kształcenia w odniesieniu do form zajęć
Kod EKM Student, który zaliczył moduł zajęć wie/umie/potrafi Forma zajęć
Wykład
Ćwicz. aud
Ćwicz. lab
Ćw. proj.
Konw.
Zaj. sem.
Zaj. prakt
Zaj. terenowe
Zaj. warsztatowe
Inne
E-learning
Wiedza
M_W001 Potrafi interpretować diagramy trwałości minerałów w świetle procesów krystalizacji,i rozpuszczania i przemian fazowych. + - - - - - - - - - -
M_W002 Dostrzega procesy geologiczne kontrolowane przez kinetykę reakcji. + - - - - - - - - - -
M_W003 Potrafi interpretować diagramy trwałości minerałów w świetle procesów krystalizacji,i rozpuszczania i przemian fazowych. + - - - - - - - - - -
M_W004 Rozumie rolę i przebieg procesów sorpcji i desorpcji w geologii + - - - - - - - - - -
M_W005 Potrafi interpretować diagramy trwałości minerałów w świetle procesów krystalizacji, rozpuszczania i przemian fazowych. + - - - - - - - - - -
M_W006 Zna rolę i mechanizmy procesów utleniania i redukcji w procesach geologicznych + - - - - - - - - - -
M_W007 Zna rolę i mechanizmy procesów utleniania i redukcji w procesach geologicznych + - - - - - - - - - -
M_W008 Dostrzega procesy geologiczne kontrolowane przez kinetykę reakcji. + - - - - - - - - - -
M_W009 Potrafi zastosować modelowanie komputerowe dla odtworzenia geochemicznych mechanizmów procesów geologicznych + + - - - - - - - - -
M_W010 Potrafi wyznaczyć i zinterpretować temperatury i ciśnienia procesów geologicznych na podstawie obserwacji petrologicznych i analiz geochemicznych. + + - - - - - - - - -
M_W011 Zna zasady konstrukcji diagramów fazowych dla odtworzenia procesów krystalizacji magm. + + - - - - - - - - -
M_W012 Rozumie rolę i przebieg procesów sorpcji i desorpcji w geologii + - - - - - - - - - -
M_W013 Rozumie zasadę i zastosowania metod geochronologicznych. + - - - - - - - - - -
M_W014 Zna zasady interpretacji geologicznej znaczenia wyników datowania różnymi metodami. - + - - - - - - - - -
Umiejętności
M_U001 Potrafi interpretować równowagowe struktury w szlifach petrograficznych. - + - - - - - - - - -
M_U002 Rozumie zastosowania obliczeń geochemicznych w aplikacjach złożowych i gemmologicznych. + + - - - - - - - - -
M_U003 Potrafi interpretować diagramy trwałości minerałów w świetle procesów krystalizacji,i rozpuszczania i przemian fazowych. - + - - - - - - - - -
M_U004 Potrafi interpretować dane izotopowe i geochronologiczne. - + - - - - - - - - -
Kompetencje społeczne
M_K001 Potrafi myśleć i działać w sposób kreatywny i przedsiębiorczy - + - - - - - - - - -
Treść modułu zajęć (program wykładów i pozostałych zajęć)
Wykład:

Wprowadzenie do udziału procesów przemian chemicznych w procesach globalnych w świetle modelu tektoniki kier i w geologicznej skali czasu. Systemy otwarte i zamknięte. Pojęcia, definicje, aparat matematyczny.
Warunki trwałości minerałów i równowagi wielofazowe, pola trwałości na wykresach PT. Odczytywanie reakcji między minerałami ze struktur obserwowanych w mikroskopie optycznym. Zastosowanie funkcji termodynamicznych w petrologii, energia swobodna Gibbsa, równanie Clapeyrona. Diagramy PT i TX dla skał metamorficznych. Wyprowadzanie i uzgadnianie reakcji chemicznych dla procesów metamorficznych. Zawartość a aktywność, lotność, rzeczywiste wzory minerałów w obliczeniach geochemicznych. Założenia, ograniczenia i przykłady zastosowań klasycznej geotermobarometrii skał magmowych i metamorficznych, zasady kalibracji eksperymentalnej. Pseudosekcje. Komputerowe programy geochemiczne w modelowaniu geochemii procesów metamorficznych na przykładzie PERPLEX. Ścieżki P-T-t.
Podstawowe metody geochronologiczne. Wstęp do geochemii izotopów trwałych.

Procesy i reakcje metasomatyczne. Zastępowanie.
Geotermometry stosowane dla skał osadowych. Oznaczanie warunków paleośrodowiskowych z użyciem narzędzi geochemicznych.

Geochemia procesów minerało- i skałotwórczych w systemach magmowych. Reguła faz. Diagramy fazowe układów podwójnych i potrójnych w systemach magmowych.

Reakcje minerałów w środowisku wodnym na przykładzie minerałów fosforanowych i ilastych. Komputerowe programy geochemiczne w studiach procesów minerało- i skałotwórczych strefy hipergenicznej na przykładzie równowagi w roztworach wodnych na przykładzie PHREEQC.

Geochemia procesów utleniania-redukcji, termodynamika procesów nieodwracalnych.
Geochemia węglanów. Przyczyny i znaczenie specyfiki obiegu minerałów i skał węglanowych w skali globalnej tektoniki płyt litosfery.
Podstawy kinetyki chemicznej. Kinetyka procesów geologicznych. Procesy częściowo kontrolowane kinetycznie. Dyfuzja i adwekcja w procesach diagenezy, w aktywności hydrotermalnej i w metamorfizmie. Powstawanie konkrecji, cementacja, migracja. Wybrane struktury i tekstury skał magmowych i metamorficznych wynikające z konkurencyjności reakcji. Tempo wietrzenia i denudacji chemicznej.
Przykłady zastosowań termodynamiki i kinetyki w interpretacji procesów złożotwórczych.
Geochemia procesów powstawania wybranych minerałów o znaczeniu gemmologicznym.

Ćwiczenia audytoryjne:

Identyfikacja układów równowagowych w obrazach mikroskopowych skał magmowych i metamorficznych. Uzgadnianie równań chemicznych, wyznaczanie aktywności pierwiastków we wzorach rzeczywistych. Wyznaczanie temperatur i ciśnień z użyciem analiz mikrosondowych. Zastosowanie programu komputerowego PerpleX.
Obliczenia termodynamiczne. Konstrukcja i interpretacja diagramów fazowych dla modeli równowagowej i frakcjonalnej krystalizacji magmy. Systemy eutektyczne i perytektyczne.
Ćwiczenia z rekonstrukcji wieloetapowej historii geologicznej na podstawie przedstawionych wyników analiz izotopowych, geochronologii i termochronometrii.
Zastosowanie programu PHREEQC do modelowania równowag mineralnych w roztworach.

Nakład pracy studenta (bilans punktów ECTS)
Forma aktywności studenta Obciążenie studenta
Sumaryczne obciążenie pracą studenta 126 godz
Punkty ECTS za moduł 5 ECTS
Udział w wykładach 28 godz
Udział w ćwiczeniach audytoryjnych 28 godz
Samodzielne studiowanie tematyki zajęć 33 godz
Przygotowanie do zajęć 15 godz
Przygotowanie sprawozdania, pracy pisemnej, prezentacji, itp. 20 godz
Egzamin lub kolokwium zaliczeniowe 2 godz
Pozostałe informacje
Sposób obliczania oceny końcowej:

Warunkiem uzyskania zaliczenia jest wykonanie wszystkich ćwiczeń laboratoryjnych, złożenie wszystkich sprawozdań z wykonanych ćwiczeń laboratoryjnych oraz uzyskanie pozytywnej oceny z zaliczenia. Ocena z zaliczenia wystawiana jest na podstawie średniej z ocen z kolokwiów i ze sprawozdań z ćwiczeń oraz aktywności:
Ocena z zaliczenia = 0,4 * ocena z kolokwiów + 0,4 * ocena ze sprawozdań z ćwiczeń + 0,2 * aktywność na zajęciach
Ocena końcowa = 0,6 * ocena z egzaminu + 0,4 * ocena z zaliczenia

Wymagania wstępne i dodatkowe:

• Znajomość podstaw chemii i geochemii
• Znajomość podstaw mineralogii
• Znajomość podstaw petrografii

Zalecana literatura i pomoce naukowe:

K. B. Krauskopf, D. K. Bird 1995. Introduction To Geochemistry – 3rd Edition, McGraw-Hill
A.C. Lasaga 1998. Kinetic theory in the earth sciences. Princeton University Press.
H. Y. McSween, S. M. Richardson, and M. E. Uhle. 2003. Geochemistry: pathways and processes, 2nd ed. Columbia University Press
D.A. Wyman (Ed.) 1996. Trace element geochemistry of volcanic rocks. Geological Association of Canada.
D.R. Lentz (Ed.) 2003. Geochemistry of sediments and sedimentary rocks. Geological Association of Canada.
L. Robb. 2005. Introduction to ore-forming processes. Blackwell Publishing.
Spear, F.S. (1994) Metamorphic Phase Equilibria and Pressure-Temperature-Time Paths. Monograph of the Mineralogical Society of America. 799 p.
Cemic, L. (2005) Thermodynamics in Mineral Sciences: An Introduction. Springer. 386 p.
Anderson G. M.(2007) Thermodynamics of Natural Systems, Cambridge University Press
Materiały dodatkowe do podręcznika: http://www.cambridge.org/catalogue/catalogue.asp?isbn=0521847729&ss=res
Nordstrom, D.K., Munoz, J.L. (2006) Geochemical Thermodynamics. Blackburn Press. 504 p.
Greenwood, H. J. (ed) (1977) Short Course In Application of Thermodynamics to Petrology and Ore Deposits. Mineralogical Association of Canada, 230 p.
Fraser, D. (1977) Thermodynamics in Geology. NATO Science Series: C. Kluwer Academic Publishers. 424 p.
Faure G., Mensing T.M., 2005. ISOTOPES. Principles and applications. Wiley & Sons
Z. Sharp, 2006. Principles of Stable Isotope Geochemistry
http://www.geo.cornell.edu/geology/classes/Geo656/656notes03.html

Publikacje naukowe osób prowadzących zajęcia związane z tematyką modułu:

Gee D.G., Andréasson P.-G., Lorenz H., Frei D., Majka J. 2015. Detrital zircon signatures of the Baltoscandian margin along the ArcticCircle Caledonides in Sweden: The Sveconorwegian connection. Precambrian Research, v. 265, 40-56, doi: http://dx.doi.org/10.1016/j.precamres.2015.05.012
Majka J., Rosén Å, Janák M., Froitzheim N., Klonowska I., Manecki M., Sasinková V., Yoshida K. 2014. Microdiamond discovered in the Seve Nappe (Scandinavian Caledonides) and its exhumation by the “vacuum-cleaner” mechanism. Geology, v. 42, 1107-1110, doi: 10.1130/G36108.1.
Kośmińska K., Majka J., Mazur S., Krumbholz M., Klonowska I., Manecki M., Czerny J., Dwornik M. 2014. Blueschist facies metamorphism in Nordenskiöld Land of west-central Svalbard. Terra Nova, vol. 26, 377-386, doi: 10.1111/ter.12110.
Majka J., Be’eri-Shlevin Y., Gee D.G., Czerny J., Frei D., Ladenberger A. 2014. Torellian (c. 640Ma) metamorphic overprint of the Tonian (c. 950Ma) basement in the Caledonides of southwestern Svalbard. Geological Magazine, vol. 151, 732-748, doi:10.1017/S0016756813000794.
Majka J., Janák M., Andersson B., Klonowska I., Gee D.G., Rosén Å., Kośmińska K. 2014. Pressure-temperature estimates on the Tjeliken eclogite: new insights into (ultra)-high pressure evolution of the Seve Nappe Complex in the Scandinavian Caledonides. In: Corfu, F., Gasser, D. & Chew, D. M. (eds) 2014. New Perspectives on the Caledonides of Scandinavia and Related Areas. Geological Society, London, Special Publications, vol. 390, 369-384, doi: http://dx.doi.org/10.1144/SP390.14.
Klonowska I., Majka J., Janák M., Gee D.G., Ladenberger A. 2014. Pressure-temperature evolution of a kyanite-garnet pelitic gneiss from Åreskutan: implications for (U)HP metamorphism of the Seve Nappe Complex, west-central Jämtland, Swedish Caledonides. In: Corfu, F., Gasser, D. & Chew, D. M. (eds) 2014. New Perspectives on the Caledonides of Scandinavia and Related Areas. Geological Society, London, Special Publications, vol. 390, 321-336, doi: http://dx.doi.org/10.1144/SP390.7.
Janák M., van Roermund H., Majka J., Gee. D.G. 2013. UHP metamorphism recorded by kyanite-bearing eclogite in the Seve Nappe Complex of northern Jämtland, Swedish Caledonides. Gondwana Research, vol. 23, 865–879, doi: 10.1016/j.gr.2012.06.012.
Broska I., Petrík I., Be’eri-Shlevin Y., Majka J., Bezák V. 2013. Devonian/Mississipian I-type granitoids in the Western Carpathians: A subduction-related hybrid magmatism. Lithos, vol. 162-163, 27-36, doi: 10.1016/j.lithos.2012.12.014.
Lorenz H., Gee D.G., Larionov A.N., Majka J. 2012. The Grenville-Sweconorwegian orogeny in the high Arctic. Geological Magazine, vol. 149 (5), 875–891, doi: 10.1017/S0016756811001130.
Majka J., Be’eri-Shlevin Y., Gee D.G., Ladenberger A., Claesson S., Konečny P., Klonowska I. 2012. Multiple monazite growth in the Åreskutan migmatite: evidence for a polymetamorphic Caledonian evolution of the Seve Nappe Complex in west-central Jämtland, Sweden. Journal of Geosciences, vol. 56, 3-23, doi: 10.3190/jgeosci.112.
Majka J., Czerny J., Mazur S., Holm D.K., Manecki M. 2010. Neoproterozoic metamorphic evolution of the Isbjørnhamna Group rocks from south-western Svalbard. Polar Research, vol. 29, 250-264, doi: 10.1111/j.1751-8369.2010.00186.×.
Majka J., Mazur S., Czerny J., Manecki M., Holm D.K. 2008. Late Neoproterozoic amphibolite facies metamorphism of a pre-Caledonian basement block in southwest Wedel Jarlsberg Land, Spitsbergen: new evidence from U-Th-Pb dating of monazite. Geological Magazine, vol. 145, 822-830, doi: 10.1017/S001675680800530X.

Informacje dodatkowe:

Instrukcje do ćwiczeń dostępne na stronie internetowej przedmiotu udostępnianej przez prowadzącego w trakcie semestru
www.geol.agh.edu.pl/~mmanecki