«Целью преподавания дисциплины является - подготовка специалистов в области урановой геологии с углубленным знанием геохимии радиоактивных элементов. Основными задачами при изучении дисциплины ...»

августа

1. Цель и задачи учебной дисциплины

Целью преподавания дисциплины является - подготовка

специалистов в области урановой геологии с углубленным знанием

геохимии радиоактивных элементов .

Основными задачами при изучении дисциплины являются:

- глубокое понимание условий и факторов миграции и

концентрирования радиоактивных элементов в геологических

процессах;

- получить знания о механизмах и формах переноса и

концентрирования урана и тория в эндогенных и экзогенных процессах;

- получить навыки разработки поисковых геохимических критериев и признаков уранового оруденения .

Преподавание дисциплины проводится в течение одного семестра .

2. Место дисциплины в структуре ООП «Геохимия элементов и процессов» относится к дисциплинам профессионального цикла, вариативная часть (ПЦ.В.3.0) и опирается на освоенные знания и умения, полученные при изучении дисциплин математического, естественнонаучного и профессионального циклов («Геохимия», «Геология», «Основы минералогии и петрографии», «Учение об атмосфере», «Учение о гидросфере», «Учение о биосфере», «Ландшафтоведение».) .

Кореквизитами для дисциплины «Геохимия элементов и процессов»

являются дисциплины ЕНМ и профессионального циклов:

«Современные проблемы геологии», «Компьютерные технологии в геологии», «Современные проблемы экономики, организации и управления в области геологоразведочных работ и недропользования» .

Знания и умения, полученные при освоении данного предмета, являются основой для изучения ряда дисциплин профессионального цикла .

3. Результаты освоения дисциплины В процессе изучения данной дисциплины студенты приобретают знания, умения и опыт, соответствующие результатам основной образовательной программы. Соответствие результатов освоения дисциплины «Геохимия элементов и процессов» формируемым компетенциям ООП представлено в таблице Составляющие результатов обучения, которые будут получены при изучении данной дисциплины Результаты Составляющие результатов обучения обучения Владение (компетенци Код Знания Код Умения Код опытом и из ФГОС) использовать базовые и Владеть специальные методами знания В1.1 У1.1

Студент должен владеть методами системного анализа РД3 геохимических условий миграции и концентрирования радиоактивных элементов, владеть навыками построения и анализа радиогеохимической карты .

Структура и содержание дисциплины 4 .

Содержание разделов дисциплины 4.1 .

Тема 1. Введение Лекции .

Цель и задачи курса. Методология науки. Геохимия редких и радиоактивных элементов как составная часть геохимии .

История становления радиогеохимии как науки. Основоположник геохимии радиоактивных элементов В.И. Вернадский. Ведущие ученые, внесшие наиболее значительный вклад в развитие радиогеохимии: Дж. А.С. Адамс, В.И. Баранов, Б. Болтвуд, А.П .

Виноградов, Г.В. Войткевич, О. Ган, В.И. Герасимовский, Дж. Джоли, Н.П. Ермолаев, Л.В. Комлев, Е.С. Ларсен, А.И.Перельман, А.А .

Смыслов, И.Е Старик, Р. Стретт, Л.В. Таусон, А.И. Тугаринов, А.Е .

Ферсман, В.Г. Хлопин, В.В. Чердынцев, Д.И. Щербаков, В.В. Щербина и др .

Связь геохимии с другими науками в системе наук о Земле .

Прикладное значение геохимии радиоактивных элементов. Важнейшие проблемы нашей эпохи, тесно связанные с радиогеохимией - проблемы окружающей среды и сырьевых ресурсов .

Тема 2. Особенности строения атомов и краткая характеристика свойств урана и тория Лекции .

Происхождения тяжелых радионуклидов. Свойства радиоактивных элементов. Ряды распада урана и тория. Химические свойства урана, тория и продуктов их радиоактивного распада .

Химические свойства, определяемые строением ядра. Свойства, определяемые особенностями строения электронной оболочки атомов .

Основные химические соединения урана и тория. Свойства четырехвалентного урана и тория. Свойства шестивалентного урана .

Растворимость химических соединений урана и тория .

Тема 3. Распространенность радиоактивных элементов Лекции .

Космохимия. Распространенность урана и тория в космосе, в планетах Солнечной системы, в различных оболочках Земли .

Понятие о кларках. Кларки радиоактивных элементов .

Понятие о формах нахождения урана, тория. Минералыносители и минералы концентраторы радиоактивных элементов .

Изоморфизм урана и тория в минералах. Вариации содержаний урана, тория и продуктов их радиоактивного распада в минералах .

Лабораторная работа 1. Способы оценки среднего содержания элементов в крупных блоках Земной коры. Расчет кларка урана и тория для верхней части Земной коры Тема 4. Геохимия урана и тория в эндогенных процессах .

Лекции. 4.1. Геохимия элементов и процессов в магматическом процессе. Содержание радиоактивных элементов в различных типах пород. Основные минералы-концентраторы и минералы носители урана и тория магматических пород. Эволюция содержания радиоактивных элементов в процессе эволюции магматизма. Радиогеохимическая типизация гранитоидов. Ураноносные граниты. Поведение урана и тория при формировании эффузивных пород. Формы миграции и концентрирования урана и тория в магматическом процессе .

4.2. Геохимия элементов и процессов при пегматитообразовании .

Минералы носители и минералы концентраторы урана и тория в пегматитах. Содержание радиоактивных элементов в различных типах пегматитов .

4.3. Геохимия урана и тория в карбонатитовом процессе. Формы миграции и концентрирования урана и тория в карбонатитовом процессе. Минералы-носители и минералы-концентраторы урана и тория в карбонатитах. Содержание радиоактивных элементов в карбонатитах .

4.4. Геохимия урана и тория в контактово-метасоматическом процессе. Содержание радиоактивных элементов в различных типах скарнов. Поведение урана и тория при формировании метасоматической зональности скарнов. Формы нахождения уран и тория в скарнах .

Изменение форм нахождения урана в процессе формирования скарнов .

4.5. Геохимия урана и тория в гидротермальном процессе .

Формы переноса урана и тория в гидротермальном процессе. Сходство и различие поведения урана и тория в гидротермальных процессах .

Причины осаждения урана и тория из гидротермальных растворов .

Изменение формы нахождения урана в гидротермальном процессе .

Уран и торий в гидротермально-метасоматических породах. Уран и торий в гидротермальных минералах. Радиоактивные элементы как индикаторы гидротермального процесса. Использование торийуранового отношения и корреляционных связей урана и тория для оценки условий формирования радиоактивных аномалий .

4.6. Уран и торий в процессе регионального и контактового метаморфизма. Связь между степенью метаморфизма и содержанием урана. Уран и торий при ультраметаморфизме и гранитизации. Уран и торий в процессе формирования гранито-гнейсовых куполах. Зоны выноса и привноса урана в гранито-гнейсовых куполах. Уран и торий в контактово-метаморфическом процессе. Автолизия минералов. Понятие о степени зрелости Земной коры. Уран и торий как индикаторы степени зрелости Земной коры .

4.7. Радиоактивные элементы в эндогенных месторождениях .

Уран и торий в месторождениях черных, цветных и редких металлов .

Радиоактивные элементы в гидротермально-метасоматических месторождениях неметаллических полезных ископаемых .

Проявленность эндогенных месторождений в радиогеохимических полях. Радиогеохимические критерии выявления месторождений по данным аэрогамма съемки .

Тема 5. Геохимия урана и тория в экзогенных процессах .

Лекции. 5.1. Поведение урана и тория при гипергенном изменении пород и руд. Уран и торий в корах выветривания. Факторы, влияющие на интенсивность миграции урана и тория при корообразовании. Минералы-концентраторы и минералы-носители урана и тория в корах выветривания. Устойчивость урановых минералов в гипергенном процессе Механизмы миграции и формы переноса урана и тория при формировании коры выветривания. Геохимия урана и тория в различных типах ландшафтов .

5.2. Геохимические барьеры в зоне гипергенеза. Градиент барьера, контрастность барьера. Условия формирования гиперенных аномалий урана. Окислительно-восстановительный, кислотнощелочной, сорбционный, биогенный, испарительный и механический геохимические барьеры. Формирование урановых руд. Геохимические ассоциации характерные для различных типов барьеров. Кларки концентрации элементов в рудах .

5.3. Уран и торий в водах зоны гипергенеза. Содержание урана и тория в подземных, грунтовых и поверхностных водах. Зависимость состава грунтовых и поверхностных вод от климатических условий .

Зависимость содержания урана и тория от глубины залегания и состава подземных вод. Формы нахождения радиоэлементов в водах. Формы переноса урана и тория в водах в зоне гипергенеза .

5.4. Особенности накопления урана и тория в терригенных осадочных породах. Связь гранулометрического состава терригенных осадочных пород и содержаний радиоактивных элементов. Механизмы переноса и концентрирования урана и тория в терригенных осадочных породах .

5.5. Радиогеохимия органического вещества. Биогенное концентрирование урана и тория. Пределы биогенного накопления радиоэлементов. Содержание урана и тория в торфах и в углях .

Механизмы накопления радиоэлементов в торфе и угле. Природа аномалий урана и тория в торфе и угле. Формы нахождения урана и тория в угле и в торфе. Радиоактивные элементы в нефтях. Природа радиогеохимических аномалий в месторождениях нефти. Формы нахождения урана, тория и радия в нефтносных породах. Уран и торий в фосфатоносных породах. Содержание радиоактивных элементов в фосфоритах, в породах обогащенных костным детритом. Уран и торий в донных отложениях застойных водоемов. Радиогеохимия сапропелей .

5.6. Геохимия урана и тория в зоне окисления урановых месторождений .

5.7. Техногенная миграция естественных радиоактивных элементов. Сжигание топлива и складирование золошлаковых отходов .

Миграция элементов при добыче и транспортировке нефти. Миграция урана и тория при разработке месторождений черных, цветных и редких металлов .

Лабораторная работа 2. Оценка фона при радиогеохимическом картировании различного масштаба .

Тема 6. Геохимия изотопов .

Лекции. Характеристика природных рядов распада U и Th .

Радиоактивное равновесие в рядах распада. Основные механизмы нарушения радиоактивного равновесия. Состояние радиоактивного равновесия и геохимия изотопов радиоактивных элементов в зонах экзогенеза. Изотопы рядов распада урана и тория в системах породавода-осадок, в почвах, в углях, в зонах водонефтяного контакта .

Использование изотопов рядов распада урана и тория для определения возраста и происхождения горных пород, руд и минералов .

Тема 7. Радиогеохимическое картирование .

Лекции. Цели и задачи радиогеохимического картирования .

Требования к радиогеохимическим картам. Выделение аномалий. Зоны привноса-выноса урана и тория. Методы их выделения. Геохимическая специализация магматических комплексов, формаций осадочных и метаморфических пород. Подвижные формы урана. Геохимические критерии и признаки уранового оруденения .

Лабораторная работа 3. Составление радиогеохимической карты масштаба 1:50 000 – 10 часов .

5. Образовательные технологии При освоении дисциплины используются следующие сочетания видов учебной работы с методами и формами активизации познавательной деятельности бакалавров для достижения запланированных результатов обучения и формирования компетенций .

Для достижения поставленных целей преподавания дисциплины реализуются следующие средства, способы и организационные мероприятия:

изучение теоретического материала дисциплины на лекциях с использованием компьютерных и интерактивных технологий;

самостоятельное изучение теоретического материала дисциплины с использованием Internet-ресурсов, информационных баз, методических разработок, специальной учебной и научной литературы;

закрепление теоретического материала при проведении лабораторных работ с использованием картографического и наглядного материалов, атласов, специальной литературы, выполнение проблемноориентированных индивидуальных заданий .

Выполнение курсовой исследовательской работы по проблемной теме

6. Организация и учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы студентов (CРC)

6.1 Текущая СРС направлена на углубление и закрепление знаний, а также на развитие практических умений .

Текущая СРС включает следующие виды работ:

работа студентов с лекционным материалом, поиск и анализ литературы и электронных источников информации по заданной проблеме;

подготовка к выполнению проверочных и контрольных работ;

изучение тем, вынесенных на самостоятельную проработку;

изучение теоретического материала к практическим занятиям;

подготовке к экзамену .

6.2 Творческая проблемно-ориентированная самостоятельная работа (ТСР) направлена на развитие интеллектуальных умений, комплекса универсальных (общекультурных) и профессиональных компетенций, повышение творческого потенциала студентов и заключается в поиске, анализе и презентации материалов по заданным темам рефератов .

6.2.1. Перечень тем для самостоятельной работы:

1. Радиогеохимическая научная школа Томского политехнического университета .

2. Радиогеохимия углей и торфов .

3. Радиогеохимия современных термальных растворов .

4. Радиогеохимия органического вещества и нефтеобразования .

5. Основные черты геохимии радиоактивных элементов в магматических процессах .

6. Формы переноса и причины отложения радиоактивных элементов в гидротермальных процессах .

7. Формы переноса урана и тория в подземных и поверхностных водах и причины отложения урановых руд зоне гипергенеза .

8. Поведение радиоактивных элементов в постмагматических процессах .

9. Основные черты геохимии радиоактивных элементов в экзогенных процессах .

10. Радиоактивные элементы в метаморфических процессах .

11. Биогеохимия элементов и процессов .

12. Радиоактивные элементы в организме человека .

13. Радиоактивные изотопы для определения возраста и происхождения горных пород и руд Контроль самостоятельной работы 6.3 Оценка результатов самостоятельной работы осуществляется в виде двух форм: самоконтроль и контроль со стороны преподавателя .

7. Средства текущей и итоговой оценки качества освоения дисциплины (фонд оценочных средств) Контроль знаний студентов по дисциплине осуществляется по 2 видам: текущий и итоговый .

Текущий контроль приучает студентов к систематической работе по изучаемой дисциплине и позволяет определить уровень усвоения студентами теоретического материала. Он осуществляется в виде контрольных и проверочных работ, тестовых опросов. Оценка знаний при текущем контроле проводится в соответствии с рейтинг-планом по дисциплине .

Итоговый контроль – в соответствии с учебным планом:

1 семестр – экзамен .

7.1. Вопросы рубежных контрольных работ

1. Что означает термин “радиоактивное равновесие”?

2. Какие задачи можно решить с использованием изотопного анализа .

3. Основные отличительные особенности химических свойств урана и тория и радия .

4. Какими методами решается вопрос о возрасте урановых руд. Что такое “восстановленная концентрация урана в рудном теле”?

5. Как изменяется содержание урана и тория в процессе эволюции магматизма?

6. Какие тенденции изменения содержания урана и тория характерны для процесса эффузивного магматизма?

7. Что выносится на радиогеохимическую карту?

8. Определите роль климатического фактора в накоплении урана в поверхностных и грунтовых водах .

9. Чем обусловлено образование радиоактивных аномалий в углях и торфах .

10. Назовите геохимические барьеры, ответственные за образование гипергенных радиоактивных аномалий .

11. Определите термины “минералы-концентраторы” и “минералыносители”. В чем практическая значимость этих понятий .

12. Как выделяется радиогеохимическая аномалия?

13. Как оценивается геохимическая специализация массивов, формаций или комплексов .

14. Формы нахождения радиоактивных элементов в горных породах и рудах .

15. Формы переноса урана и тория и гидротермальных растворах .

16. Формы переноса урана и тория в поверхностных и грунтовых водах .

17. Поведение радиоактивных элементов в процессе прогрессивного метаморфизма .

18. Изменение форм нахождения урана в процессе гидротермального метасоматоза .

19. Какие геохимические ассоциации характерны для гидрогенного уранового оруденения?

20. Какие геохимические ассоциации типичны для гидротермальных урановых руд .

21. О чем свидетельствует величина торий-уранового отношения и какие вопросы позволяет решать?

22. Влияние климата на интенсивность миграции урана и тория при корообразовании .

23. Связь гранулометрического состава терригенных осадочных пород и содержаний радиоактивных элементов .

24. Природа радиогеохимических аномалий в месторождениях нефти .

8. Рейтинг качества освоения дисциплины В соответствии с рейтинговой системой* текущий контроль производится постоянно в течение семестра путем балльной оценки качества освоения теоретического материала. Текущий контроль осуществляется по результатам краткого письменного опроса перед началом лекции по материалам предыдущего занятия и результатам практической деятельности. Экзамен проводится в конце семестра также путем балльной оценки. Итоговый контроль результатов изучения дисциплины слагается из суммы баллов по результатам текущего контроля (60 баллов), и экзамена (40 баллов). Максимальная сумма баллов – 100 .

*– рейтинг-план освоения дисциплины в течение семестра см. в приложении .

УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

1. Рабочая программа и методические указания по дисциплине .

2. Электронный комплект лекций .

ЛИТЕРАТУРА Основная

Арбузов С.И., Рихванов Л.П. Геохимия радиоактивных элементов:

1 .

учебное пособие. 3-е изд., исправлен. и дополненное. – Томск: Издво ТПУ, 2011. – 304 с .

Минералогия и геохимия редких и радиоактивных металлов .

2 .

Учебное пособие для вузов / В.Я. Терехов, Н.И. Егоров, И.М .

Баюшкин, Д.А. Минеев. – М.: Энергоатомиздат, 1987. – 360с .

Основные черты геохимии урана. – М.: Изд-во АН СССР, 1963.– 3 .

351с .

Перельман А.И. Геохимия.- М.: Высшая школа, 1988.- 527 с .

4 .

5. Рихванов Л.П. Радиогеохимическая типизация рудно-магматических образований. – Новосибирск: Изд-во СО РАН, филиал “Гео”, 2002. – 536с .

6. Смыслов А.А. Уран и торий в земной коре.- Л: Недра, 1974. – 231с .

7. Смыслов А.А. Радиогеохимические исследования. Методические рекомендации. – М, 1974. – 144 с .

8. Титаева В.Ф. Ядерная геохимия. - М.: Изд-во МГУ, 2000. - 336 с .

Дополнительная Вернадский В.И. Труды по радиогеологии. – М.: Наука, 1997. – 309с .

1 .

Геология и радиогеохимия Средней Сибири. - Новосибирск: Наука, 2 .

1985. – 200с .

Геохимия редких, редкоземельных и радиоактивных элементов в 3 .

породо- и рудообразующих процессах. – Новосибирск: Наука. Сиб .

Отд-ние, 1989. – 213с .

Иванов В.В. Экологическая геохимия элементов. Т.1-6, 4 .

М.:Недра,1994-1996 Неручаев С.Г. Уран и жизнь. – М: Уран и жизнь в истории Земли. – 5 .

Л.: Недра, 1982 .

Радиоактивность и радиоактивные элементы в среде обитания 6 .

человека. Материалы международной конференции. – Томск: Изд-во “Тандем-Арт”, 2004. – 772 с .

Титаева А.А. и др. Геохимия природных радиоактивных рядов 7 .

распада. - М.: ГЕОС, 2005.- 226 с .

Шварцев С.Л. Гидрогеохимия зоны гипергенеза. - М.: Недра, 1998. с .

ПЕРИОДИЧЕСКИЕ ИЗДАНИЯ

1. Геохимия

2. Environmental radioactive

10. Материально-техническое обеспечение дисциплины При изучении основных разделов дисциплины, выполнении практических работ студенты используют разнообразный наглядный материал; картографический материал, включающий геологические, геохимические и радиогеохимические карты России, мира, тематические карты (ландшафтные, климатические, почвенные, тектонические, экологических проблем и др.), как в печатном издании, так и в электронном виде .

Программа составлена на основе стандарта ООП ТПУ в соответствии с ФГОС ВО по направлению подготовки 05.04.01 «Геология» по профилю «Геология месторождений стратегических металлов» .

Программа одобрена на заседании кафедры ГЭГХ ИПР (протокол № 28 от «22» июня 2015 г.) .

Автор: Арбузов С.И .

Рецензент: Язиков Е.Г.