Геология как наука, ее главнейшие отрасли, связь с другими науками. Происхождение Земли. Научное и практическое значение геологии
 Скачать 1.5 Mb.
|
|
Геология как наука, ее главнейшие отрасли, связь с другими науками. Происхождение Земли. Научное и практическое значение геологии Геология (греч. "гео" - Земля, "логос" - учение) - наука о Земле, ее составе, строении и развитии, о процессах, протекающих на ней, в ее воздушной, водной и каменной оболочках. Главнейшие отрасли: Историческая геология – изучает хронологию последовательность их образования и положение в разрезе земной коры, останки вымерших животных и растений, и историю развития исторического мира Геотектоника – это наука изучающая структуру, движения деформации и развитие в тектоносфере и в Земле Палеонтология – это наука об ископаемых останков животных Минералогия – это наука о минералах их составе, свойствах, особенностях, структуре, условиях образования Петрография – наука о горных породах и классификации, систематике и типоморорных особенностях Геохимия – это наука о химическом составе земли и планет. Геология тесно связана с другими науками о Земле, например с астрономией, геодезией, географией, биологией. Ученые полагают, что Земля возникла около 4,567 млрд лет назад. С тех пор ее поверхность постоянно изменялась под воздействием различных процессов. Земля, видимо, сформировалась спустя несколько миллионов лет после колоссального взрыва в космосе. Взрыв создал огромное облако газа и пыли. Ученые считают, что его частицы, сталкиваясь друг с другом, объединились в гигантские сгустки раскаленного вещества, которые со временем превратились в ныне существующие планеты. Научное и практическое значение геологии. Практическое значение геологии очень велико, так как развитие материальной культуры человеческого общества, рост общественного производства непрерывно связан с изучением и всесторонним освоением недр Земли. В наши дни вся мощная современная техника основана на использовании продуктов земных недр – нефти, угля, металлов, различных строительных материалов, подземных вод и т.д общенаучное значение геологии заключается в познании всех закономерностей эволюции Земли, ее происхождения и развития. Также геология имеет широкое практическое применение в нашей повседневной жизни. Знания, которые основаны на геологии имеют большое значение в строительстве и проектировании будущих зданий. Составляющие данной науки позволяют провести исследования еще до строительства здания, которые изучают геологические, геодезические и природные особенности данного участка, для того чтобы на их основании составить грамотный проект здания. 2) Форма, размер, масса, плотность Земли. Методы изучения внутреннего строения Земли. Сейсмическая модель земли. Земля имеет форму шара чуть-чуть приплюснутого с полюсов. Размер: площадь = 510млн км^2 диаметр = 12742 км Радиус = 6371 км Масса = Земля имеет оценочную массу 6×10^24 кг объем составляет 1.08321×10¹² км³. Средняя плотность Земли составляет 5,514×10 г/см³. Основные методы изучения внутреннего строения Земли: Наземные полевые – геологическая съемка (картирование) местности Геофизические-Сейсмические, гравиметрические, электрические, термометрические, молнитометрические, радиометрические Аэрокосмические – фотометрические, дистанционные геофизические. Математические – статическая обработка данных, составление математических моделей геологических процессов с помощью программ для ЭВМ.  Внутреннее строение Земли. Литосфера, астеносфера и тектоносфера. Поверхность Земли покрывает каменная оболочка — земная кора. Ее толщина под океанами составляет всего 3–15 км, а на материках доходит до 75 км. Под земной корой располагается мантия. Мантия — внутренняя оболочка, покрывающая ядро Земли. Ученые предполагают, что верхняя часть мантии состоит из плотных пород, то есть она твердая. Однако в ней на глубине 50—250 км от поверхности Земли размещается частично расплавленный слой, который называется магмой. Под мантией, на глубине около 2900 км от поверхности, скрыто ядро Земли. Оно имеет форму шара радиусом почти 3500 км. В ядре выделяют внешнюю и внутреннюю часть, которые отличаются по составу, температуре и плотности. Внутреннее ядро — самая горячая и плотная часть нашей планеты, состоящая, как полагают ученые, в основном из железа и никеля. Во внутреннем ядре давление столь велико, что оно, несмотря на огромную температуру (+6000…+10 000 °С), представляет собой твердое тело. Внешнее ядро находится в жидком состоянии, его температура — 4300 °С. Литосфера- твердая оболочка Земли, которая состоит из земной коры и верхней твердой части мантии. Астеносфера- пластичный слой в верхней мантии Земли, которую выделяют по понижению скорости сейсмических волн. Тектоносфера — это внешняя оболочка Земли, охватывающая земную кору и верхнюю мантию, основная область проявления тектонических и магматических процессов. Тектоносфера простирается до глубин 700 км. Средний химический состав Земли и методы его определения. Вещественный (химический) состав Земли. Вещественный состав земной коры (химические элементы, минералы, горные породы). Хим.состав земли: В целом преобладают такие элементы, как железо, кислород, кремний, магний, никель. вещественным состав входят, минералогический (минералы) и петрографический (горные породы) состав земной коры. Химический состав земной коры: В земной коре преобладают три химических элемента: кислород ()– 46%, кремний (Si) и алюминий (Al), которые вместе составляют 82,6% массы земной коры. минералы: Основные минералы коры: полевой шпат, кварц, слюды, кальцит. Горные породы магматические ГП, Осадочные ГП, Метаморфические ГП Горные породы — это скопления природных агрегатов, состоящие из одного или нескольких минералов, т.е. это закономерные сочетания минералов. Магматические горные породы образуются в результате внедрения магмы по разломам в земную кору. Магматические горные породы (60% объема земной коры) делятся на две группы в зависимости от условий остывания магмы: интрузивные и эффузивные. Если магма медленно остывает на глубине, то образуются интрузивные горные породы.Эффузивные горные породы — это излившиеся породы, состоящие из магмы, вышедшей на поверхность. В группе магматических горных пород наиболее распространены гранит и базальт. Осадочные горные породы образуются в результате выветривания или химического выпадения осадков из воды, а также жизнедеятельности организмов. Обломочные горные породы образуются в связи с механическим разрушением ранее существовавших пород. К ним относятся: глыбы, щебень, гравий, пески и др. Метаморфические горные породы образуются как из горных пород магматического происхождения, так и из осадочных. Метаморфизм — процесс перекристаллизации, разрушения старых структур и создания новых. Примерами метаморфических горных пород являются: мрамор, сланцы, кварцит. Строение Земной Коры. Типы земной коры. Где образуется земная кора? Земная кора – это наружная часть литосферы. Она представляет собой твёрдую внешнюю оболочку земного шара, состоящую из горных пород, минералов и биогенных отложений. Типы земной коры: выделяют 2 типа земной коры Континентальная – земная кора континентов которая состоит из осадочного, гранитного и гранулит-базальтового пластов океаническая - От континентов кора океанов отличается меньшей мощностью (толщиной) и базальтовым составом Где образуется земная кора? Согласно теории тектоники плит, она непрерывно образуется в срединно-океанических хребтах, расходится от них и поглощается в мантию в зонах субдукции Геодинамические процессы. Тектонические движения земной коры: горизонтальные и вертикальные движения. Складчатые движения, формы складчатых дислокаций. Геодинамические процессы. Процессы, происходящие внутри Земли за счет энергии, выделяющейся в результате развития материи в глубоких недрах, называются внутренними или эндогенными К эндогенным процессам (внутренней динамики) относятся: магматизм, метаморфизм горных пород, колебательные вертикальные движения земной коры и образование гор, землетрясения. экзогенные происходят на поверхности Земли под действием внешних факторов: выветривание (разрушение г.п. под воздействием колебаний температуры, воды, кислорода), деятельность ветра, атмосферных осадков, поверхностных и подземных вод, ледников и т.д. Вертикальные движения – вызывают поднятия и опускания. Горизонтальные – сжатия и растяжения в слоях земной коры. При складчатых движениях горные породы под воздействием тектонических процессов сминаются в складки. Со складчатыми движениями земной коры связано образование артезианских бассейнов подземных вод, формирование нефтяных месторождений. Складчатыми дислокациями (складками) называются волнообразные изгибы в слоистых толщах осадочных, вулканогенных и метаморфических пород, образующиеся при пластических деформациях. Синклинали — складки, обращенные выпуклостью вниз, в ядре которых расположены породы более молодые, чем на крыльях. Антиклинали — складки, обращенные выпуклостью вверх, в ядре которых — находятся более древние породы, чем на крыльях. Флексуры — ступенчатые изгибы слоев. Моноклинали — форма залегания слоев, характеризующаяся их пологим наклоном в одну сторону Тектоника литосферных плит. Дивергентные, конвергентные, трансформные границы плит. Тектоника плит - современная геологическая теория о движении литосферы. Согласно данной теории, в основе глобальных тектонических процессов лежит горизонтальное перемещение относительно целостных блоков литосферы – литосферных плит. Таким образом, тектоника плит рассматривает движения и взаимодействия литосферных плит. Существует три типа относительных перемещений плит: дивергенция (Расхождение)- границы, вдоль которых происходит раздвижение плит выраженное рифтиногом и спредингом. конвергенция (Схождение)- границы, вдоль которых происходит столкновение плит выраженное субдукцией и коллизией. Трансформные границы - границы, вдоль которых происходят сдвиговые смещения плит. Колебательные движения. Признаки, по которым фиксируют области поднятий и опусканий. Трансгрессия и регрессия моря. Колебательные движения выражаются медленными неравномерными вертикальными поднятиями одних участков з.к и опусканием других, расположенных рядом с ними. Признаки опускания поверхности Земли. Таких признаков несколько. Самый простой признак опускания - это резкое поднятие уровня воды.Второй признак - присутствие подводных долин в устьях рек. Трансгрессия моря- длительный период, наступления моря на сушу в результате опускания з.к под влиянием нисходящих тектонических движений или, реже, поднятий уровня мирового океана. Регрессия моря— отступание моря от берегов, понижение уровня моря относительно берега, Регрессия моря происходит из-за поднятия суши, опускания дна океана (из-за подводных землетрясений) или уменьшения объёма воды в океанических бассейнах. Геохронология. Относительная геохронология и методы определения относительного возраста горных пород. Абсолютная геохронология и методы определения абсолютного возраста горных пород. Геохронологическая и стратиграфическая шкалы. Геохронология– подразделение геологического времени на условные отрезки, имеющие собственные названия. Относительная геохронология заключается в определении относительного возраста горных пород, который даёт представление о том, какие отложения в земной коре являются более молодыми и какие более древними. Для определения относительного возраста пород, то есть, установки положения слоев по отношению друг к другу (по вертикали), используют методы: стратиграфический, петрографический, тектонический, палеонтологический. Стратиграфический метод заключается в определении относительного возраста пород по последовательности напластования: пласт, лежащий ниже, — древнее того, что лежит над ним. Петрографический метод основан на изучении минерального состава, структуры, текстуры и других литологических признаков пород, а также условий образования горных пород и последовательности их залегания в разрезе. Палеонтологический метод дает возможность определить относительный возраст горных пород при любом их залегании и независимо от местоположения. Этот метод основан на определении возраста определенных видов остатков растений и животных (окаменелостей, отпечатков), которые развивались в определенное время и после своей гибели были похоронены в слоях осадочных пород. К методам определения абсолютного возраста пород относятся методы ядерной (или изотопной геохронологии) и не радиологические методы  10) Слой. Ненарушенное и нарушенное залегание слоёв. Слой — это уплощенное геологическое тело относительно однородное по составу и строению. Верхняя граница слоя- кровля, нижняя- подошва. Если горные породы с момента своего образования остались в первоначальном положении, не меняли своей формы, такое залегание называют ненарушенным (угол наклона <1 градуса). Нарушенное залегание, или дислокация называется всякое отклонение горных пород от их первоначального положения. Первичное залегание осадочных горных пород сохраняется сравнительно редко и нарушается последующими техническими движениями, что приводит к их наклонному залеганию, образованию складчатых и разрывных нарушений. 11) Классификация пликативных дислокаций. Незамкнутые (моноклинальное залегание, флексура) и полузамкнутые (структурные носы, структурные заливы) пликативные структурные формы. В нефтяной геологии удобно использовать геометрическую классификацию, основанную на замкнутости (открытости) структурных форм. Такая классификация отвечает на вопрос о том, могут ли образовывать рассматриваемые дислокации самостоятельные ловушки для нефти и газа. Незамкнутые (не образуют самостоятельных ловушек) – моноклинали, флексуры. Полузамкнутые (могут образовывать незначительные самостоятельные ловушки) – структурные косы, структурные заливы. Замкнутые (могут образовывать самостоятельные ловушки) – складки. Незамкнутые: моноклиналь - структура, которая сложена породами, имеющими одинаковый наклон слоев. Флексура – коленообразная незамкнутая структура. Структурный нос представляет собой половинку антиклинали, расположенной на моноклинали. К элементам структурного носа обычно относят его длину, ширину, высоту и амплитуду.  Структурный залив — это половинка синкликлинали, расположенная на моноклинали.  12) Элементы собственной геометрии складок. Морфологическая классификации.  Крылья- боковые части складок. Шарнир- линия, проходящая через точки максимального перегиба любого из пластов, образующих складку. Замок- участок складки в области шарнира, где происходит перегиб крыльев. Угол складки- угол, заключенный между крыльями складки. Осевая поверхность- воображаемая поверхность, проходящая через шарниры всех пластов складки. Ось складки- линия пересечения осевой поверхности складки с горизонтальной плоскостью. Ядро складки- толщина горных пород, внутренняя часть складки, относительно которой произошло слияние слоев. Морфологическая классификация складок: По положению осевой поверхности: А) Симметричные складки – вертикальная осевая поверхность и одинаковый угол наклона крыльев. Б) Ассиметричные складки- наклонная или горизонтальная осевая поверхность и различные углы наклона крыльев. 1) Наклонные складки с падением крыльев в противоположные стороны, различными углами и наклоном осевой поверхностью. 2) Опрокинутые складки с крыльями, направленными в одну сторону и наклонной осевой поверхностью. 3) Лежачие складки с горизонтальным положением осевых поверхностей. 4) Ныряющие или перевернутые складки с осевой поверхностью, изогнутой до обратного наклона.  2)По соотношению между крыльями складок выделяются: 1)Обычные или нормальные – складки с падением крыльев в разные стороны 2)Изоклинальные – складки с параллельным расположением крыльев. 3)Веерообразные- складки с веерообразным расположением крыльев. 3) По форме замков складок. 1) Острые 2) Тупые 3) Коробчатые (замки и крылья относительно плоские, примерно параллельные) 4) Соотношение ширины и длины складки: 1) Линейные (a/b>5) 2) Брахискладки(2 3) Изометричные(2>a/b>1) 13) Складчатые комплексы. Геометрические характеристики складчатых комплексов. Кинематическая классификация. Складчатый комплекс- совокупность складок, обладающих общими морфологическими и генетическими характеристиками, и сформированных на одном этапе тектогенеза, в единых динамических условиях. Геометрические характеристики складчатых комплексов 1) Аклинорий – зеркало складчатости расположено практически горизонтально. 2) Моноклинорий –зеркало складчатости наклонено в 1 сторону 3) Синклинорий – зеркало складчатости прогнуто вниз(в ядре выходят более молодые породы чем в бортах) 4) Антиклинорий – зеркало складчатости выгнуто вверх, в ядре выходят более древние породы чем в бортах 14) Разрывные движения. Элементы собственной геометрии. Кинематическая классификация. Системы дизъюнктивов. Разрыв- нарушение сплошности горных пород, без смещения или со смещением пород по поверхности разрыва. Элементы собственной геометрии разрывов: поверхность разрыва, два блока  Различают дизъюнктивы по направлению активного(висячего) крыла: 1 сбросы- висячее крыло опущено 2 взбросы- висячее крыло поднято 3 сдвиги – висячее и лежачее крылья находятся на одной высоте Системы дизъюнктивов: Сбросы и взбросы нередко развиваются группами, охватывающими значительные территории, т.е приводят к образованию горстов и грабенов. Горст — это выступ между двумя впадинами. Грабен — это впадина между двумя выступами. 15) Понятие о магме и две основные формы магматизма. Механизм зарождения магм. Типы интрузивных тел. Магматические горные породы и их классификация. Вулканизм (эффузивный магматизм). Географическое распространение действующих вулканов. Магма — расплавленная масса под твердой земной корой. Природный, раскалённый, жидкий расплав, возникающий в земной коре или в верхней мантии, на больших глубинах, и при остывании формирующий магматические горные породы. Формы магматизма: Интрузивные – образуются в толще з.к на различных глубинах. Эффузивные – образуются на поверхности з.к в морских или наземных условиях. К согласным интрузиям относятся силлы, лакколиты, лополиты. Несогласные интрузии — дайки, штоки, батолиты. Магматические горные породы характеризуются по трём признакам: по происхождению (глубинные или вулканические), по содержанию оксида кремния и по содержанию щелочей (Na2O и K2O). Вулканизм (эффузивный магматизм) – излияние на поверхность Земли лавы, выход газов или выброс обломочного материала взрывом газов. Географическое распределение. 90% вулканов сосредоточены в вулканических островных дугах. Большая часть этих дуг находится в Тихом океане, в р-не огненного тихоокеанского кольца. 16) Метаморфизм. Основные факторы метаморфизма. Типы метаморфизма. Метаморфические горные породы. Метаморфизм — это совокупность факторов, приводящих к изменению г.п в недрах земли. Основными факторами метаморфизма являются температура, давление и флюид(магма). Динамический (или дислокационный) метаморфизм протекает в условиях значительного стрессового давления и связан с зонами тектонических разломов, где происходит дробление, деформация и перекристаллизация пород. Региональный метаморфизм-процесс, охватывающий значительные объемы пород на обширных территориях, например в горноскладчатых областях, и протекающий на больших глубинах при высоких температурах и давлениях, с участием флюидов. Контактовый метаморфизм- процесс изменения минерального состава, структуры и текстура горных пород в результате прогрева со стороны магматического расплава и постмагматических флюидов. Проявляется вблизи интрузивных массивов, кристаллизовавшись на глубинах до 10-12 км. Импактный(ударный) метаморфизм-преобразование структуры и минерального состава горных пород в результате падения крупных метеоритов на поверхность Земли. Метаморфические горные породы образуются в результате метаморфизма ранее существовавших горных пород (осадочных, магматических и метаморфических). 17) Классификация минералов. Главные породообразующие минералы. Физические свойства минералов. Минералы — это природные химические соединения или отдельные химические элементы, представляющие собой обособления с кристаллической структурой. Классификация минералов: Самородные элементы (сложенные атомами одного химического элемента): золото, серебро и др. Сульфиды и их аналоги (соединение разных химических элементов с серой): FeS2- золото дураков. Галогениды: галит- NaCl (поваренная соль) Оксиды и гидроксиды Карбонаты и доломит Фосфаты и их аналоги Сульфаты Силикаты главные породообразующие минералы: минералы метаморфических и магматических пород: полевой шпат, кварц, слюда. минералы осадочных пород: кальцит, доломит Физические свойства: 1 -твердость, 2-спайность, 3-излом, 4-плотность, 5-цвет, 6-цветовые черты, 7-блеск, 8-прозрачность и некоторые другие. 18) Генетическая классификация и распространенность горных пород. Горные породы представляют собой естественные минеральные агрегаты, формирующиеся в литосфере или на поверхности Земли в ходе различных геологических процессов. Классификация горных пород: Магматические: интрузивные(глубинные) и эффузивные(излившиеся) Осадочные: обломочные, хемогенные, органогенные Метаморфические: зернистые, сланцевые более 70% приходится на базальты, граниты и другие магматические породы, около 17% – на преобразованные давлением и высокой температурой метаморфические породы и лишь чуть больше 12% – на осадочные. 19) Осадочные горные породы и их классификация. Классификация обломочных горных пород. Осадочные горные породы — горные породы, возникшие путём осаждения вещества в водной среде. В основу упрощенной классификации осадочных пород положено их разделение по происхождению на три большие группы (класса): обломочные (терригенные) – механические осадки, хемогенные – возникшие в результате выпадения осадков из воды или из других растворов, и органогенные – образованные из скоплений окаменевших остатков животных и растений. Классификация обломочных горных пород: Размер обломков, слагающих породу Степень их окатанности Рыхлость или сцементированность |