课程编号: 072M5003H |
课时: 40 |
学分: 2.5 |
课程属性: 专业普及课 |
主讲教师:吴春明等 |
英文名称: Petrological Thermodynamics |
教学目的、要求
本课程为岩石学专业研究生的学科基础课。通过本课程的学习,要求学生对岩石学范畴内的热力学基本概念和研究方法有清晰准确的把握,掌握岩石平衡系统的解析表达、活度与逸度计算、理想溶液热力学、固溶体活度理论、矿物温度计与压力计原理及应用、岩浆岩相图与变质岩相图的制图及计算、热力学数据库等方面的基础与前沿知识;针对岩浆作用、变质作用、成矿作用等具体科学问题的需要,能够熟练运用岩石热力学知识,建立合理的热力学模型,进行准确的定量计算,并能合理地解释计算结果,为进一步的深入研究打下坚实的基础。
预修课程
高等数学、普通地质学、岩石学
教 材
(1) Nordstrom DK and Munoz JL (1994) Geochemical Thermodynamics. Blackwell Science Inc., 493 pages, 2nd edition; (2) Spear FS (1995) Metamorphic phase equilibria and pressure-temperature-time paths (Second Edition). Mineralogical Society of America Monograph, 799p; (3) Ganguly J (2008) Thermodynamics in Earth and Planetary Sciences. Springer Berlin Heidelberg. 501p.
主要内容
第一章 地质流体状态方程(2学时)
van der Waals方程、virial方程、Redlich-Kwong方程、地质流体状态方程、流体包裹体测温与测压技术
第二章 岩石学相律(3学时)
Gibbs相律、Goldschmidt矿物相律、柯尔任斯基矿物相律
第三章 多相平衡关系的Schreinemakers几何分析法(3学时)
基本公理与法则、标记法、单变度曲线排列格式、Schreinemakers方法分析步骤、应用实例
第四章 溶液热力学基础(3学时)
理想溶液、Henry定律、Raoult定律、稀溶液的依数性、Nernst分配定理、Rayleigh分馏定律、非理想溶液、逸度、活度、超额函数
第五章 固体溶液活度理论(3学时)
正规溶液、分子型与离子型活度、活度系数、逸度系数、Margules参数、对称溶液活度系数、非对称溶液活度系数、流体逸度
第六章 岩石平衡系统的完整表达与计算(2学时)
平衡常数、岩石平衡系统的完整解析表达、简化计算、含固溶体的平衡系统
第七章 矿物温度计与压力计(5学时)
温度计与压力计的分类、基本原理、实验标定、经验标定、误差分析、应用实例
第八章 岩石中的氧化-还原反应(1学时)
氧化-还原反应类型、缓冲剂的氧逸度、Nernst方程、水溶液中的氧化-还原反应、硅酸盐熔体氧逸度、变质作用氧逸度
第九章 化学沉积与盐湖热力学(2学时)
溶度积、pH值、Eh值、pH-Eh相图、电解质活度与活度系数、化学沉积热力学原理、天然水溶液中的溶解与沉淀、盐湖化学相图与成矿、热液矿床的成矿原理
第十章 岩浆岩相图热力学(6学时)
一元系相图、二元系相图、杠杆规则、三元系相图、四元系相图、含固溶体的相图、含中间化合物的相图、低共熔现象热力学原理、出溶作用相图及热力学原理
第十一章 变质作用相图与变质过程热力学模拟(6学时)
Duhem定理、Gibbs软件、Thermocalc软件、Perple_X软件、Theria_G软件、代表性模拟成果
第十二章 硅酸盐熔体热力学(2学时)
硅酸盐熔体结构、熔体中H2O的逸度与溶解度、CO2的逸度与溶解度、矿物-熔体之间的平衡、天然熔体不混溶原理与模拟、岩浆熔离型矿床的成矿机理
第十三章 岩石热力学数据库(2学时)
量热测量、相平衡测量、固溶体滑动实验技术、热力学数据内洽性、相平衡实验数据处理、数据库实例
参考文献
(a) 殷辉安编著(1988)岩石学相平衡。北京:地质出版社,304页
(b) 江培谟编著(1989)地质热力学基础。北京:科学出版社,217页
(c) Will TM (1998) Phase equilibria in metamorphic rocks. Springer-Verlag Berlin, 315p.
(d) 李宽良(1993)水文地球化学热力学。北京:原子能出版社。444页
(e) White WM (1999) Geochemistry
(f) 马鸿文(2001)结晶岩热力学概论。北京:高等教育出版社。297页