Шуя 2012

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

Высшего профессионального образования

«Шуйский государственный педагогический университет»

Кафедра географии и методики обучения

Шептуховский М.В.

Геология

Учебное пособие

Шуя 2012

  Шептуховский М. В. Геология: учебное пособие / М. В. Шептуховский. – Шуя: Изд-во ФГБОУ ВПО «ШГПУ», 2012. – 57 с.

ВВЕДЕНИЕ

Учебный курс «Геология» изучается студентами, обучающимися по направлению подготовки 020800.62 – Экология и природопользование. По своему содержанию и структуре этот курс является очень трудным в силу специфики геологической науки и ее значения для будущих инженеров-экологов. Практика чтения лекций у студентов данного направления подготовки показала, что студенты лучше воспринимают учебный материал, если у него есть краткое сопровождение лекционного курса.

В практике преподавания курса «Геология» автором был использован методический прием предварительного сопровождения каждой лекции ее конспектом. При этом студенты могли накануне ознакомиться с кратким содержанием каждой лекции, а во время слушания лектора делать лишь краткие пометки, не отвлекаясь на записи. Учебное пособие «Геология (конспекты лекций)» написано с целью предварительного ознакомления студентов с кратким содержанием учебного курса по геологии и последующего обобщения его содержания.

Пособие включает конспекты 12 лекций. После темы курсивом указаны рассматриваемые основные вопросы. Рекомендуемая литература приводится в конце пособия.

Лекция 1. Геология – фундаментальная наука о Земле.

  Вопросы для предварительного обсуждения: 1. Как Вы представляете себе науку геологию? Что Вам придется изучать? Напишите несколько геологических понятий,…

Лекция 2. Планета Земля в космическом пространстве

  Геологическая история Земли начинается примерно 20 миллиардов лет назад с… Вселенная (Космос, Природа) – это весь материальный, энергетический и информационный мир.

Лекция 3. Внутреннее строение Земли

До сих пор мы рассматривали и изучали минералы и горные породы и процессы, влияющие на их образование и преобразование. Они доступны для изучения… Итак - Земля является планетой Солнечной системы. По форме это эллипсоид, у… Внутреннее строение Земли

Строение Земной коры

1. Континентальный тип- имеет мощность 35-40 км до 55-75 км в горных сооружениях, содержит в своем составе все три слоя. Базальтовый слой состоит из… 2.Океанский тип - резко отличается от континентального мощностью (5-20 км,… 3.Субконтинентальный тип - включает все три слоя и этим близок к континентальному. Но отличается меньшей мощностью и…

Лекция 4. Минералы

Минералом называют природное химическое соединение (или химический элемент),… Минералы бывают:

Физические свойства минералов

Для определения относительной твердости минерала широко применяют шкалу Мооса, составленную австрийским минералогом Ф. Моосом в 1811 г. Твердость… Шкала твердости Мооса: Тальк Mg,[Si4O10] (ОН).

Типы происхождения минералов

Магматический - минералы образуются из магмы при ее медленном остывании и кристаллизации на большой глубине или при излиянии и быстром застывании на… Пегматитовый - минералообразование происходит в верхних частях магматических… Вопрос 4. Типы происхождения минералов

Классификация минералов

1. Самородные элементы

Эти минералы состоят из одного химического элемента: золото, платина, серебро, медь, графит, алмаз, шунгит, сера и др.

Распространены в земной коре редко (занимают 0,1% по массе).

2. Сульфиды

Это соединения различных элементов с серой: пирит FeS2, халькопирит FeCuS2, галенит PbS, сфалерит ZnS, молибденит MoS, киноварь HgS и др. Распространены нешироко и в земной коре не играют ведущую роль.

3. Галоидные соединения

Минералы этого класса состоят из солей галоидно-водородных кислот (HCl, HF). К ним относятся галит (поваренная соль) NaCl, сильвин KCl, карналлит MgCl2KCl·6H2O флюорит CaF2 и др.

4. Оксиды и гидроксиды

Эти минералы представляют собой соединение различных элементов с кислородом, гидроксильной группой и водой.

Эта группа минералов делится на две подгруппы:

Оксиды и гидроксиды кремния.

Оксиды и гидроксиды металлов.

4. Оксиды и гидроксиды

Оксиды и гидроксиды кремния представлены кремнеземом, или халцедоном, и кварцем SiO2.

Эти минералы имеют очень много разновидностей. Они являются одними из самых распространенных минералов в земной коре (12% по массе).

Кремнезем входит практически во все типы горных пород.

4. Оксиды и гидроксиды

Оксиды и гидроксиды металлов. Это важнейшие рудные минералы: магнетит (магнитный железняк) Fe·Fe2O4, гематит (красный железняк) Fe2O3, корунд Al2O3, уранинит UO2, гиббсит Al(OH)3, бёмит Al(OH)2, диаспор Al(OH)

5. Карбонаты

Эта группа одна из наиболее распространенных минералов представлена минеральными солями угольной кислоты: кальцит CaCO3, доломит CaMgCO3, сидерит FeCO3, магнезит MgCO3.

6. Фосфаты

Фосфаты – соли фосфорной кислоты. Наиболее известны апатит Ca5(F,Cl)(PO4)2, фосфорит (близкая к апатиту скрытокристаллическая разновидность.

7. Сульфаты

Это соли серной кислоты: гипс CaSO4·2H2O, ангидрит CaSO4, мирабилит (глауберова соль) Na2SO4·10H2O, барит BaSO4

8. Силикаты

Это очень широко распространенные породообразующие минералы земной коры. Вместе с кремнеземом они составляют по массе 90% всей земной коры.

Кристаллическую решетку всех силикатов составляет ионная четырехвалентная группа SiO2, образующая тетраэдры

Классификация силикатов

В зависимости от структур, которые образуют тетраэдры SiO2, силикаты разделяются на островные (а,б), кольцевые (в,г), цепочные (д,е), ленточные (ж), слоевые (з), каркасные (и).

Островные силикаты

Имеют структуру изолированных тетраэдров, к которым присоединены ионы других элементов. Самый распространенный минерал этой группы – оливин (Mg,Fe)2(SiO4)

Цепочные силикаты

В этих минералах тетраэдры образуют цепочки. К ним относится большая группа минералов, называемых пироксенами. Среди пироксенов имеются три минерала с очень сложным химическим составом, играющих большую роль в образовании горных пород: черно-бурый гиперстен (Fe, Mn)₂[Si₂O₆], авгит Ca(Mg, Fe, Al)[(Si, Al)₂O₆] и диопсид CaMg [Si₂O₆].

Ленточные силикаты

Их кристаллическая структура обусловлена сцеплением лент, полос. К ним относится группа амфиболов, обладающая сложным и сильно меняющимся составом. Наиболее типичный амфибол – роговая обманка Ca₂Na(Mg, Fe²⁺)₄(Al, Fe³⁺)[(Si,Al)₄O₁₁]₂[OH]₂.

Слоевые силикаты

Структура представляет собой сцепление лент в плоскости. Наиболее значимые представители: слюды (мусковит, биотит), серпентин, тальк, хлорит.

Каркасные силикаты

В эту группу входят очень важные минералы – полевые шпаты. Эти минералы занимают 50% массы земной коры.

Полевые шпаты подразделяются на:

Калиево-натриевые (ортоклаз и микроклин) K(AlSi3O8)

Известково-натриевые, или плагиоклазы: альбит Na(AlSi3O8) и анортит Ca(AlSi3O8)

 

Лекция 5. Горные породы

  Горные породы - природные агрегаты минералов относительно постоянного… Каждая горная порода образуется в строго определенных физико-химических условиях.

Магматические горные породы

В зависимости от условий, в которых происходит застывание магмы, магматические горные породы делятся на две группы: интрузивные и эффузивные. Интрузивные, или глубинные, горные породы образуются при застывании магмы,… Если магма, поднимаясь по тектоническим трещинам или через жерла вулкана достигает земной поверхности и изливается в…

Осадочные горные породы

В целом осадочные породы занимают скромное место в земной коре, составляя около 8 % ее объема. Мощность осадочных пород колеблется от нескольких метров до 15-20 км в… Для большинства осадочных пород свойственна слоистая текстура - результат длительного накопления осадков.

Метаморфические горные породы

К метаморфическим породам относятся: глинистые сланцы, слюдистые сланцы, гнейс, мрамор, кварцит. Глинистые сланцы - начальная стадия метаморфизации глинистых пород. Их можно… Слюдистые сланцы состоят из слюд и кварца с примесью других минералов. Они имеют полнокристаллическую структуру и…

Лекция 6. Магматизм

Понятие о магме. Интрузивный магматизм. Вулканизм: продукты извержения. Экологические последствия извержения вулканов. Наиболее распространенные магматические горные породы.

 

Понятие о магме

Магматизм - геологические процессы, связанные с образованием магмы, перемещением ее в земной коре и излиянием ее на поверхность, в том числе… Химический состав магмы В магме содержатся практически все химические элементы таблицы Менделеева, среди которых: Si, Al, Fe, Са, Mg, К, Ti,…

Интрузивный магматизм

    Формы интрузивных тел

Вулканизм

Шире всего распространены основные – базальтовые лавы, которые при выходе на поверхность имеют высокую – до 1100-12000С температуру и малую… Более кислые, вязкие и низкотемпературные лавы – андезиты, дациты, риолиты –… Продукты вулканических извержений

Экологические последствия извержения вулканов

Вулканический пепел — удобрение и источник питательных элементов для растений. Так, во время пеплопада вулкана Безымянный в марте 1956 г. выпало около 20 кг… Численность ракообразных отразилась на рыбах, в частности, лососевых. В состоянии кормовой базы озера, а,…

Наиболее распространенные магматические горные породы

На больших глубинах господствует высокое давление, препятствующее отделению летучих компонентов (газов, паров воды). Застывание магмы происходит… Поэтому структура таких пород полнокристаллическая (породы полностью состоят… В зависимости от величины зерен полнокристаллические породы могут иметь структуру крупнозернистую (зерна более 5 мм в…

Лекция 7. Метаморфизм

  Понятие о метаморфизме. Факторы метаморфизма. Главные факторы метаморфизма — температура, флюиды, давление

Типы метаморфизма

А. Региональный метаморфизм Региональный метаморфизм является наиболее распространенным, проявляясь на… Такие метаморфические толщи развиты на древних щитах платформ, например на Балтийском и Украинском в пределах…

Наиболее распространенные метаморфические горные породы.

1-я группа — парапороды, образовалась из первично осадочных пород, например из карбонатных пород получаются мраморы, из песчаников — кварциты, из… 2-я группа — ортопороды, сформировалась из первично магматических пород,… Перечень некоторых пород (регионального метаморфизма) от менее метаморфизированных к более метаморфизированным):

Лекция 8. Главные структурные элементы земной коры

И тектоника литосферных плит

Наиболее крупными структурными элементами земной коры яв­ляются континенты и океаны, характеризующиеся различным стро­ением земной коры. Эти… Различия между этими крупнейшими структурными элемента­ми земной коры не… В пределах океанов и континентов выделяются и менее крупные структурные элементы. В первую очередь это стабильные,…

Тектоника литосферных плит

В чем разница между теорией и гипотезой? Теория обладает фун­кцией «предсказуемости». С ее помощью, если теория правильна, можно прогнозировать те… Решающий вклад в современную геологическую теорию текто­ники литосферных плит… установление грандиозной, около 60 тыс. км, системы срединно-океанических хребтов и гигантских разломов, пересекающих…

Основные структурные элементы платформ

Верхний этаж платформ представлен чехлом, или покровом, по­лого залегающих толщ осадочных и вулканогенно-осадочных пород. Они располагаются с резким… Строение платформенного чехла оказывается сложным, и на многих платформах на… Среди наиболее крупных структурных элементов платформ вы­деляются щиты и плиты. Щит — это выступ на поверхность…

Основные структурные элементы подвижных поясов

В результате спрединга в океанах происходит наращивание оке­анской коры (рис. 24.6). Поскольку радиус Земли существенно не меняется,… Сходство вулканогенных и осадочных пород ранних стадий раз­вития… Исходя из этого под геосинклинальным подвижным поясом (ок­раинным или межконтинентальным) понимается подвижный пояс…

Лекция 9. Выветривание. Экзогенные процессы на суше.

 

Коренные (магматические, метаморфические) породы возникли на некоторой, иногда значительной глубине в недрах Земли или на дне морей и океанов.

Оказываясь в совершенно иных условиях в приповерхностной части Земли, они попадают в совершенно иные физико-химические условия и под влиянием различных внешних факторов (атмосферы, гидросферы, биосферы) начинают разрушаться.

 

Понятие о выветривании

Подумайте, чем процесс выветривания отличается от метаморфизма горных пород?   В процессе выветривания возникают своеобразные образования, которые называются корой выветривания.

Физическое выветривание

Механизм температурного выветривания определяется: суточными и сезонными колебаниями температур; разными коэффициентами теплового расширения, сжатия… Это приводит к возникновению напряжений между минералами и нарушению сил… Особенно ярко этот процесс температурного выветривания проявляется среди полиминеральных горных пород, и в частности,…

Химическое выветривание

Под их влиянием существенно изменяются структура и вещественный состав горных пород и образуются новые минералы, которые оказываются устойчивыми в… В химическом выветривании принимают участие и органические кислоты, выделяемые…  

Биохимическое выветривание

Таким образом, выявляется величайшая роль живого вещества в преобразовании горных пород. Впервые понятие о живом веществе в науку ввел акад. В. И. Вернадский. Он… Роль организмов в выветривании заключается в том, что они в процессе своего роста извлекают из породы необходимые для…

Лекция 10. Понятие о гравитационных процессах. Геологическая деятельность ветра.

 

Понятие о гравитационных процессах.

  Коллювий. Коллю́вий, коллювиальные отложения (лат. colluvio — скопление, беспорядочная груда) — обломочный материал,…

Экологические последствия гравитационных процессов

Неожиданность возникновения и молниеносность проявления, например обвалов и оползней, приводят к катастрофам, заранее предупредить о появлении которых не бывает времени.

Необходим длительный экологический мониторинг за режимом всех факторов, вызывающих возникновение гравитационных процессов.

Образование трещин на краю склонов, их рост, наличие водоупорного горизонта служат хорошими предвестниками обвальных и оползневых процессов.

Меры по борьбе с оползнями

Активные меры, обусловливающие ликвидацию или снижение причин развития оползней. Осушение горных пород в массиве данного склона с помощью дренажа. Укрепление склонов с применением подпорных стенок или свайшпонок. Сваи-шпонки – это ж/б или металлические столбы,…

Геологическая деятельность ветра

Чем выше скорость ветра, тем значительнее производимая им работа: Ветер силой 3—4 балла (скорость ветра 4,4 — 6,7 м/с) несет пыль, 5 —7-балльный ветер (скорость 9,3 —15,5 м/с) переносит песок,

Лёсс

Лёсс (от нем. «лёсс» — желтозем) — это своеобразный генетический тип континентальных отложений. Он представляет собой мягкую, пористую породу желтовато-бурого, желтовато-серого цветов, которая на 90 % состоит из пылеватых зерен кварца, глинозема и некоторых устойчивых к выветриванию минералов.

Характерной особенностью лёссов является:

сложение их пылеватыми частицами при подчиненном значении глинистой и тонкопесчаной фракций и полным отсутствии более крупных частиц;

отсутствие слоистости и однородность по всей толще;

наличие тонко рассеянного карбоната кальция и известковых
стяжений;

разнообразие минерального состава пылеватых частиц (кварц,
полевой шпат, роговая обманка, слюда);

пронизанность лессов многочисленными короткими вертикаль­
ными трубчатыми микропорами; повышенная пористость породы, в ряде случаев достигает 70 %;

высокая просадочность под нагрузкой и при увлажнении;

столбчатая вертикальная отдельность в естественных обнажениях.

Эоловые формы рельефа

Эоловая рябь покрывает наветренные стороны барханов и выровненные участки песчаных отложений На выровненных побережьях океанов, морей и крупных озер, где происходит принос…

Экологическая роль эоловой деятельности

Другие возможные негативные последствия включают в себя: снижение видимости, влияющее на авиа- и автотранспорт; снижение количества солнечного… Пыль также может принести пользу в местах осаждения: Сельва Центральной и Южной Америки получает большинство минеральных удобрений из Сахары,

Лекция 11. Геологическая деятельность временных и постоянных поверхностных водотоков. Образование озер и болот.

Геологическая деятельность плоскостного стока и временных русловых потоков. Геологическая деятельность рек. Происхождение озерных впадин и типы озер. Происхождение и типизация болот

 

Геологическая деятельность плоскостного стока и временных русловых потоков

1.1. Плоскостной склоновый сток (временный) Он приводит у формированию делювия и обеспечивается силой воды тонких струек… Максимальные мощности делювия 15-20 метров и более, а ширина шлейфа может достигать сотни метров.

Геологическая деятельность рек

Для каждой реки в течение года характерно чередование периодов высокого и низкого уровня воды. Состояние низкого уровня называется меженью , а… Движение воды в реках всегда турбулентное (беспорядочное, вихревое). В поперечном сечении потока максимальные скорости наблюдаются в наиболее глубокой части потока – стержне, меньше – у…

Происхождение озерных впадин и типы озер

Тектонические процессы проявляются по-разному. Например, Каспийское море приурочено к прогибу на дне древнего моря Тетис. В неогене произошло поднятие, в результате которого обособилась Каспийская впадина.

Происхождение и типизация болот

избыточным увлажнением, повышенной кислотностью низкой плодородностью почвы,

Лекция 12. Историческая геология

Задачи исторической геологии

Геологическим наблюдениям доступна пока земная кора. Для восстановления истории земной коры решаются следующие задачи: Определение возраста горных пород. Включает изучение состава, места и времени образования пластов горных пород и их…

Методы определения возраста горных пород

Абсолютная геохронология устанавливает время возникновения горных пород и других геологических явлений в астрономических единицах (годах). Абсолютная геохронология Абсолютные датировки были «подвешены» к геохронологической шкале много позже, когда появились радиометрические, а…

Литература

а) основная литература:

1. Короновский, Н. В. Геология : учебник для студентов высших учебных заведений / Н. В. Короновский, Н. А. Ясаманов. - 5-е изд. ; стер. - Москва : Академия, 2008. - 448 с.

2. Практическое руководство по общей геологии : учебное пособие для вузов / А. И. Гущин [и др.] ; под ред. Н. В. Короновского. - 3-е изд. ; испр. и доп. - Москва : Академия, 2010. - 160 с.

3. Сластенов, Ю. Л. Геология Ивановской области : монография / Ю. Л. Сластенов, Д. С. Марков ; Министерство образования и науки РФ; ГОУ ВПО "Шуйский государственный педагогический университет"; ФЦП "Научные и научно-педагогические кадры инновационной России" на 2009-2013 годы. - Шуя : Изд-во ГОУ ВПО "ШГПУ", 2010. - 135 с.

б) дополнительная литература:

1. Карлович, И. А. Геология : учебное пособие для вузов / И. А. Карлович. - Москва : Академический Проект : Трикста, 2005. - 704 с.

2. Практическое руководство по общей геологии : учебное пособие для вузов / А. И. Гущин [и др.] ; под ред. Н. Ф. Короновского. - Москва : Академия, 2004. - 160 с.

3. Основы геологии : учебное пособие / Ю. П. Балабанов [и др.] ; науч. ред. Р. Р. Хасанов. - Казань : Изд-во КГУ, 2000. - 200 с.

4. Добровольский, В. В. Геология : учебник / В. В. Добровольский. - Москва : ВЛАДОС, 2001. - 320 с.

5. Караулов, В. Б. Геология. Основные понятия и термины : справочное пособие / В. Б. Караулов, М. И. Никитина. - 4-е изд. ; испр. - Москва : УРСС, 2007. - 152 с.

6. Алексеенко, В. А. Геохимические методы поисков месторождений полезных ископаемых : учебник / В. А. Алексеенко. - 2-е изд. ; перераб. и доп. - Москва : Логос, 2000. - 354 с.

7. Войлошников, В. Д. Книга о полезных ископаемых / В. Д. Войлошников. - Москва : Недра, 1991. - 175 с.

8. Друянов, В. А. Загадочная биография Земли / В. А. Друянов. - 3-е изд. ; перераб. и доп. - Москва : Недра, 1989. - 158 с.

9. Зверев, В. Л. Каменная радуга : о минеральных ресурсах Земли / В. Л. Зверев. - 2-е изд. ; перераб. и доп. - Москва : Недра, 1990. - 156 с.

10. Кузнецов, С. С. Геологические экскурсии / С. С. Кузнецов. - Ленинград : Недра, 1978. - 176 с.

11. Милановский, Е. Е. Геология России и ближнего зарубежья (Северной Евразии) : учебник / Е. Е. Милановский. - Москва : Изд-во МГУ, 1996. - 448 с.

12. Обручев, В. А. За тайнами Плутона / В. А. Обручев ; сост., авт. сопровод. текста А. В. Шумилов. - Москва : Молодая гвардия, 1986. - 239 с.

13. Чарыгин, М. М. Общая геология / М. М. Чарыгин. - 3-е изд. ; перераб. и доп. - Москва : Государственное научно-техническое издательство, 1963. - 376 с.

14. Апродов, В. А. Дыхание земли. Вулканы и землетрясения / В. А. Апродов. - Москва : Географгиз, 1963. - 111 с.

15. Сластенов, Ю. Л. Учебная полевая практика по геологии с основами геоморфологии на берегах Волги : учебное пособие / Ю. Л. Сластенов, Д. С. Марков ; Федеральное агентство по образованию; Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Шуйский государственный педагогический университет"; Кафедра географии и методики обучения. - Шуя : Изд-во ГОУ ВПО "ШГПУ", 2009. - 38 с.

16. Даминова, А. М. Породообразующие минералы / А. М. Даминова. - 2-е изд. ; перер. и доп. - Москва : Высшая школа, 1974. - 205 с.

 

в) Интернет-ресурсы

1. Геология России http://atlantic.ginras.ru/education/russia_geology.html - на сайте размещены конспекты лекций "Геология России" (краткий курс) и "Геология морей и океанов" для студентов Геологического факультета МГУ, которые читает Мазарович А.О.

2. Минералы России http://www.mindat.ru/ - на сайте приведены справочные материалы по минералам и месторождениям минерального сырья.

3. Геология http://www.krugosvet.ru/taxonomy/term/53 - Онлайн-энциклопедия по геологии, в которой содержатся краткие определения большинства геологических понятий.

 

 

[1] Определение не совсем точное и строгое. Так, например, в «осадочные горные породы» не входит большая группа горных пород, образованная действием на сульфидные горные породы (называемые «рудами») специфической формы выветривания — окисление, и слагающих так называемые зоны окисления. С другой стороны петрография осадочных пород занимается изучением железистых кварцитов (джеспилитов), образованных в процессе высоко температурного метаморфизма, или различных туфов, являющихся прерогативой специального раздела геологии Вулканологии. Наконец, петрография осадочных пород изучает так называемые «аллиты» (бокситы), являющиеся продуктами метасоматоза, протекающего при низких Р-Т- параметрах. Кроме того оно не соответствует понятию «определение», существующему в теории познания (гносеологии).

[2] Ксенолит (др.-греч. ξένος — чужой и λίθος — камень), обломок горной породы, захваченный магмой. Если включающая ксенолит магматическая горная порода застыла на глубине (интрузивная), то ксенолиты обычно представляют собой сильно измененные обломки вмещающих интрузию пород. Ксенолиты, встречающиеся в лаве, обычно являются обломками стенок вулканического канала (пород, через которые проходила лава). Размеры ксенолитов сильно колеблются: от отдельных кристаллов и их обломков, различаемых только под микроскопом (ксенокристаллы), до нескольких десятков и сотен метров. Ксенолиты являются важным источником информации о строении недр Земли, так как могут быть доставлены магматическими расплавами с глубин, недоступных для непосредственного изучения. Щелочные базальты содержат ксенолиты мантийных пород, поднятые с глубин 60—80 км, а в кимберлитах встречаются ксенолиты, принесенные с глубин 100—200 км. Ксенолиты из кимберлитов представляют собой наиболее глубинные горные породы, изученные человеком.

[3] Выражение «экспоненциальный рост» вошло в наш лексикон для обозначения быстрого, как правило безудержного увеличения. Оно часто используется, например, при описании стремительного роста числа городов или увеличения численности населения.