岩石热力学
课程编码：180083070901P2002H
英文名称：Petrological Thermodynamics
课时：50
学分：2.50
课程属性：专业核心课
主讲教师：吴春明等
教学目的要求
本课程为矿物学岩石学矿床学专业研究生的专业核心课，亦适合构造地质学、地球化学、地球物理学专业和其他专业感兴趣的研究生。通过本课程的学习，要求学生对地质学范畴内的热力学基本概念、理论、研究方法有清晰准确的把握，掌握理想溶液热力学、固溶体活度理论、活度与逸度计算、岩石平衡系统的完整解析表达方法、矿物温度计与压力计原理及应用、岩浆作用相图与变质作用相图的计算及制图、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
大纲内容
第一章 地质流体状态方程及热力学基本函数 8学时 吴春明
第1节 理想气体与实际气体
第2节 van der Waals方程
第3节 virial方程
第4节 Redlich-Kwong方程
第5节 地质流体状态方程
第6节 热力学状态函数
第7节 焓
第8节 熵
第9节 热容
第10节 体积、膨胀系数、压缩系数
第11节 Helmhotz自由能
第12节 Gibbs自由能
第13节 化学势
第二章 岩石学相律 2学时 吴春明
第1节 Gibbs相律
第2节 Goldschmidt矿物相律
第3节 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 4学时 吴春明
第1节 基本公理与法则
第2节 标记法
第3节 单变度曲线排列格式
第4节 Schreinemakers方法分析步骤
第5节 应用实例
第四章 溶液热力学基础 6学时 吴春明
第1节 理想溶液
第2节 Henry定律
第3节 Raoult定律
第4节 稀溶液的依数性
第5节 Nernst分配定理
第6节 Rayleigh分馏定律
第7节 非理想溶液
第8节 逸度
第9节 活度
第10节 超额函数
第五章 固体溶液活度理论 6学时 吴春明
第1节 正规溶液
第2节 分子型与离子型活度
第3节 活度系数
第4节 逸度系数
第5节 Margules参数
第6节 对称固溶体活度系数
第7节 非对称固溶体活度系数
第六章 岩石平衡系统的完整表达与计算 2学时 吴春明
第1节 平衡常数
第2节 岩石平衡系统的完整解析表达
第3节 Duhem定理
第4节 简化计算
第5节 含固溶体的平衡系统
第6节 计算实例
第七章 岩石热力学数据库 2学时 吴春明
第1节 量热测量
第2节 相平衡测量
第3节 固溶体滑动实验技术
第4节 热力学数据内洽性
第5节 相平衡实验数据处理
第6节 数据库实例
第八章 矿物温度计与压力计 4学时 吴春明
第1节 温度计与压力计的基本原理
第2节 分类
第3节 实验标定
第4节 经验标定
第5节 误差分析
第6节 综合评价
第7节 应用实例
第九章 岩石中的氧化-还原反应 2学时 吴春明
第1节 缓冲剂的氧逸度
第2节 硅酸盐熔体氧逸度
第3节 硅酸盐熔体Fe2+––Fe3+平衡
第4节 硅酸盐熔体氧逸度
第5节 变质作用氧逸度
第十章 岩浆作用相图与相图热力学 6学时 吴春明
第1节 硅酸盐熔体结构
第2节 熔体中H2O的逸度与溶解度
第3节 CO2的逸度与溶解度
第4节 矿物-熔体之间的平衡
第5节 一元系相图
第6节 二元系相图
第7节 杠杆规则
第8节 三元系相图
第9节 四元系相图
第10节 含固溶体的相图
第11节 含中间化合物的相图
第12节 低共熔现象热力学原理
第13节 出溶作用相图及热力学原理
第14节 然熔体不混溶原理与模拟
第15节 岩浆熔离型矿床的成矿机理
第十一章 变质作用相图与变质过程热力学模拟
第1节 变质作用代表性模拟成果 2学时 吴春明
第2节 变质作用-地球物理相结合的代表性模拟成果 4学时 陈意
第3节 新型模拟软件设计 2学时 向华
参考书
课程教师信息
吴春明，国科大讲席教授。陈意，中国科学院地质与地球物理研究所研究员，国家优青。向华，中国地质科学院地质研究所研究员。