Petrologia II - cz. 1

obowiązkowe

Przed rozpoczęciem nauki przedmiotu „petrologia II” (a zwłaszcza przed rozpoczęciem ćwiczeń) student powinien wykazać się umiejętnością posługiwania się mikroskopem polaryzacyjnym, a w szczególności umiejętnością praktycznego rozpoznawania minerałów skałotwórczych i skał. W związku z tym wskazane jest wcześniejsze zapoznanie się z następującymi przedmiotami i zagadnieniami:

Mineralogia – właściwości minerałów skałotwórczych.

Geologia dynamiczna – geotektonika, procesy prowadzące do powstania skał magmowych, osadowych, metamorficznych, procesy magmowe i pomagmowe, środowiska sedymentacyjne.

Petrologia – rozpoznawanie minerałów skałotwórczych przy użyciu mikroskopu polaryzacyjnego, rozpoznawanie podstawowych typów skał.

Paleontologia – rozpoznawanie skamieniałości, środowiska bytowania i wiek poszczególnych grup organizmów.

Słowo „Petrologia” pochodzi z greckiego petros – skała, logos – nauka. Przedmiot ten wyjaśnia studentom problematykę powstawania i różnicowania się różnorodnych skał. Składa się z trzech równorzędnych, ściśle ze sobą związanych działów:

Petrologia skał magmowych zajmuje się genezą i procesami różnicowania się najważniejszych typów skał magmowych – zarówno głębinowych jak i wylewnych. Określa ich składy fazowe i geochemiczne, tekstury i możliwe środowiska powstawania.

Petrologia skał osadowych poświęcona jest problematyce genezy skał osadowych na tle ich nowoczesnej klasyfikacji. Omawia etapy powstawania skał, poczynając od wietrzenia skał wyjściowych, poprzez transport materiału detrytycznego, jego depozycję a następnie diagenezę i wietrzenie.

Petrologia skał metamorficznych wyjaśnia procesy geologiczne prowadzącymi do powstania skał w warunkach metamorfizmu. Przedstawia różne środowiska i geotektoniczne i facje metamorficzne oraz utwory z nimi związane.

Ćwiczenia:

1). Pierwsze zajęcia poświęcone są na przypomnienie i uzupełnienie wiedzy dotyczącej rozpoznawania pod mikroskopem polaryzacyjnym minerałów powstających w warunkach metamorfizmu (staurolit, andaluzyt, sillimanit, dysten, kordieryt, chlorytoid, saphiryn, wezuwian, wollastonit, talk, glaukofan, skapolity, prenit, monacyt i inne). Na kolejnych zajęciach przedstawiane są ważniejsze tekstury skał metamorficznych i mechanizmy ich powstawania. Po tym wstępie przedstawiane są główne typy skał z wyraźnym podziałem na metapelity, metabazyty, zmetamorfizowane skały węglanowe oraz ultramaficzne. Ważnym elementem jest nauka opisu skały pod mikroskopem w oparciu o obserwowane składniki, ich relacje wzajemne (tekstury), reakcje pomiędzy fazami, zmiany jakim skały uległy po głównym etapie powstawania (zmiany wtórne, retrogresja). Równolegle przedstawiane są sposoby klasyfikowania skał na podstawie informacji uzyskanej spod mikroskopu polaryzacyjnego. Wszystkie informacje podawane są w powiązaniu do warunków geotektonicznych powstawania omawianych skał. Podczas zajęć porusza się również kwestię praktycznego wykorzystania różnych typów skał, ich cechy wytrzymałościowe i estetyczne.

2/3). Na ćwiczeniach z petrologii skał osadowych studenci zapoznają się przede wszystkim z następującymi zagadnieniami:

• Metody identyfikacji minerałów, mineraloidów i innych składników skał osadowych.

• Rozpoznawanie efektów różnych procesów wtórnych (w tym procesów diagenetycznych) przy zastosowaniu kompleksowych metod analitycznych (mikroskop polaryzacyjny i skaningowy, rentgenografia, katodoluminescencja, mikrosonda, itp.).

• Różne rodzaje spoiw w skałach detrytycznych - masa wypełniająca (matriks) a cement.

• Mikroskopowe metody rozpoznawania skał piroklastycznych.

• Analiza minerałów ciężkich – różne metody separacji minerałów, sporządzania z nich preparatów mikroskopowych oraz identyfikacji.

• Badania efektów procesów wtórnych w skałach osadowych wykorzystanych w budownictwie i sztuce.

4). Na ćwiczeniach student uczy się analizowania relacji pomiędzy środowiskiem geotektonicznym a składem i typem stopu oraz skały powstającej z tego stopu. Pokazywane są procesy oraz możliwość ich identyfikacji w płytce cienkiej za pomocą mikroskopu polaryzacyjnego. Analizowane są skały magmowe o różnym nasyceniu krzemionką. Student rozpoznaje również procesy wtórne (hipergeniczne) jakie zaszły w badanej skale.

Petrologia skał magmowych

HIBBARD, M., J., 1995: Petrography to petrogenesis. Prentice-Hall; New Jersey.

MAJEROWICZ, A., WIERZCHOŁOWSKI, B., 1990: Petrologia skał magmowych. Wydawnictwa Geologiczne; Warszawa.

RYKA, W., MALISZEWSKA, A., 1991: Słownik petrograficzny. Wydawnictwa Geologiczne; Warszawa.

Petrologia skał osadowych

ADAMS A.E., MAC KENZIE W.S. AND GUILFORD C., 1995: Atlas of Sedimentary Rocks under the Microscope. Longman Scientific & Technical, New York.

BOGGS, S. JR., 2009: Petrology of Sedimentary Rocks. Cambridge University Press.

CHLEBOWSKI R., 1980: Petrografia skał osadowych – skrypt. Wyd. UW, Warszawa

FLÜGEL, E., 2010: Microfacies of Carbonate Rocks: Analysis, Interpretation and Application. Springer-Verlag Berlin Heidelberg.

KOZŁOWSKI, K., ŁAPOT, W., 1989; Petrologia skał osadowych. Skrypty Uniwersytetu Śląskiego, 440; Katowice.

PETTIJOHN F.J., POTTER P.E., SIEVER R., 1972: Sand and Sandstone. Springer Verlag, Berlin – Heidelberg – New York.

RYKA W., MALISZEWSKA A., 1991: Słownik petrograficzny. Wyd. Geol., Warszawa.

SCHOLLE P.A, SCHLUGER P.R., (eds), 1979; Aspects of Diagenesis, Spec. Public. No 26, Society of Economic Paleontologists and Mineralogists, Tulsa.

Petrologia skał metamorficznych

BEST M. G., 2003: Igneous and metamorphic petrology. 2nd edition. Blackwell Publishing, 729 pp.

BUCHER K., FREY M., 2002: Petrogenesis of metamorphic rocks. Springer, 341 pp.

YARDLEY B. W. D., 1991: An introduction to metamorphic rocks. Longman Scientific & Technical. 1st edition.

Literatura dodatkowa (minerały skałotwórcze i optyka kryształów)

BORKOWSKA M., SMULIKOWSKI K., 1973: Minerały skałotwórcze, Wydawnictwa Geologiczne, Warszawa, 1-477

DUBIŃSKA E., BAGIŃSKI B., 1995: Minerały skałotwórcze w płytkach cienkich. Vademecum, Wyd. Wydział Geologii Uniwersytetu Warszawskiego, Warszawa, 1-157

DYAR M.D., GUNTER M.E. AND TASA D., 2008: Mineralogy and Optical Mineralogy. Mineralogical Society of America, Chantilly, VA

MAC KENZIE W.S. AND GUILFORD C., 1988: Atlas of Rock-forming Minerals in Thin Section, Longman Scientific & Technical, New York

PERKINS D., HENKE K. R., 2004: Minerals in Thin Section, Prentice Hall, Inc., 1-125

PICHLER H. AND SCHMITT-RIEGRAF C., 1997: Rock-forming Minerals in Thin Section. Chapman & Hall, London

TRÖGER W. E., 1979:- Optical Determination of Rock-Forming Minerals, Part 1. Determinative Tables, E. Schweizerbart'sche Verlagsbuchhandlung (Nagele u. Obermiller), Stuttgart, 1-188

http://www.gly.bris.ac.uk/www/teach/opmin/mins.html

Wykłady z petrologii skał magmowych mają za cel wyjaśnienie studentom genezy i procesów różnicowania się najważniejszych typów skał magmowych – zarówno głębinowych jak i wylewnych. Określane są ich składy fazowe i geochemiczne, tekstury i możliwe środowiska powstawania. Ten dział petrologii jest ściśle powiązany z geodynamiką, geologią strukturalną (w szczególności tektoniką płyt), geochemią procesów magmowych, termodynamiką petrogenetyczną i szeroko pojętą mineralogią.

Wykłady z petrologii skał osadowych poświęcone są problematyce genezy skał osadowych na tle ich nowoczesnej klasyfikacji. Omawiane są kolejno etapy powstawania skał, poczynając od wietrzenia skał wyjściowych, poprzez transport materiału detrytycznego, jego depozycję a następnie diagenezę i wietrzenie. Przedstawiane są metody określania proweniencji materiału klastycznego. Prezentowane są możliwości odtworzenia warunków sedymentacji węglanowej i ewolucji basenów sedymentacyjnych przy zastosowaniu analizy mikrofacjalnej. Rozważane są możliwości identyfikacji dawnych środowisk geotektonicznych na podstawie analizy pierwiastków głównych i śladowych. Omawiane są również potencjalne możliwości wykorzystania skał osadowych w celach przemysłowych.

Petrologia skał metamorficznych: ta część wykładów pozwala studentom zapoznać się z procesami geologicznymi prowadzącymi do powstania skał w warunkach metamorfizmu. Przedstawia różne środowiska geotektoniczne i utwory metamorficzne z nimi związane. Prezentuje zależności pomiędzy warunkami metamorfizmu (facjami metamorficznymi), chemizmem skał i asocjacjami mineralnymi powstającymi w określonych warunkach ciśnienia i temperatury. Prezentuje podstawowe typy skał powstające w zależności od materiału wyjściowego (podział skał prekursorów na pelity, baryty, skały węglanowe i ultramafity), facji metamorficznej i ilości i rodzaju fluidów.

1). Po ukończeniu ćwiczeń z przedmiotu Petrologia II (skały metamorficzne) student:

- rozpoznaje pod mikroskopem polaryzacyjnym składniki skały metamorficznej (minerały skałotwórcze), zarówno główne, poboczne jak i akcesoryczne (w sumie kilkadziesiąt minerałów)

- klasyfikuje i nazywa skały metamorficzne na podstawie rozpoznanych pod mikroskopem minerałów i stosowanych powszechnie diagramów klasyfikacyjnych,

- rozpoznaje procesy metamorficzne wpływające na obecny stan skały (reakcje między fazami, zmiany wtórne, deformacje),

- opisuje w sposób usystematyzowany skały metamorficzne na podstawie rozpoznanych pod mikroskopem polaryzacyjnym minerałów, tekstur i reakcji między minerałami

- określa wstępnie warunki powstawania skały na podstawie charakterystycznych zespołów równowagowych

2/3). Zajęcia praktyczne z petrologii skał osadowych pozwolą studentom nabrać wystarczającego doświadczenia, aby umieli samodzielnie rozpoznawać zarówno różne odmiany skał osadowych jak i potrafili zinterpretować ich genezę, środowisko geotektoniczne, ewolucję diagenetyczną, proweniencję materiału detrytycznego oraz potencjalne możliwości praktycznego wykorzystania. Efekty uczenia się powinny zostać osiągnięte po przeprowadzeniu całego cyklu wykładów (30 godzin/semestr) oraz ćwiczeń w wymiarze 45 godzin/semestr.

4). Student po ukończeniu cyklu ćwiczeń ze skał magmowych powinien umieć:

- wykonać analizę procesów w mikroobszarze (szlify, obserwacje mikroskopowe),

- wykonać model geochemiczny odtwarzający ścieżkę ewolucji stopu, z którego wykrystalizowała skała magmowa.

Ćwiczenia:

1). Nabywane przez studentów umiejętności są monitorowane na bieżąco podczas ćwiczeń, gdyż nauczanie przedmiotu realizowane jest poprzez ciągły kontakt studenta i nauczyciela. Prowadzący w ciągu zajęć wielokrotnie monitoruje umiejętności studenta poprzez zadawanie mu pytań, sprawdzanie i korygowanie błędów na bieżąco. Finalne sprawdzenie umiejętności nabytych na ćwiczeniach następuje podczas sprawdzianu pisemnego, w czasie którego student otrzymuje płytki cienkie, a jego zadaniem jest rozpoznanie faz, opisanie tekstury, nazwanie skały, określenie warunków jej powstawania i opisanie innych ważnych zjawisk widocznych pod mikroskopem w świetle spolaryzowanym. Przy ocenie końcowej brana pod uwagę jest również aktywność studenta podczas zajęć. Warunkiem wstępnym przystąpienia do ćwiczeń z Petrologii II (skały metamorficzne) jest zaliczenie przedmiotu Petrologia I.

2/3). Na ćwiczeniach z petrologii skał osadowych studenci oceniani są na podstawie kolokwium polegającego na samodzielnym dokonaniu pełnego opisu petrograficznego dwóch preparatów różnych skał osadowych. Opis ten obejmuje: skład mineralny, teksturę, rodzaj skały, dokładną klasyfikację i nadanie skale nazwy. Następnie należy scharakteryzować procesy depozycji i środowisko sedymentacji, a ponadto zidentyfikować i ułożyć w sekwencję efekty procesów diagenetycznych. Przy ocenie końcowej brana pod uwagę jest również aktywność studenta podczas zajęć.

4). Ćwiczenia zaliczane są na podstawie samodzielnej analizy procesów magmowych rozpoznanych w szlifie (obserwacje mikroskopowe, analiza diagramów równowag paragenez skał o różnym stopniu nasycenia krzemionką), oraz prawidłowej klasyfikacji skały.

Zaliczenie na ocenę na podstawie aktywności studenta na zajęciach oraz kolokwium końcowego. Każda z 3 części Petrologii II kończy się kolokwium, będącym w zasadzie praktycznym sprawdzianem rozpoznawania i opisywania skał pod mikroskopem oraz wyciągania wniosków petrogenetycznych (scharakteryzowanie procesów depozycji i środowiska sedymentacji, identyfikacja i ułożenie w sekwencję procesów diagenetycznych, etc.).

brak