ОБЩАЯ ГЕОЛОГИЯ

АНАНЬЕВ С.А

ОБЩАЯ ГЕОЛОГИЯ

 

 

Рисунки и таблицы

К конспекту лекций

 

Лекция 1. Предмет и задачи геологии, объекты геологических исследований. Методология геологии

План

 

1. Введение: геология - наука о Земле.

2. Место геологии в ряду естественных наук. Науки, на которые подразделяется современная геология.

3. Объекты и задачи геологических исследований.

4. Методология геологии: наблюдение, гипотеза, эксперимент, их роль и место в исследованиях. Прямые и косвенные методы изучения земных недр. Общие и частные методы в геологии.

5. Основные этапы в развитии геологии. Борьба катастрофизма и эволюционизма, нептунизма и плутонизма. Зарождение и становление геологии в России. Роль российских исследователей и вклад их в геологическую науку.

 

 

Рис.1. Выработки древних рудокопов (предполагаемых возраст 700 лет) на месторождении благородной шпинели Кухилал. Ю-З. Памир (фото С.А. Ананьева).

 

 

Рис. 2. Горные выработки эпохи Возрождения в Рудных горах Германии, Фрайберг (фото С.А. Ананьева).

 

Лекция 2. Представления о возникновении Вселенной, галактик и

Планетарных систем

 

План

1. Современные представления о Вселенной и галактиках.

2. Теория Большого Взрыва.

3. Гипотеза нулевой Вселенной (Кэри).

 

 

Рис. 3. Галактика в поперечном разрезе (а) и в плане (б). Большая часть материи сосредоточена в центре и в спиральных рукавах, но, кроме того, имеются шарообразные звездные скопления, состоящие из многих звезд, которые образуют сферическое "гало". Приблизительное положение Солнца в Галактике показано крестиком (из работы Д. Брауна, А. Массет, 1984).

 

 

Рис. 4 а . Один из вариантов отображения истории Вселенной.

 

 

Рис. 4 б. Второй вариант истории Вселенной в соответствии моделью «Большого взрыва» (из статьи С. Рубина «Мир, рожденный из ничего», журнал Вокруг Света).

 

 

 

Рис. 5. Современные сценарии развития нашей Вселенной (из статьи С.Рубина «Мир, рожденный из ничего», журнал Вокруг Света).

 

 

Рис. 6. Схема распределения сил и положение «нуля» Ньютона-Хаббла во Вселенной по У. Кэри.

 

Лекция 3. Строение солнечной системы и сравнительная характеристика планет

 

План

 

1. Земля как космическое тело. Строение солнечной системы и сравнительная характеристика планет.

2. Метеориты и роль их изучения в познании Земли.

3. Космогонические гипотезы о происхождении Солнечной системы – эволюционные (Канта-Лапласа, Шмидта, Фесенкова, Ларина), катастрофические (Джинса, Мультона, Чемберлина).

4. Современное представление о происхождении Солнечной системы и планеты Земля.

 

 

Рис. 7. Внутренняя структура Солнца (из работы Н.В.Короновского, 2002).

 

 

 

Рис. 8.Относительные размеры Солнца, планет и их спутников. Показаны только семь самых крупных спутников, остальные выглядели бы на этой схеме просто точками. Показана ориентировка осей вращения планет (если она известна). Расстояние между телами - не в масштабе. (Плоскости орбит планет приблизительно перпендикулярны плоскости чертежа) (из работы Д.Брауна, А.Массет, 1984).

 

Таблица 1

Сравнительная характеристика планет Солнечной системы

 

Планеты	Радиус (отношение к земному)	Плотность, г/см2	Масса (отноше-ние к земной)	Состав атмосферы	Число спутни- ков	Период обращения вокруг своей оси
Меркурий	0,39	5,44	0,04	Не	-	56,65 сут.
Венера	0,97	5,30	0,81	СО2, N2	-	243 сут.
Земля	1,00	5,52	1,00	N2, О2, СО2, Ar		24 час.
Марс	0,53	3,95	0,11	СО2, N2, Ar		24,62 час.
Юпитер	10,95	1,33	316,94	NH3, CH4, H2		9,92 час.
Сатурн	9,02	0,69	94,9	NH3, CH4	>20	10,5 час.
Уран	4,00	1,32	14,66	CH4, He, ацетилен		17,24 час.
Нептун	3,92	1,64	17,16	CH4		16,11 час.
Плутон	0,46	2,05	0,7	-		6,4 сут.

 

 

Рис.9.Схема строения кометы (из работы Н.В. Короновского, 2002).

 

Лекция 4. Время и геология

 

План

 

1. Понятие об относительном и абсолютном возрасте, методы определения относительного возраста.

2. История развития методов абсолютной геохронологии, радиогеохронометрия и ее основные методы.

3. Международные стратиграфическая и геохронологическая шкалы и их подразделения.

 

 

Рис. 10. Применение структурного метода для определения возрастной последовательности образования геологических тел в разрезе.

4,3,2,1 – последовательность формирования осадочных пород, толщи которых разделены стратиграфическими несогласиями. Дайка 5 – самая молодая и внедрилась до образования толщи 1. Гранитная интрузия внедрилась до формирования толщи 2, после формирования толщ 3 и 4. Дайка 7 – самая древняя и прорывает только толщу 4

(из работы Н.В.Короновского, 2002).

 

 

Таблица 2

Продукты распада радиоактивных элементов

 

Материнский изотоп	Эмиссия	Конечный продукт	Период полураспада, млрд. лет
U238	8a + 6b + энергия	Pb206	4,468
U235	7a + 4b + энергия	Pb207	0,7038
Th232	6a + 4b + энергия	Pb208	14,008
Pb87	1a + незначительная энергия	Sr87	48,8
K40		Ar40 Ca40	1,30 1,30
C14	(бета-излучение)	N14	(Всего 5730 лет)
H3	1 нейтрон	H2	(Всего 12,5 года)

Примечание: Альфа (a)-частица – ядро гелия, состоящее из 2 протонов и 1 нейтрона, бета (b)-частица – свободный электрон, обладающий большой скоростью (из работы А.Я. Пшеничкина, Л.П. Рихванова, Г.В. Шубина, 1978).

 

Таблица 3

Подразделения международных геохронологических и стратиграфических шкал

 

Геохронологическая шкала	Стратиграфическая шкала
	Акротема
Эон	Эонотема
Эра	Эратема (группа)
Период	Система
Эпоха	Отдел
Век	Ярус

 

Лекция 5. Общая геодезическая и геофизическая

Характеристика Земли

 

План

 

1. Общие параметры Земли. Форма и размеры Земли.

2. Рельеф и гипсографическая кривая поверхности Земли.

3. Масса и плотность Земли.

4. Теплота Земли. Вероятные источники внутренней теплоты Земли.

5. Физические поля Земли – гравитационные, магнитные, радиационные.

6. Зонально-сферическое строение (геосферы) Земли. Внутренние и внешние геосферы геосферы Земли.

 

Общие параметры Земли. Форма и размеры Земли

 

Общая характеристика нашей планеты (по В.Н. Сальникову) может быть представлена в виде перечня следующих параметров:

- экваториальный радиус (а) - 6378,16 км;

- полярный радиус (с) - 6356,72 км;

- сжатие планеты абсолютное (а-с) - 22 км;

- площадь земной поверхности - 5,10х10 ¹⁸ см²;

- объем планеты - 1,083х10²⁷ см³;

- масса - 5,976х10²⁷ г;

- средняя плотность 5,517 г/см³;

- масса атмосферы - 5,1х10²¹ г;

- масса гидросферы - 1,4х10²⁴ г;

- масса земной коры - 2,4х10²⁵ г;

- масса мантии - 4,1х10²⁷ г;

- масса ядра Земли - 1,9х10²⁷ г;

- давление в центре планеты - 3657 кбар;

- температура в центре планеты - 4000-6000⁰С ?;

- средний радиус орбиты - 1,496х10⁸ км;

- скорость движения по орбите - 29,77 км/с.

Рис. 11. Гипсографическая кривая. По горизонтальной оси: цифры снизу – площадь земной поверхности в сотнях миллионов квадратных километров; сверху – проценты площади высотных ступеней; по вертикальной оси – высоты в километрах

(из работы Г.П. Горшкова, А.Ф. Якушовой, 1962).

 

Рис. 12 а. Прохождение продольных (Р) и поперечных (S) волн через Землю. Поперечные волны не проходят через жидкое внешнее ядро, а у продольных есть «зона тени» в 35⁰, так как в жидком ядре волны преломляются

(из работы Н.В.Короновскому, 2002).

 

 

Рис. 12 б. Характер распространения сейсмических волн (а) через геосферы

Земли и изменение средней плотности (б) (из работы М.Б. Сергеева, 2000).

 

Рис. 13. Концентрические зоны Земли. Земная кора имеет толщину 5- 40 км, мантия - 2900 км, внешнее ядро - 2220 км; радиус внутреннего ядра равен 1255 км ( из работы Д. Брауна, А. Массета, 1984).

 

 

 

 

Рис. 14 . Вещественный состав геосфер Земли (из работы М.Б. Сергеева, 2002).

 

Лекция 6. Биосфера и ее влияние на геологические процессы

 

План

 

1. Биосфера и ее влияние на геологические процессы.

2. Современные представления о происхождении и развитии жизни на Земле.

3. Человек как геологический фактор. Понятие о ноосфере. Охрана недр и окружающей среды.

 

 

 

Рис. 15. Тихоходка вида Richtersius coronifer (фото из газеты «Известия»).

 

Лекция 7. Типы земной коры, ее строение и состав

 

План

 

1. Земная кора (материковая, океаническая, переходная).

2. Главные составные части земной коры – химические элементы, минералы, горные породы, геологические тела.

3. Основы классификации магматических горных пород.

 

 

 

Рис. 16. Схема строения коры и верхней мантии, включая твердую литосферу

и пластичную астеносферу

 

Таблица 4

Сравнение различных оценок состава земной коры континентов,

вес. %

Тип коры	Верхняя часть континентальной коры	Континентальная кора
Автор Оксиды	Кларк,	Гольдшмидт, 1938	Виноградов, 1962	Ронов и др., 1990	Ронов и др., 1990
SiO2	60,3	60,5	63,4	65,3	55,9
TiO2	1,0	0,7	0,7	0,55	0,85
Al2O3	15,6	15,7	15,3	15,3	16,5
Fe2O3	3,2	3,1	2,5	1,8	1,0
FeO	3,8	3,8	3,7	3,7	7,4
MnO	0,1	0,1	0,1	0,1	0,15
MgO	3,5	3,5	3,1	2,9	5,0
CaO	5,2	5,2	4,6	4,2	8,8
Na2O	3,8	3,9	3,4	3,1	2,8
K2O	3,2	3,2	3,0	2,9	1,4
P2O5	0,3	0,3	0,2	0,15	0,2
Сумма	100,0	100,0	100,0	100,0	100,0