Ананьев. Земля - Полная Энциклопедия 2007. Ананьева Е. Г, Мирнова С. С
 Скачать 31.25 Mb.
|
|
Граниты состоят из нескольких минералов полевого шпата, слюды и кварца. Если кварцевые зёрна почти всегда прозрачные, белого или серого цвета, тополевые шпаты и слюды имеют различные цвета. Именно они придают окраску грани- там. Например, розовый гранит свой цвет получил от розового полевого шпата. Этот великолепный камень часто используется для облицовки станций Московского метрополитена, а также для изготовления многих памятников и монументов. Базальты имеют очень широкое распространение на поверхности и внутри литосферы, ими сложен один из слоев земной коры. Эти породы в основном чёрного цвета. Известные памятники природы Мостовая Гигантов в Ирландии и Фингалова пещера в Шотландии сложены базальтами в виде пяти- и шестигранных труб, образовавшихся при застывании лавы. При выветривании в условиях жаркого влажного климата базальты превращаются в красноватую породу латерит СОСТАВ МАГМАТИЧЕСКИХ ГОРНЫХ ПОРОД Магматические породы различны и по своему составу. Счем это связано Прежде всего с составом магмы, имеющей силикатный (преобладает кремнезём SiO 2 ) или алюмосиликатный (преобладают кремнезём SiO 2 и глинозём АО) состав. Исходя из количества кремнезёма, магматические породы подразделяются на кислые, средние, основные и ультраосновные. Кимберлиты залегают в земной коре в виде трубок взрыва — магматических тел, достаточно компактных, цилиндрической формы, выходящих верхним концом на поверхность. К кимберлитам приурочены основные месторождения алмазов. Своё название эти породы, похожие на серый бетон, получили от посёлка Кимберли в Южной Африке, где находятся самые известные алмазоносные трубки взрыва. Одна из таких трубок за многие годы разработки превратилась в котлован, названный Большой дырой. В России основные разведанные месторождения алмазов обнаружены в Якутии, они также связаны с кимберлитами. Типы пород Плутони- ческие (интрузив- ные Вулкани- ческие (эффузив- ные) Группы пород по содержанию SiO 2 Кислые (более 65%) Граниты Риолиты Средние (65-52%) Диориты Андезиты Основные (52%45%) Габбро Базальты Ультра- основные (менее 45%) Перидо- титы Пикриты Габбро образовались из магмы такого же состава, что и базальты, нов отличие от них на поверхность не излились, а застыли на глубине. Габбро выглядит как пятнистая порода, в которой пятна — это кристаллы плагиоклаза и пироксена. Общий цвет породы зеленовато-серый, зеленовато-чёрный. С этими магматическими породами связаны месторождения полезных ископаемых, в том числе железа, меди, хрома. Разработка кимберлитовой трубки Мир в Якутии Метаморфические породы получили название от греческого слова metamorphosis — превращение. Действительно, температура и давление превращают осадочные и магматические породы, которые сформировались в глубоких недрах Земли или явились продуктом разрушения их, в совсем другие, сходные по составу, но различные по свойствами внешнему виду. Возникновение метаморфических пород связано с изменением условий залегания. Например, податливый и мягкий известняк превращается в прочный и пластичный мрамор — излюбленный материал скульпторов и архитекторов. Такое превращение возможно, например, если осадочные слои в результате тектонических движений опускаются на глубину, где давление возрастает в сотни раза температура достигает 900— 1000 СВ таких условиях уже сформировавшаяся порода и все её компоненты меняют свои свойства. Из общей массы породы выкристаллизовываются минералы. Так возникают многие месторождения драгоценных и самоцветных камней, образуются прекрасные кристаллы шпинели, красных рубинов, вишнёвых гранатов. Обычный песок за многие тысячи лет превращается в прочный песчаника тот, в свою очередь в кварцит. Под воздействием высоких температур и давления в породе начинает пере- кристаллизовываться кварц, о чём и свидетельствует самоназвание этой метаморфической породы. Если в песках примеси превалируют, то ив песчаниках, а значит, ив метаморфических породах, образовавшихся из этих песков, они будут играть заметную роль. Например, примеси железа могут послужить источником возникновения железистых месторождений, из которых добывают железную руду. Одно из самых крупных месторождений железной руды — Курская магнитная Гнейс Яшма Мрамор СКАРНЫ Когда лава не находит выхода на поверхность, она застывает на глубине (это явление называется интрузивным магматизмом) и внедряется в слои вышележащих осадочных пород, например карбонатных, таких как известняк. Проникая в холодные слои осадочных пород, горячая магма воздействует на них и изменяет. Такие породы называются скарнами. Первоначально при поисках полезных ископаемых скарны считались пустой породой, от этого и произошло их название scarn по-шведски — грязь, отбросы. Со временем оказалось, что в зонах контактного метаморфизма возникает много месторождений полезных ископаемых, таких как железо и медь. Кроме того, в последние десятилетия скарны используются как прекрасный поделочный камень. Чередование полос серо-зелёного и бурого цветов смотрится в изделиях из скарнов очень эффектно. аномалия (КМА) разрабатывается в метаморфических породах. Магматическая порода гранит, всем известный по облицовке многих зданий и монументов, при изменении условий залегания превращается в полосчатую метаморфическую породу гнейс и метаморфический сланец. Красивый розоватый поделочный камень родонит возник при действии температур и давления на вулканогенно-осадочные породы. При внедрении магматических гранитных пород в серпентиниты образуются великолепные яблочно-зелёные жадеиты, которые в Древнем Китае ценились дороже алмазов. К метаморфическим породам относятся прекрасные пестроцветные яшмы, которыми так славен Урал, и сиреневые чароиты (их единственное месторождение находится в бассейне сибирской реки Чара). Кристаллические сланцы Слоистые осадочные породы Осадочные породы сильно подвержены эрозии В кратере вулкана видны прослойки вулканической брекчии Возникшие в результате разрушения скал, горных склонов, осаждения минеральных веществ из воды, осадочные породы встречаются повсюду. Песок, глина, обломки камней — это и есть осадочные горные породы. В прямом смысле слова их можно назвать созданными из разрушенного. Осадки (или отложения) рек, озёр, морей, остатки живых организмов в течение долгого времени накапливаются и уплотняются. За многие миллионы лет рыхлые отложения превращаются в плотные горные породы песок — в песчаник, остатки живых морских организмов, кораллов — в известняки и ракушеч- ники, пыль спрессовывается в глинистые породы — лёссы, каолин и т.д., галька, сцементированная песком в конгломераты. Слой осадочных пород подобно плащу покрывает большую часть поверхности континентов и почти всё дно океанов. Осадочные породы имеют разную плотность и проницаемость. Полости в них служат вместилищем для разных полезных ископаемых — россыпей благородных металлов, пластов и линз нефти и газа, ископаемых углей. Кроме того, осадочные породы — прекрасный строительный материал, который испокон веков использовался человеком. В зависимости от своего происхождения осадочные породы делятся на терригенные (обломочные, хемогенные и органогенные. Терригенные (от лат. terra — земля) породы — это результат разрушения и преобразования горных пород суши. Степень разрушения различных пород неодинакова, одни распадаются на большие обломки, другие могут сразу разрушиться до песка, а то и вовсе превратиться в пыль. Поэтому и осадочные породы различаются по своему гранулометрическому (от лат. granulum — зерно) составу. Воды рек окатывают и обтачивают острые грани камней, мелкие зёрна. Такие породы называются гравелитами или конгломератами. Неокатанные, угловатые обломки со временем превращаются в брекчии. При извержении вулканов пепел, вылетающий из кратеров, оседает слоями, перемешиваясь с обломками изверженных магматических пород, образуя со временем вулканическую брекчию. Песок состоит из частиц диаметром примерно — 2 мм. Когда он уплотняется и превращается в горную породу, она носит название песчаник Из очень тонких (те. мелких, размером около мм) частиц формируются глинистые осадочные породы — сланцы, лёссы. Органогенные осадочные породы образовались из остатков живых организмов, преимущественно морских. Это раковины, остатки кораллов, рифов. Они накапливались на дне неглубоких тёплых морей, покрывавших когда-то поверхность Земли, в которых кипела жизнь. Со временем воды отступали, обнажая слежавшиеся, сцементированные карбонатными растворами плотные слои пород, которые постепенно преобразовывались в известняки. Если посмотреть в микроскоп на обычный мел — мягкую разновидность известняка, без труда можно увидеть остатки разрушенных, раст ртых раковин. Известняк нередко содержит частицы или целые раковины древних морских организмов. Из такого камня, называемого чечевичным за форму включений, на Руси иногда строились храмы и церкви. Хемогенные породы формируются в результате образования осадка при смене условий, например при высыхании водоёмов, вода которых была насыщена какими-то минеральными веществами, скажем, солями. Так образуются эвапориты осадки, возникшие при выпаривании со дна лагун и солёных озёр. Эти осадки стали горными породами гипсом, калийными солями, содой, галитом. Огромный по площади залив Кара-Богаз-Гол на восточном побережье Каспийского моря является подобной лабораторией для образования будущих хемогенных горных пород. ОСАДОЧНЫЕ ПОРОДЫ Известняк — органогенная порода Песчаник терригенная порода Каменная соль хемогенная порода От условий накопления рыхлых осадков зависят некоторые отличительные признаки породы. Например, в отложениях древних озёр наблюдается хорошо заметная косая слоистость так волны набегали на озёрный берег, оставляя новые слои песка, ила, глинистых частиц. Для водных отложений характерна сортировка по размеру и окатанности частиц или гальки Земная кора состоит из многочисленных пластов различных горных пород. Если бы эти пласты залегали горизонтально один на другом, то мы бы не увидели на поверхности суши значительных неровностей игорного рельефа. Но слоистые толщи горных пород изогнуты в складки, раздроблены, подняты на разную высоту. Причина этого — внутренние силы Земли. Именно они вызывают сжатия и растяжения в коре, разбивают породы трещинами, перемещают и сминают их. В истории нашей планеты такое происходило не раз. Орогенез (или горообразование) сопровождался образованием складок и их комплексов. Практически везде на суше встречаются складки. Одни из них возникли относительно недавно и выглядят как горные страны (неслучайно их называют складчатыми системами. Другие за многие миллионы лет «срезаны» благодаря разрушительным внешним силам Земли и перекрыты слоями осадочных пород. КАКИМИ БЫВАЮТ СКЛАДКИ В каждой складке различают ядро (или своди крылья. Оттого, как образовались складки, какая у них форма, зависит их название. Основные виды складок — синклинальная и антиклинальная. В синклинальной складке в ядре (центральной части) находятся породы более молодые, чем на ее крыльях. Можно представить себе, что горизонтальные слои прогнулись вниз при образовании такой складки. Антиклинальная складка, напротив, имеет в ядре более древние породы. Как бы испытав давление снизу, она изогнулась вверх. В природе огромные складки таких типов часто являются отрицательными формами рельефа долинами. Если складка синклинальная, то русло реки проходит по наиболее молодым породам. Скорее всего они оказались менее прочными и река смогла их разрушить в первую очередь. Склоны долины такой реки пологие. В случае антиклинальной долины река прокладывает своё русло по древним породам, а на склонах выходят остатки складки в виде уступов. Когда между слоями находятся водоносные горизонты, на таких склонах часто встречаются родники, Разглядывая сложный рисунок складок, можно заметить, что среди них есть острые, с углом Синклинальная долина Антиклинальная долина Острая складка Тупая складка Сундучная складка Синклинальная складка Антиклинальная складка складки менее 90°; тупые, с углом более 90°; и сундучные складки, с плоскими сводами и крутыми крыльями. Если представить себе, как ив какой последовательности образовывались эти слои и изгибались в столь причудливые сочетания, можно почувствовать себя в машине времени. ТРЕЩИНЫ И РАЗЛОМЫ Деформации земной коры не ограничиваются только складчатостью. Внутренние силы Земли приводят к возникновению разрывов и трещин. По разломам блоки земной коры способны перемещаться относительно друг друга. Нарушения, при которых поверхность разрыва наклонена в сторону опущенных пород, называется сбросом. Получается, что один из блоков как бы сброшен вниз относительно своего бывшего положения. Если блок поднята поверхность разрыва наклонена в сторону приподнятых пород, это взброс. Такие перемещения могут многократно повторяться и сочетаться друг с другом. Поверхность земли иногда напоминает клавиши рояля, которые опускаются или поднимаются тектоническими движениями. Блок пород, опущенный относительно двух соседних, называется грабеном (в переводе с немецкого — ров, а приподнятый относительно своих соседей — горстом (от нем. Horst — холм). Движения пород по разломам в земной коре могут происходить не только в вертикальном, но ив горизонтальном направлениях. Такие перемещения называют сдвигами. Складчатые горы ЧТО ТАКОЕ ПОЛЕЗНЫЕ ИСКОПАЕМЫЕ Скопления в недрах Земли минеральных соединений, таких как нефть, газ, руды, строительные материалы и пр, используемые человеком, называются полезными ископаемыми. Ещё на заре цивилизации люди нашли им применение из глины и камней строили жилища и мостили дороги, каменный уголь использовали для обогрева, из твёрдых кремней изготавливали наконечники для стрел и копий, расплавляя куски руды, получали металл и отливали оружие. КАМЕННЫЙ ВЕК (4 ТЫСЯЧЕЛЕТИЕ ДО Н.Э.) Для своих жилищ древний человек использует камни и глину. Первые горные выработки в Европе относятся именно к каменному веку. Стены каменных построек украшали росписями. Краску для этого люди научились добывать, растирая глину игорные породы. Например, в Китае красную краску называли кровью дракона и добывали из киновари, содержащей ртуть. Для ножей, скребков и наконечников древние люди использовали очень прочные кремневые осколки, которые примитивно обтачивали и даже шлифовали. БРОНЗОВЫЙ ВЕК ( 4 - 1 ТЫСЯЧЕЛЕТИЕ ДО Н.Э.) В это время человек начал использовать металлы ив первую очередь ковкую, мягкую и податливую медь. Чтобы придать большую прочность изделиям, в медь добавлялись разные примеси (олово, серебро и свинец. Из этих сплавов, называемых бронзой, стали делать не только оружие и орудия труда, но и утварь и украшения, которые украшались самоцветными камнями — бирюзой, лазуритом, гипсом. Медь была залогом экономического могущества государств и предметом торговли, поэтому добыча металлов постепенно росла. Для этого требовались специальные знания, а значит, и специальные люди, которые обладали знаниями горного дела. Одни из самых древних медных рудников находятся в Египте и Междуречье. Добыча камня получила наибольшее развитие в Древнем Египте, где для строительства пирамид и городов требовалось огромное количество строительного материала. ЖЕЛЕЗНЫЙ ВЕК (ПОСЛЕ 10 В. ДО Н.Э.) Человек начал широко использовать железные руды. Для выплавки железа — гораздо более прочного и долговечного металла, чем медь, — сооружались печи и кузницы. Появилась и новая специальность кузнец. Железные руды разрабатывались очень широко на территории всей Европы, о чём и сегодня напоминают старые шахты игорные выработки. Но людей влекло не только железо. Практически промышленным способом велись разработки серебра, золота, оло- Для поисков и разработок подземных пластов полезных ископаемых требовались шахты различной глубины. В Средние века особую славу снискали копи в Рудных горах Саксонии ва, меди. Железный век — век рождения и активного развития горного дела. В это время зарождались основы геологических и минералогических знаний. По состоянию, в котором в природе находятся полезные ископаемые, их разделяют на жидкие, твёрдые и газообразные. Стечением времени полезные ископаемые могут быть исчерпаны человеком, например, нефть, пласты железной руды, россыпи благородных металлов — золота, платины... К неисчерпаемым ресурсам относится вода, хотя проблема пресной чистой воды всё чаще и чаще встаёт перед человечеством. Когда полезный для человека компонент вне- драх находится в концентрированном состоянии и его можно разрабатывать промышленно, это называют месторождением. Например, знаменитые Донбасс и Кузбасс — это Донецкий и Кузнецкий угольные бассейны, богатейшие месторождения угля Без горючих полезных ископаемых — нефти, природного газа, угля, торфа — нет энергетики. Для любой страны они являются стратегическим сырьём. Их добыча ведётся с незапамятных времён. ИСКОПАЕМЫЙ УГОЛЬ Каменный уголь — ровесник древних геологических эпох Земли. Один из периодов геохронологической шкалы в его честь назван каменноугольным, или карбоном. Именно тогда, около млн лет назад, поверхность суши покрывали густые тропические леса, состоящие из гигантских древовидных папоротников и хвощей. Климат той эпохи был тёплым и влажным. Старые падающие деревья уступали место новым. Громадные слои из отживших деревьев накапливались в мелководных водоёмах, превращаясь в мощные пласты каменного угля. Таким путём образовалось более 3 0 % всех мировых запасов угля. На нашей планете месторождения ископаемого угля — не редкость, они находятся на каждом континенте и многих островах. Не исключение и Антарктида: предполагают, что под огромными толщами покровных ледников залегают такие же месторождения, как ив Европе. Горючие свойства угля были известны ещё нашим далёким предкам. Горючие камни медленно раскалялись в огне, но зато затем очень долго отдавали тепло. В зависимости от условий образования ископаемый уголь различен. Самый высококачественный и плотный уголь — антрацит, менее плотный — бурый уголь, а совсем рыхлый ил гкий — торф. Последние менее ценны в энергетическом плане, но быстрее воспламеняются. Ископаемый уголь используют как топливо для доменных печей при производстве чугуна и стали. НЕФТЬ И ГАЗ Скопление нефти и газа возникают благодаря наличию природных ловушек в недрах Земли слоев проницаемых осадочных пород между слоями непроницаемых. В них накапливает- Месторождения угля начали образовываться из пластов отмерших древовидных папоротников в каменноугольном периоде ся маслянистая горючая жидкость, которая поднимается из глубин по трещинам. Горючие свойства нефти связаны се составом — это смесь углеводородов, серы, кислородных и азотистых соединений. Нефть сопровождают природные газы, которые, как более легкие, залегают над нефтяной линзой. Богатейшие страны мира обладают самыми значительными запасами нефти. Некоторые страны, например США, имеют огромные разведанные запасы нефти, ноне используют их в полном объёме, предпочитая сберечь «чёрное золото законсервированным для будущего. Самые богатые месторождения находятся в Кувейте, Саудовской Аравии, России, Азербайджане, Канаде, США, Мексике, Индонезии. В России одним из самых богатых месторождений нефти является Самотлорское в Западной Сибири, там же расположены крупнейшие газовые месторождения, среди которых Бованенковское, Уренгойское и Ямбургское в Тюменской области. Добыча нефти ведется не только на сушено и на шельфе многих морей с помощью буровых установок на плавучих платформах. Большое количество нефти добывается на шельфах Северного моря ив Мексиканском заливе. Энергетика и химическое производство — далеко неполный список применения нефти. Буровая установка для добычи нефти на шельфе Карта месторождений горючих полезных ископаемых РУДЫ ЧЕРНЫХ МЕТАЛЛОВ Чтобы получить металл, нужна руда. Неудивительно, что одно из самых древних занятий человека горнорудное производство, те. поиск, разведка, добыча и переработка руд. К чёрным металлам относят железо, марганец, хром, титан, ванадий. Руду недостаточно добыть, из неё ещё нужно извлечь полезный компонент, чтобы выплавить металл. В результате неизбежно происходит загрязнение окружающей среды. Если в Средние века добыча чёрных металлов была залогом экономического процветания для многих стран, то сегодня, оберегая и охраняя природу, многие государства уже отказываются от добычи руды открытым способом, как на Курской магнитной аномалии, предпочитая закрытый шахтовый метод добычи. Ведь ежегодно из земли извлекается почти миллиард тонн руды. Пустая порода, из- влечённая из недр при добыче руды, — это большая экологическая проблема для районов, где идет активная добыча полезных ископаемых. Металлургические комбинаты тратят огромные средства на установку очистительных фильтров, не позволяющих всем вредным отходам производства попадать в окружающую среду. Однако без добычи руд чёрных металлов не было бы прогресса в развитии цивилизации. |