Основы кристаллографии, минералогии и петрографии

УТВЕРЖДАЮ
Директор института
___________А.Ю. Дмитриев
«___»_____________2014 г.
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА МОДУЛЯ (ДИСЦИПЛИНЫ)
Основы кристаллографии, минералогии и петрография
НАПРАВЛЕНИЕ (СПЕЦИАЛЬНОСТЬ) ООП
050301 Геология
ПРОФИЛЬ ПОДГОТОВКИ (СПЕЦИАЛИЗАЦИЯ, ПРОГРАММА)
Геология__________________________________________________________
КВАЛИФИКАЦИЯ (СТЕПЕНЬ) бакалавр
БАЗОВЫЙ УЧЕБНЫЙ ПЛАН ПРИЕМА 2014 г.
КУРС 3 СЕМЕСТР 5
КОЛИЧЕСТВО КРЕДИТОВ 6
ПРЕРЕКВИЗИТЫ: «Химия», «Общая геология», «Физика»
КОРЕКВИЗИТЫ «Геология России», «Медицинская геология», «Минералогия
техногенных образований», «Основы региональной геологии», «Литология»,
«Методы исследования вещественного состава руд и минералов», «Геология
полезных ископаемых», «Геолого-промышленные типы месторождений полезных
ископаемых»
ВИДЫ УЧЕБНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ И ВРЕМЕННОЙ РЕСУРС:
Лекции
Лабораторные
Аудиторные занятия
Самостоятельная работа
Итого
час.
час.
час.
час.
час.
32
48
80
136
216
ФОРМА ОБУЧЕНИЯ очная
ВИД ПРОМЕЖУТОЧНОЙ АТТЕСТАЦИИ
экзамен в 5 семестре
ОБЕСПЕЧИВАЮЩЕЕ ПОДРАЗДЕЛЕНИЕ каф. ГРПИ ИПР ТПУ
ЗАВЕДУЮЩИЙ КАФЕДРОЙ
А.К. Мазуров
РУКОВОДИТЕЛЬ ООП
С.И. Арбузов
ПРЕПОДАВАТЕЛЬ
Л.Г. Ананьева
2014 г.
1. Цели освоения модуля (дисциплины)
В результате освоения данной дисциплины студент приобретает знания, умения и навыки,
обеспечивающие достижение целей Ц1 и Ц2 основной образовательной программы по
направлению 030501 Геология.
Дисциплина нацелена на подготовку выпускников к:
- научно-исследовательской и производственно-технологической работе в области
геологии;
- модернизации существующих и разработке новых методов экспериментальных
исследований исходя из конкретных современных производственных задач
ресурсоэффективных технологий природопользования;
- анализу профильной научно-технической информации, необходимой для решения
конкретных глобальных и региональных геологических проблем, в том числе при
выполнении междисциплинарных проектов.
2. Место модуля (дисциплины) в структуре ООП
Дисциплина относится к вариативной части дисциплин математического и
естественнонаучного цикла ДИСЦ.В. Она непосредственно связана с дисциплинами
естественнонаучного и математического цикла («Химия», «Физика», «Общая геология») и
общепрофессионального цикла («Почвоведение и экология почв», «Ресурсы Земли») и
опирается на освоенные при изучении данных дисциплин знания и умения. Кореквизитами
для дисциплины «Минералогия и петрография» являются дисциплины «Геология России»,
«Медицинская геология», «Минералогия техногенных образований», «Основы
региональной геологии», «Литология», «Методы исследования вещественного состава руд
и минералов», «Геология полезных ископаемых», «Геолого-промышленные типы
месторождений полезных ископаемых».
3. Результаты освоения модуля (дисциплины)
В соответствии с требованиями ООП освоение дисциплины направлено
на формирование у студентов следующих компетенций (результатов
обучения), в т.ч. в соответствии с ФГОС:
Таблица 1
Результаты
Код Знания
обучения
Составляющие результатов обучения
Код Умения
Код Владение опытом
Р1
З обладать
У использовать
(ОК-1-4, 1.1. профессиональными 1.1. базовые
6-8,18)
знаниями в области
специальные
геологии
Р3
(ПК-2, 6,
7, 8, 12,
15, ОК4)
и
знания
геологических наук
при
решении
профессиональных
проблем
У.3.1 Способен к
обобщению,
восприятию,
анализу
информации,
постановке цели и
выбору путей ее
достижения
Р7
З Знать
социальную У Уметь критически В 7.1
(ПК-5-8, 7.1 значимость
своей 7.1 оценивать
свои
15, ОКбудущей профессии
достоинства
и
2-4, 18)
недостатки,
наметить пути и
выбрать средства
развития
достоинств
и
устранения
недостатков
Р8
Стремлением к
саморазвитию,
повышению своей
квалификации и
мастерства
В 8.1 Высокой мотивацией к
выполнению
профессиональной
деятельности
(ПК 8,
12, ОК-
3, 4, 6, 7)
В результате освоения дисциплины студентом должны быть достигнуты
следующие результаты:
Таблица 2
Планируемые результаты освоения дисциплины (модуля)
№ п/п
РД1
РД3
РД7
РД8
Результат
Применять глубокие базовые и специальные, естественнонаучные и
профессиональные знания в профессиональной деятельности для
решения задач рационального природопользования
Вести сбор, анализ и обобщение фондовых геологических,
геохимических и других данных/
Самостоятельно учиться и непрерывно повышать квалификацию в течение всего
периода профессиональной деятельности
Эффективно работать индивидуально, в качестве члена и руководителя группы,
демонстрировать ответственность за результаты работы
4. Структура и содержание модуля (дисциплины)
4.1 Аннотированное содержание разделов модуля (дисциплины):
Таблица 2
Структура модуля (дисциплины)
по разделам и формам организации обучения
Аудиторная работа
СРС
(час)
Название раздела/темы
(час)
Лекции
Лаб. зан.
1. Введение. Основные понятия.
Понятие о кристалле. Элементы
симметрии. Сингонии.
2
2
10
Основные
простые
формы
кристаллов
2.Процессы минералообразования.
Эндогенные процессы.
4
2
10
Экзогенные процессы.
Колл,
Контр.р.
Итого
2
16
16
Генезис и парагенезис минералов.
Химический состав и физические
свойства минералов.
Морфология агрегатов
3. Систематика
минералов.
Принципы
классификации
минералов.
Самородные элементы. Сульфиды и
их аналоги.
4. Оксиды и гидрооксиды.
Карбонаты. Галоидные соединения.
Сульфаты. Вольфраматы. Фосфаты.
5. Принципы
классификации
силикатов.
Особенности химизма и структуры
силикатов. Распространенность и
экономическое значение
6. Подкласс островные и кольцевые
силикаты
7. Подкласс
цепочечные
и
ленточные силикаты
8. Подкласс каркасные силикаты
9. Подкласс слоевые силикаты.
10. Определение понятий
"Петрография", "Петрология" и
"Литология". История развития и
становления науки "Петрология" и
ее место среди других
геологических наук.
Кристаллоптический метод
изучения горных пород. Главные
породообразующие минералы
11. Магматические
горные
породы. Представление об условиях
формирования и классификации
12. Осадочные горные породы.
Представление
об
условиях
формирования и классификации
13. Метаморфические
горные
породы. Представление об условиях
формирования и классификации.
Заключение
Итого
4
4
10
2
4
10
18
2
6
18
6
2
4
10
16
2
4
10
16
2
4
10
16
2
4
10
4
4
10
18
2
4
10
16
2
4
10
16
2
32
48
2
18
26
2
30
136
8
216
4.2 Содержание разделов дисциплины
Раздел 1. Лекция. Введение. Предмет, цели и задачи курса. Определение понятий кристалл,
минерал и минеральный вид. Кристаллография. Агрегатное состояние минерала как
твердого тела: аморфное и кристаллическое. Внутреннее строение кристаллических тел –
пространственная решетка и ее составляющие. Понятие о кристалле и его основном
свойстве – симметрии. Элементы симметрии, сингонии. Классификация кристаллов.
Основные простые формы соответствующих сингоний: гексаэдр, октаэдр, тетраэдр,
дипирамиды, пирамиды, призмы, скаленоэдр, ромбоэдр, пинакоид, диэдр, моноэдр. Формы
реальных кристаллов. Сростки кристаллов. Двойники.
Лабораторное занятие 1. Пространственные решетки. Симметрия и элементы симметрии
кристаллов. Простые формы и комбинации кристаллов. Визуализация моделей кристаллов
и природных кристаллов различных минералов.
Лабораторное занятие 2. Текущий контроль: контрольная работа по пройденному
материалу, которая призвана стимулировать работу студентов в семестре и следить за
овладением студентами материала.
Раздел 2. Лекция. Процессы минералообразования. Эндогенные процессы (магматический,
пегматитовый, гидротермальный). Экзогенные процессы минералообразования (процессы
выветривания и седиментации, зоны окисления и зоны вторичного обогащения).
Метаморфические процессы минералообразования. Генезис, парагенезис, генерации
минералов, типоморфизм. Минералогия. Значение минералов и роль минералогии в
промышленности и сельском хозяйстве. Содержание минералогии и объекты ее изучения.
Формы нахождения минералов. Химический состав и физические свойства минералов.
Минералы постоянного и переменного состава. Изоморфизм и его типы. Типы воды и ее
роль в составе минералов. Физические свойства минералов: оптические (цвет, побежалость,
черта, блеск, прозрачность); механические (твердость, спайность, излом, ковкость,
хрупкость); прочие свойства (плотность, магнитность, радиоактивность, растворимость в
воде и кислотах, вкус, горючесть и др.). Морфология кристаллов и агрегатов.
Лабораторное занятие 3. Морфологические особенности кристаллов и агрегатов и
физические свойства минералов. Обучение студентов определенным практическим
навыкам работы с минералами, овладение приемами грамотного описания их главных
особенностей.
Раздел 3. Лекция. Систематика минералов. Принципы классификации – химическая и
кристаллохимическая. Современная классификация минералов. Общая характеристика,
диагностика, генезис и парагенетические ассоциации, экономическое значение минералов
различных типов. Современная классификация минералов (тип – класс – подкласс – группа
– минерал).
Тип I: Самородные элементы. Гр. самородные металлы (золото, медь), гр. самородные
неметаллы (сера, графит, алмаз).
Тип II: Сульфиды и аналоги. Гр. блески (галенит, молибденит, антимонит, халькозин), гр.
колчеданы (пирит, халькопирит, пирротин, пентландит, арсенопирит, смальтин,
кобальтин, борнит, никелин), гр. обманки (сфалерит, киноварь, реальгар, аурипигмент,
ковелин).
Лабораторное занятие 4, 5. Просмотр учебной коллекции, диагностика минералов из
безэтикеточной коллекции.
Раздел 4. Лекция. Тип III: Оксиды. Класс оксиды. Корунд, гематит, магнетит,
хромшпинелиды, кварц, халцедон, опал. Класс гидрооксиды. Гетит, лимонит, псиломелан,
диаспор.
Тип IV: Галоидные соединения. Класс фториды – флюорит. Класс хлориды – галит,
сильвин, карналлит.
Тип V: Кислородные соли. Класс карбонаты. Гр. безводные карбонаты (кальцит, арагонит,
доломит, магнезит, сидерит, родохрозит, смитсонит, церуссит), гр. водные карбонаты
(малахит, азурит). Класс сульфаты – барит, целестин, гипс, ангидрит. Класс вольфраматы
– вольфрамит, шеелит. Класс фосфаты – апатит.
Лабораторное занятие 6, 7. Малая (10 минут) контрольная работа. Просмотр учебной
коллекции, диагностика минералов из безэтикеточной коллекции.
Раздел 5. Лекция. Класс силикаты. Принципы классификации силикатов. Особенности
химизма и структуры силикатов. Распространенность и экономическое значение.
Лабораторное занятие 8. Текущий контроль: контрольная работа по пройденному
материалу, которая призвана стимулировать работу студентов в семестре и следить за
овладением студентами материала.
Раздел 6. Лекция. Подкласс островные силикаты – оливин, фаялит, форстерит, дистен,
андалузит, ставролит, гр. граната (андрадит, гроссуляр, спессартин, альмандин, пироп),
сфен, эвдиалит, топаз, эпидот. Подкласс кольцевые силикаты - берилл, турмалин.
Лабораторное занятие 9, 10. Малая (10 минут) контрольная работа. Просмотр учебной
коллекции, диагностика минералов из безэтикеточной коллекции.
Раздел 7. Лекция. Подкласс цепочечные силикаты – гр. пироксенов (диопсид, геденбергит,
авгит, эгирин, энстатит, сподумен), гр. пироксеноидов (волластонит, родонит).
Подкласс ленточные силикаты – роговая обманка, актинолит, тремолит.
Лабораторное занятие 11, 12. Малая (10 минут) контрольная работа. Просмотр учебной
коллекции, диагностика минералов из безэтикеточной коллекции.
Раздел 8. Лекция. Подкласс каркасные силикаты – гр. полевых шпатов: подгруппа
ортоклаза (ортоклаз, санидин, микроклин), подгруппа плагиоклазов; нефелин, канкринит,
содалит, лазурит, гр. цеолитов (десмин, гейландит).
Лабораторное занятие 13, 14. Малая (10 минут) контрольная работа. Просмотр учебной
коллекции, диагностика минералов из безэтикеточной коллекции.
Раздел 9. Лекция. Подкласс слоевые силикаты – тальк; гр. слюд (п/гр. биотита,
мусковита, лепидолита); гр. хлорита (пенин, клинохлор), серпентин, хризотил–асбест,
каолинит. Тип VI: Органические соединения. Общая характеристика органических
соединений. Янтарь.
Лабораторное занятие 15. Текущий контроль: контрольная работа по пройденному
материалу, которая призвана стимулировать работу студентов в семестре и следить за
овладением студентами материала.
Раздел 10. Лекция. Определение понятий "Петрография", "Петрология" и "Литология".
История развития и становления науки "Петрология" и ее место среди других
геологических наук. Кристаллоптический метод изучения горных пород. Главные
породообразующие минералы.
Лабораторное занятие 16, 17. Просмотр учебной коллекции, диагностика горных пород из
безэтикеточной коллекции.
Раздел 11. Лекция. Магматические горные породы. Представление об условиях
формирования и классификации.
Лабораторное занятие 18, 19. Просмотр учебной коллекции, диагностика горных пород из
безэтикеточной коллекции.
Раздел 10. Лекция. Определение понятий "Петрография", "Петрология" и "Литология".
История развития и становления науки "Петрология" и ее место среди других
геологических наук. Кристаллоптический метод изучения горных пород. Главные
породообразующие минералы
Лабораторное занятие 20, 21. Просмотр учебной коллекции, диагностика горных пород из
безэтикеточной коллекции.
Раздел 10. Лекция. Определение понятий "Петрография", "Петрология" и "Литология".
История развития и становления науки "Петрология" и ее место среди других
геологических наук. Кристаллоптический метод изучения горных пород. Главные
породообразующие минералы
Лабораторное занятие 22, 23. Просмотр учебной коллекции, диагностика горных пород из
безэтикеточной коллекции.
Лабораторное занятие 24. Рубежная контрольная работа по всему модулю дисциплины.
4.3 Распределение компетенций по разделам дисциплины
Таблица 3
Распределение по разделам дисциплины планируемых результатов обучения
№ Формируемые
компетенции
1.
З.1.2
2.
З.2.1
3.
З.2.2
4.
З.3.1
5.
У.2.2.
6.
У.3.1.
7.
У.4.1.
8.
У.5.2.
9.
В.1.1.
10.
В.1.2.
11.
В.2.2.
12.
В.3.1.
13.
В.3.2.
1
х
2
3
х
Разделы дисциплины
4
5
6
х
х
х
х
х
х
х
х
х
х
7
8
х
х
х
х
х
х
х
х
х
х
х
х
х
х
х
9
х
х
х
х
х
х
х
х
х
5. Образовательные технологии
Приводится описание образовательных технологий, обеспечивающих достижение
планируемых результатов освоения модуля (дисциплины).
Специфика сочетания методов и форм организации обучения отражается в матрице
(см. табл 2). Перечень методов обучения и форм организации обучения может быть
расширен.
Таблица 4
Методы и формы организации обучения (ФОО)
Методы и формы
активизации
деятельности
Дискуссия
IT-методы
Опережающая СРС
Индивидуальное
обучение
Проблемное обучение
Обучение на основе
опыта
Виды учебной деятельности
ЛК
ЛБ
СРС
х
х
х
х
х
х
х
х
х
х
х
х
х
Для достижения поставленных целей преподавания дисциплины реализуются
следующие средства, способы и организационные мероприятия:
 изучение теоретического материала дисциплины на лекциях с использованием
компьютерных технологий;
 самостоятельное изучение теоретического материала дисциплины с использованием
Internet-ресурсов, методических разработок, специальной учебной и научной литературы;
 закрепление теоретического материала при проведении лабораторных работ с
использованием учебных коллекций, а также коллекций минералогического музея,
выполнение творческих заданий на конференц-неделях.
6. Организация и учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы
студентов
Приводится характеристика всех видов и форм самостоятельной работы студентов,
включая текущую и творческую/исследовательскую деятельность студентов:
6.1 Текущая и опережающая СРС, направленная на углубление и закрепление знаний,
а также развитие практических умений заключается в:
 работе студентов с лекционным материалом и специальной учебной литературой и
электронных источников информации по теме,
 выполнении домашних заданий,
 изучении теоретического материала к лабораторным занятиям,
 изучении учебной коллекции по темам лабораторных занятий,
 подготовке к экзамену.
6.2 Творческая проблемно-ориентированная самостоятельная работа
(ТСР), ориентированая на развитие интеллектуальных умений, комплекса универсальных
(общекультурных) и профессиональных компетенций, повышение творческого потенциала
студентов заключается в участии студентов в научно-исследовательской работе, научных
студенческих конференциях, семинарах и олимпиадах.
6.2.
Содержание самостоятельной работы студентов по модулю (дисциплине)
Самостоятельное изучение материала, изучаемого в рамках лабораторного
практикума на основе набора простых форм кристаллов, эталонной коллекции минералов
и коллекции минералогического музея.
Студенты закрепляют полученные теоретические знания и приобретают навыки
определения простых форм на моделях кристаллов. Для работы студенты используют набор
простых форм кристаллов. Результаты самостоятельной работы по определению простых
форм студенты сдают преподавателю в форме коллоквиума в часы лабораторных работ.
Работа с учебной коллекцией минералов, знакомство с музейными экспонатами
минералов в соответствии с темами лабораторных занятий. Проработка конспекта лекций,
учебников. Подготовка к текущему контролю.
Домашнее задание, выдаваемое на каждой лабораторной работе, включает в себя
изучение химического состава, морфологии, физических свойств, генезиса, минеральных
ассоциаций и практического применения определенных групп минералов и горных пород,
минералогический состав, структурно-текстурные особенности. В часы, отведенные на
самостоятельную индивидуальную работу необходимо приобретать практические навыки
в определении заданных минералов, используя эталонную учебную коллекцию,
необходимые лабораторные принадлежности, экспонаты музейных образцов минералов и
горных пород.
6.3
Контроль самостоятельной работы
Контроль за самостоятельной работой студента осуществляется преподавателем,
ведущим лабораторные занятия, а также путем записи студентов в «Журнал учета
самостоятельной работы студентов» и оказания необходимой ему консультации.
7. Средства (ФОС) текущей и итоговой оценки качества освоения модуля
(дисциплины)
Текущий контроль проводится на каждом лабораторном занятии в течение 10 минут
в письменной форме. Данный вид контроля призван стимулировать работу студентов в
семестре и следить за овладением студентами материала. По разделам проводится 2-х
часовая контрольная работа по диагностике изученных минералов с целью закрепления
знаний студентами, которые позволяют оценить профессиональные компетенции
студентов.
Итоговый контроль предусматривает экзамен в 3-ем семестре и зачет в 4 семестре
7.1. Требования к содержанию экзаменационных вопросов
Экзаменационные билеты включают два типа заданий:
1. Теоретический вопрос.
2. Практическая часть
7.2. Примеры экзаменационных вопросов
1. Что такое морфология минералов? Опишите морфологические особенности агрегатов
минералов. Приведите примеры.
2. Группа цеолитов. Химический состав, физические свойства, генезис, распространение,
практическое применение минералов.
3. Магма, ее химический состав и свойства. Процессы образования плутонических,
вулканических и гипабиссальных пород
4. Практическая часть
1. Опишите контактовый процесс.
2. Группа фельдшпатоидов. Химический состав, физические свойства, генезис,
распространение, практическое применение минералов.
3. Понятие метаморфизма. Факторы и типы метаморфизма. Исходные и метаморфические
породы.
4. Практическая часть
8.
Учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы студентов
Основная литература


Бетехтин А.Г. Курс минералогии: учебное пособие. − М.: Изд-во КДУ,
2013. − 736 с.
Миловский А.В. Минералогия и петрография. – М.: Недра, 2010. – 432с.
Дополнительная литература

Ананьева Л.Г. Минералогия. Класс силикатов: учебное пособие / Томск:
изд-во ТПУ, 2011. – 77 с.
9. Материально-техническое обеспечение модуля (дисциплины)
Перечень наглядных пособий
1.
2.
3.
4.
5.
Коллекция картонажных и деревянных моделей кристаллов различных сингоний.
Модели простых формы кристаллов и комбинаций.
Модели пространственных решеток минералов.
Коллекция «Физические и морфологические свойства минералов».
Эталонная учебная коллекция минералов, составленная в соответствии
классификацией минералов, принятой для дисциплины.
с
6. Учебная коллекция образцов для изучения цвета, текстурных и структурных
макроскопических признаков магматических, метаморфических и осадочных пород.
7. Учебная коллекция петрографических шлифов для изучения микротекстур и
микроструктур магматических, метаморфических и осадочных пород.
8. Коллекция минералов магматических, метаморфических и осадочных пород в
петрографических шлифах.
9. Таблицы оптических свойств главных породообразующих минералов магматических,
метаморфических и осадочных пород (авт. Н.Ф. Столбова).
10. Учебные коллекции магматических, метаморфических и осадочных горных пород для
макроскопического их изучения.
11. Учебные коллекции магматических, метаморфических и осадочных пород с
петрографическими шлифами для микроскопических исследований.
12. Коллекция осадочных пород для самостоятельной работы: без шлифов (шк. XII), со
шлифами (шк. Iс, II).
13. Коллекция магматических, метаморфических и осадочных пород для индивидуальной
работы и контрольных заданий без шлифов (шк. Б, XI, П), со шлифами (кол. II, кол. 5 шк.
7, 8, 9, 10).
14. Научные коллекции осадочных горных пород, научные отчеты, монографии, статьи
для научно-исследовательской работы студентов в петролого-геохимической
лаборатории кафедры. (ауд. 028, 115)
15. Иллюстрированная графика – диаграммы, зарисовки кристаллов минералов.
16. Коллекция музейных экспонатов образцов минералов из месторождений различных
регионов России и зарубежных государств.
17. Наборы фотографий микроструктур магматических, осадочных и метаморфических
пород в шлифах под микроскопом.
18. Наборы схем, рисунков на плакатах по процессам образования горных пород
различных генетических типов.
19. Наборы диаграмм, таблиц по химическому, минеральному и компонентному составу
горных пород различных генетических типов.
20. Коллекция задач образцов минералов для лабораторных занятий.
21. Коллекция задач образцов минералов для рубежного и итогового контроля.
Перечень лабораторных материалов для диагностики минералов
1.
2.
3.
4.
5.
6.
Шкалы твердости Мооса.
Магнитные стрелки.
Минералогические лупы.
Бинокулярные микроскопы.
Фарфоровые пластинки (бисквиты).
Программа составлена на основе Стандарта ООП ТПУ в соответствии с требованиями
ФГОС по направлению 030501 Геология.
Программа одобрена на заседании
(протокол № ____ от «___» _______ 2014 г.).
Автор: к.г.-м.н., доцент каф. ГРПИ ИПР ТПУ Л.Г. Ананьева
Рецензент: к.г.-м.н., доцент каф. ГРПИ ИПР ТПУ К.Л. Новоселов