|
|
1.1 Чухачева. Минералогия, кристаллография, геохимия
ВВЕДЕНИЕ
ПРЕДМЕТ «ГЕОЛОГИЯ» В СТРУКТУРЕ НАУК О ЗЕМЛЕ
Основные понятия
Геология ,петрография, минералогия, кристаллография, геохимия, динамическая ,вулканология, сейсмология, стратиграфия, историческая геология ,четвертичная геология, геофизика, земная кора, мантия, мантийный плюм, ядро.
Два греческих слова «гео» и «логос» означают в переводе «учение о Земле». В настоящее время этот термин объединяет в себе целый комплекс фундаментальных и прикладных наук о Земле, начало которым положила общая геология.
Под фундаментальными понимают те науки, которые разрабатывают понятия, открывают явления, закономерности, свойства, определяющие развитие геологии как науки.
Предметом изучения геологии является земная кора, в частности, и вся Земля в целом: её возникновение как планеты Солнечной системы, формирование внутренних и внешних оболочек, их взаимодействие между собой. Так, конвективные движения в верхней мантии определяют передвижения литосферных плит. Земная кора находится в непрерывном взаимодействии с атмосферой, гидросферой, биосферой и ноосферой – зоной жизнедеятельности человека.
Геология, как базовая общеобразовательная дисциплина, необходима для всех перечисленных естественных специальностей.
Геология
|
Естественноисторическая наука о Земле, ее составе, строении, происхождении, закономерностях развития. Первые научные обобщения в геологии были сделаны в России в середине XVIII в. М.В. Ломоносовым. По мере развития геология значительно дифференцировалась, и теперь она включает целый комплекс геологических наук.
|
Петрография
|
Наука, изучающая горные породы, их состав, структуру, условия образования (подразделяется на петрологию – изучает магматические и метаморфические горные породы и литологию – изучает осадочные горные породы).
|
Минералогия
|
Наука о минералах, их составе, свойствах, происхождении, строении.
|
Кристаллография.
.
|
Наука о кристаллах, их строении, включает кристаллохимию, изучающую химический состав кристаллов
|
Геохимия
|
Наука о распределении и миграции химических элементов и их соединений в недрах Земли (геохимия ландшафтов – наука о распределении и миграции химических элементов и их соединений в ландшафтах).
|
Динамическая геология
|
Изучает процессы, протекающие в недрах Земли (эндогенные процессы) и на ее поверхности (экзогенные процессы).
Динамическая геология включает ряд разделов: геотектоника, структурная геология – науки о тектонических движениях и их последствиях.
|
Вулканология
|
Наука, изучающая процессы вулканизма, строение и состав продуктов извержения вулканов.
|
Сейсмология
|
Наука о землетрясениях, условиях их возникновения и геологических последствиях.
|
Геофизика
|
Наука о физических свойствах Земли.
|
Историческая геология
|
Наука, которая изучает историю и закономерности развития Земли с момента образования земной коры до ее современного состояния.
|
Четвертичная геология).
|
Изучает историю развития земной коры в четвертичный период (1,5–2 млн лет
|
Стратиграфия
|
Изучает последовательность образования и залегания отдельных слоев горных пород в земной коре.
|
Морская геология
|
Изучает структуру, рельеф и современные осадки дна морей и океанов.
|
Прикладная геология
|
Объединяет практические отрасли геологии: геологию месторождений полезных ископаемых, инженерную геологию, гидрогеологию, грунтоведение и др.
|
Региональная геология
|
Изучает геологическое строение и геологическую историю крупных областей (регионов) земного шара.
|
Геоморфология
|
наука о рельефе земной поверхности. Является пограничной наукой между физической географией и геологией
|
Методы_исследования'>Методы исследования
Сравнительно-исторический метод
|
Сущность метода заключается в том, что на основании наблюдений над современными процессами можно судить о ходе тех же процессов в далеком геологическом прошлом. Существенный вклад в развитие этого метода внес Н.М. Страхов.
|
  Сравнительно-географический метод
|
Сущность метода заключается в выявлении корреляционных связей между строением, составом и свойствами почв – с одной стороны, и факторами почвообразования – с другой.
|
Разновидности сравнительногеографического метода:
сравнительно-геоморфологический
сравнительно-литологический
|
Основаны на установлении связей между почвенными разностями, рельефом местности и почвообразующими породами и широко используются в настоящее время при крупномасштабном картографировании почв и ландшафтов.
|
Метод полевых наблюдений
|
Основанный на изучении состава, возраста, характера залегания горных пород и последовательности их напластования по ископаемым остаткам животных и растений, которые сохранились в породах с момента их образования. Этот метод позволяет изучать породы в естественных обнажениях, скважинах и разрезах до глубины 1–20 км
|
Геофизические методы
|
Основаны на изучении сейсмических волн, гравитационных аномалий магнитного и теплового полей Земли. Они позволяют судить о внутреннем строении и составе Земли.
|
Геохимические методы
|
позволяют изучать химический состав различных сфер Земли, миграцию химических элементов и соединений, возраст пород и минералов.
|
Методы смежных наук:
|
математические, картографические и др. применяются как в геологии, так и в физической географии. В свою очередь они используют методы химии и физики, картографии и топографии, а также аэрокосмические методы с применением аэрокосмической съемки.
|
СВЕДЕНИЯ О ПЛАНЕТЕ ЗЕМЛЯ
2.1. ЗЕМЛЯ В КОСМИЧЕСКОМ ПРОСТРАНСТВЕ
Солнечная система, к которой принадлежит наша планета Земля, сформировалась из холодного газа и космической пыли, которые, вращаясь, постепенно сгущались в центре и притягивали к себе всё новые частицы. Ученые считают, что Солнце будет существовать еще 5 млрд лет в таком же виде, что и сейчас, а затем начнутся необратимые изменения, связанные с выгоранием ядерного топлива.
В Солнечной системе 8 больших планет: (Меркурий, Венера, Земля, Марс, Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун). Кроме того, вокруг Солнца вращаются несколько тысяч малых планет или астероидов. Большая часть массы Солнечной системы (99,87 %) приходится на Солнце. Планеты-гиганты сформированы из легких и летучих компонентов, главным образом водорода, гелия и замерзших паров воды. Близкие к Солнцу планеты: Меркурий, Венера, Земля и Марс сложены более тяжелым веществом (их средняя плотность раз в 5 больше, чем у планет–гигантов). Атмосферы планет «земного» типа возникли позже, во время развития планет, за счет их внутренних процессов. Ранее уже было отмечено, что развитие Земли как планеты шло за счет энергии, выделяющейся при гравитационной дифференциации и радиоактивном распаде вещества.
2.1.1. Положение и форма Земли
Земля обращается вокруг Солнца по эллиптической орбите и вращается вокруг своей оси. Смену времен года определяет наклон оси вращения Земли. Когда земная ось обращена к Солнцу северным концом, Северное полушарие получает максимальное количество солнечной энергии – там лето. Через полгода Земля придет в противоположную точку своей орбиты, а наклон оси останется прежним, так что северный конец её теперь будет наклонён от Солнца – значит, в Северном полушарии наступит зима.
О шарообразной форме Земли было известно еще в древности. Но то, что она – сплющенный шар – эллипсоид вращения, было установлено лишь к двадцатому столетию. Фигура Земли называется так потому, что её части, находящиеся вблизи экватора испытывают при вращении наибольшее воздействие центробежной силы. Они как бы увеличиваются в размерах и имеют плотность меньшую, чем на полюсах. В середине ХХ века стало известно, что Земля – тело еще более сложной формы, чем эллипсоид вращения за счет рельефа Земли (впадин и гор). Для обозначения этой формы используется особый термин – геоид.
2.2.2. Внутренние оболочки
Внутренние оболочки Земли подразделяются на:
земную кору,
верхнюю и нижнюю мантию,
жидкое внешнее ядро
твердое внутреннее ядро.
Однако на современном уровне развития техники непосредственному изучению доступна лишь часть земной коры (0,2 % от радиуса Земли, который составляет 6378,2 км). Имеется в виду глубина скважин и шахт, по которым геологи изучают недра земной коры. Глубина самой глубокой скважины мира, пробуренной на Кольском полуострове, составляет 12 км.
Глубинное строение Земли изучается геофизическими методами, главным из которых является сейсмический, основанный на характере распространения упругих волн в различных средах. Источниками упругих волн являются землетрясения или искусственные взрывы.
От очага естественного либо искусственного землетрясения расходятся волны трёх типов:
поперечные,
продольные
поверхностные.
. Десятки лет, изучая закономерности распространения упругих волн, сейсмологи смогли выявить границы, разделяющие внутренние оболочки Земли и определить мощность последних.
2.2.2.1. Земная кора и современные представления о её строении
Представления о внутренней неоднородности Земли и ее концентрическизональном строении основаны на результатах комплексных геофизических исследований.
Главный метод исследования недр — сейсмический. Геофизические исследования дополнены термодинамическими расчетами, результатами физического моделирования и экспериментов по гравитационной дифференциации вещества.
Полученные данные свидетельствуют о наличии в недрах Земли многочисленных субгоризонтальных границ
В строении внутренних сфер Земли различают: земную кору, верхнюю мантию, переходную зону, нижнюю мантию, внешнее и внутреннее ядро.
Земная кора
|
Самая верхняя и тонкая каменная оболочка Земли (35–80 км на континентах и 6–15 км — под дном океана, в среднем — около 30 км). Средняя плотность вещества в ней составляет около 2,8 г/см3.
Доля различных горных пород в земной коре неодинакова. На магматические породы приходится более 70%, метаморфические породы составляют 17%, осадочные — более 12%.
Земная кора континентов и океанов существенно отличается по своему составу и строению.
|
границей Мохоровичича(граница Мохо)
|
Граница земной коры и нижележащей мантии выделяется отчетливо всеми геофизическими методами. Впервые она была изучена югославским геофизиком А. Мохоровичичем. В его честь эту границу в недрах Земли называют поверхностью.
Ниже этой границы скорость продольных сейсмических волн резко возрастает до 7,8–8, а иногда — и до 8,3 км/с; скорость поперечных волн — до 4,5–4,7 км/с.
|
Литосфера
|
Наружная оболочка Земного шара, сложенная твердыми горными породами, в том числе породами ультраосновного состава, принадлежащими к верхней части верхней мантии. Земная кора – часть литосферы, лежащая выше границы Мох
|
Мантия
|
распространяется до глубины около 2900 км. Это самая массивная из оболочек Земли — она составляет 83% объема Земли более 68% ее массы.
В мантии Земли по строению, составу и свойствам выделяют три слоя: слой Гуттенберга до глубины 200–400 км, слой Галицина — до 700–1050 км и нижнюю мантию — до 2885 км.
В целом в пределах мантии плотность вещества и скорость сейсмических волн быстро возрастают.
Мантия имеет сложное строение. Первые два слоя обычно объединяют в верхнюю мантию. Вещество мантии непосредственно не подвергалось химическому анализу, так как достать его пока еще невозможно. Однако есть основания считать, что состав мантии отвечает составу каменных метеоритов (хондритов). Считается, что верхняя мантия сложена магматическими породами ультраосновного состава, главным образом перидотитами.
Главные составляющие мантийной неоднородности — мантийные плюмы и погружающиеся в мантию литосферные плиты.
|
Мантийный плюм
|
Относительно разогретая область мантии Земли, в первом приближении имеющая форму вертикальной колонны с грибообразной верхней частью. М. п. выявлены методом сейсмич. томографии. Они простираются от границы нижней и верхней мантии (глубина ок. 660–670 км) либо от границы мантии и ядра (глубина 2980 км).
|
Ядро
|
Центральная часть Земли, которая, как предполагается, состоит из сплава железа, никеля и других металлов и неметаллов. Металлическое ядро оказывает непосредственное влияние на мантию, от которой, в свою очередь, зависят вулканические процессы, горообразование и тектонические сдвиги.
Ядро располагается на глубине около 2900 км и делится на твёрдое внутреннее и жидкое внешнее ядра, толщина которых составляет 1300 и 2200 км соответственно. Также существует версия, что твёрдое ядро Земли содержит ядрышко, диаметр которого равен половине внутреннего ядра. Предполагается, что оно тоже состоит из железа, однако характер распространения в нём сейсмических волн отличается от свойств среднего слоя ядра.
| |
|
|
Скачать 35.88 Kb.