Предмет и методы геологии. Принцип актуализма: униформизм и актуалистический подход. Предмет и методы геологии. Специфика геологии. Разделы современной геологии. Специфика геологии:

1)Предмет и методы геологии. Принцип актуализма: униформизм и актуалистический подход.

Актуализм- основополагающий принцип геологии. Утверждает, что в геологическом прошлом процессы происходили по таким же законам, что и сейчас. Актуалистический подход связан с перспективностью. Мы не можем утверждать, что состояние земной коры сейчас и во времена древних эпох- одинаков. Униформизм отвергает мнение о бывших катастрофах, утверждает, что процессы происходили постепенно. Катастрофизм утверждали, что были эпохи катастроф.

Примеры актуализма: 1) знаки ряби в результате штормов- знаки ряби в толщах-значит они так образовывались; 2) ископаемые коралловые рифы образовывались в таких же условиях, как и образуются сейчас (не глубоко).

Предмет и методы геологии. Специфика геологии. Разделы современной геологии.

Специфика геологии:

- уникальность объектов;

- перспективность;

-грамотность и точность картирования;

- самовозможность наблюдения;

-важность количества наблюдений;

- наличие мест, где хорошо прослеживается тот или иной вид процесса ( полигоны);

-масштабы геологического времени

Разделы современной геологии:

1) Минералогия – наука о минералах, их свойствах, особенностях строения, условиях образования и т.д.

2) Кристаллография- наука, занимающаяся изучением кристаллов и кристаллического состояния минералов.

3) Петрография- наука, изучающая магматические и метаморфические горные породы, их состав, структуру, условия образования, степень изменения под влиянием различных факторов и закономерность распределения в земной коре.

4) Литология- наука, изучающая осадочные горные породы.

5) Седиментология- наука, изучающая процессы образования осадочных горных пород.

6) Геохимия, изотопная геохимия- обобщающая синтезирующая наука о вещественном составе литосферы и изучающая историю химических элементов, законы их распределения и миграции в недрах Земли и на ее поверхности.

7) Стратиграфия- наука, занимающаяся изучением последовательности формирования толщ горных пород и расчленением их на различные подразделения.

8) Палеонтология- наука, занимающаяся изучением ископаемых органических остатков.

9) Тектоника- раздел геологии, изучающий общее строение верхней части земной коры : региональные структуры или формы деформации, их взаимоотношения, происхождение и историческое развитие. Выделяют тектонику региональную, историческую, экспериментальную, внутриплитную, горячих полей, плит, литосферных плит, малых плит, плюмов и др. ( объясняет каким образом возникли структуры)

10) Структурная геология- разрезы, структура уровней

Региональная геология

13) Геология полезных ископаемых- раздел геологии, изучающий условия возникновения месторождений ПИ в недрах Земли, их строение и состав.…

Четвертичная геология

15) Гидрогеология- наука, изучающая происхождение, условия залегания, состав и закономерности движения подземных вод.

16) Инженерная геология- наука, занимающаяся изучением геологических условий строительства инженерных сооружений

17) Геоморфология- изучение особенностей возникновения ландшафтов

18) Историческая геология- наука, изучающая историю геологического развития земной коры и Земли в целом.

Минералы. Классификация минералов. Минеральные парагенезисы.

Минерал- природное твердое тело с определенным хим. сост., физическими св-ми, кристаллической структурой, образующееся в результате природных физико-хим. процессов и являющееся составной частью земной коры, ГП, руд, метеоритов и др. планет Солнечной системы.

Классификация минералов:

- самородные эл-ты (медь, серебро, золото, сера, алмаз, графит и др)

-сульфиды (

-оксиды и гидроксиды

-галогенные соединения

-соликислородные кислоты ( сульфаты, карбонаты, фосфаты, силикаты)

 

 

Минералы. Физические свойства минералов.

1) Окраска( цвет) – зависит от хим.сост., внутренней структуры, механических примесей, от примесей элементов-хромофоров: Cr, V, Ti, Mn, Fe, Al, Ni,… Минералы подразделяют на темноцветные и светлоцветные. Полихромные минералы- окраска разнообразна в пределах одного минерального индивида.

Минералы. Свойства минералов как кристаллических веществ (симметрия кристаллов, полиморфизм, изоморфизм, распад твердых растворов).

Симметрия кристаллов- закономерная повторяемость или расположение предмета или частей в пространстве. Центр- точка, относительно которой части… Ось симметрии- ось, при повороте вокруг которой элементы кристаллической… 1) Плоскостная симметрия – Р. Плоскостей может быть 1,2,3,4,5,6,7,9

Минералы. Структурная классификация силикатов и алюмосиликатов.

Земная кора на 95% состоит из силикатов. Силикаты являются главными породообразующими минералами многих ГП,особенно магматического и метаморфического происхождения.

Структурные группы выделяются на основе кремне-кислородных тетраэдров.

1) Островные ( ортосиликаты)- присутствует изолированный тетраэдр или группа тетраэдров. Делятся на: а) с изолированными кремнекислородными тетраэдрами [SiO4]4-

б) со сдвоенными тетраэдрами [Si2O7]6-

в) с кольцевыми группировками тетраэдров, объединяющими 3,4,6 тетраэдров [Si3O9]6-, [Si4O12]8-, [Si6O18]12- ( оливин,гранаты)

 

2) Кольцевые силикаты [Si6O18]12-

3) Цепочечные и ленточные силикаты-образованы многократно повторяющимися присоединенными друг к другу тетраэдрами в виде бесконечных цепочек или лент

а) цепочечные[Si2O6]4-, (пироксены)

б) ленточные [Si4O11]6-, [(Si,Al)4O11]-алюмокремнесиликатный радикал. ( амфиболы, роговая обманка)

 

4) Листовые силикаты, слоистые, сетчатые – состоят из кремнекислородных [Si4O10]4- или алюмокремнекислородных [(Si,Al)4O10] слоев. (мусковит, биотит, тальк, серпентин,каолинит)

5) Каркасные силикаты- имеют непрерывный трехмерный каркас из алюмо- и кремнекислородных тетраэдров со сложным общим радикалом [Si3AlO8]- или [Si2Al2O8]- ( полевые шпаты,фельдшпатоиды, нефелин)

Горные породы. Генетические типы горных пород. Цикл породообразования.

ГП подразделяются на магматические, метаморфические и осадочные. 1) Магматические ГП- образуются в результате раскристаллизации магматических… 2) Метаморфические ГП- образуются в толще земной коры в результате изменения (метаморфизма) любых иных пород под…

Из осадочных пород не могут образовываться магматические ГП.

Горные породы. Структуры и текстуры пород.

Текстура- взаимное расположение минеральных зерен и их агрегатов в пространстве, общий облик породы (рисунок.) Структура магматических пород: 1) Полнокристаллическая – все в-во породы представлено в виде кристаллов

Горные породы. Классификация магматических пород.

 

Интрузивные МГП: плутонические; полнокристаллические. Медленное время остывания.

Эффузивные МГП: вулканические; неполнокристаллические, стекловатые; быстрое остывание.

 

10)Горные породы. Классификация осадочных пород.

11)Горные породы. Главные типы метаморфических пород.

Типы: 1) региональный метаморфизм : гнейсы, сланцы, кварциты.

2) Контактный метаморфизм ( вокруг интрузии) : мрамор, скарн, кварцит, змеевик

 

Строение и происхождение Солнечной системы. Современные взгляды на образование вселенной и происхождение химических элементов. Строение и современные представления о происхождении Солнечной системы.

Эволюция Вселенной. В соответствии с моделью расширяющейся Вселенной, разра-ботанной А.А.Фридманом на основании общей теории относительности А. Эйнштейна, установлено, что:

1) в начале эволюции Вселенная пережила состояние космологической сингулярно-сти, когда плотность ее вещества равнялась бесконечности, а температура превосходила 1028 К (при плотности свыше 1093 г/см3 вещество обладает неизученными квантовыми свойства-ми пространства-времени и тяготения);

2) вещество, находящееся в сингулярном состоянии, подверглось внезапному расши-рению, которое можно сравнить со взрывом («Большой взрыв»);

3) в условиях нестационарности расширяющейся Вселенной плотность и температура вещества убывают во времени, т.е. в процессе эволюции;

4) при температуре порядка 109 К осуществлялся нуклеосинтез, в результате которого произошла химическая дифференциация вещества и возникла химическая структура Все-ленной;

5) исходя из этого Вселенная не могла существовать вечно и ее возраст определяют от 13 до 18 млрд лет.

Солнечная система — это Солнце и совокупность небесных тел: 9 планет и их спутники, множество астероидов, комет и метеоров, которые вращаются вокруг Солнца или заходят в Солнечную систему.

Происхождение Солнечной системы. В вопросе о происхождении Солнечной системы мнения ученых сходятся в том, что исходным веществом для ее формирования послужили межзвездные пыль и газы, широко распространенные во Вселенной. Образование протосолнечной туманности происходило под действием гравитационного сжатия сгустков первичной материи и их уплотнения вплоть до образования отдельных небесных тел. Это подтверждается результатами наблюдений над другими небесными телами, находящимися за пределами Солнечной системы. Но каким образом в составе планет оказался полный набор химических элементов таблицы Д. И. Менделеева и что послужило толчком для начала конденсации газа и пыли протосолнечной туманности, остается не вполне доказанным. В кач-стве одной из возможных причин рассматривается идея о взрыве Сверхновой звезды, в недрах и газовой оболочке которой за счет ядерных реакций происходил нуклеосинтез, что и обусловило разнообразие химических элементов, в том числе радиоактивных (последние на Земле и в Солнечной системе не образуются). Ударная волна, возникшая при взрыве, могла инициировать процесс конденсации межзвездной материи, приведшей к образованию Солнца и протопланетного диска, развитие которого далее происходило по собственным законам.

Облако Оорта- облако комет на далеких окраинах Солнечной системы.

Астрономическая единица (А.Е.) – среднее расстояние между центрами Земли и Солнца, примерно равное большой полуоси земной орбиты.

Строение и происхождение Солнечной системы. Строение Солнечной системы. Обзор ранних гипотез происхождения Солнечной системы. Современные представления. Новые данные космических миссий последнего десятилетия.

Следующая стадия эволюции Солнечной системы предусматривает распад протопланетного диска на отдельные планеты. Существует несколько космогонических гипотез, объясняющих этот процесс.

1. Солнце сформировалось раньше планет, а вещество последних возникло из вещества Солнца или другой звезды (например, при столкновении). Одной из наиболее популярных долгое время была гипотеза приливной эволюции Солнца, высказанная в конце XVIII в. Ж. Бюффоном. Согласно этой теории, с Солнцем столкнулась комета и выбила из него материал, давший начало объектам Солнечной системы. В начале XX в. Д.Джинc путем расчетов показал, что достаточно появления в поле тяготения Солнца другой звезды. Тогда в результате возникновения приливной силы солнечное вещество будет «разорвано», часть его извергнется наружу и в процессе последующей эволюции образует планеты. Эта теория не объясняет, почему при чрезвычайно высокой температуре в миллионы градусов, характерной для внутренних частей Солнца, извергнутое наружу вещество сразу не испарилось и не рассеялось в пространстве. Одним из вариантов названной гипотезы является представление А. Вульфсона о том, что вещество изверглось не из раскаленного Солнца, а из холодной (когда вещество находится в нерасплавленном состоянии, при температуре менее 900—1100 °С) звезды. Эта теория объясняет, почему вещественный состав планет так отличается от солнечного, и не противоречит с тем, что момент движения Солнца ничтожно мал по сравнению с моментом движения планет.

Следующая стадия эволюции Солнечной системы предусматривает распад протопланетного диска на отдельные планеты. Существует несколько космогонических гипотез, объясняющих этот процесс.

2. Солнце сформировалось раньше планет, а вещество последних возникло из вещества Солнца или другой звезды (например, при столкновении). Одной из наиболее популяр-ных долгое время была гипотеза приливной эволюции Солнца, высказанная в конце XVIII в. Ж. Бюффоном. Согласно этой теории, с Солнцем столкнулась комета и выбила из него материал, давший начало объектам Солнечной системы (сейчас это предположение считается маловероятным). В начале XX в. Д.Джинc путем расчетов показал, что достаточно появления в поле тяготения Солнца другой звезды. Тогда в результате возникновения приливной силы солнечное вещество будет «разорвано», часть его извергнется наружу и в процессе последующей эволюции образует планеты. Эта теория не объясняет, почему при чрезвычайно высокой температуре в миллионы градусов, характерной для внутренних частей Солнца, извергнутое наружу вещество сразу не испарилось и не рассеялось в пространстве.

Одним из вариантов названной гипотезы является представление А. Вульфсона о том, что вещество изверглось не из раскаленного Солнца, а из холодной (когда вещество находит-ся в нерасплавленном состоянии, при температуре менее 900—1100 °С) звезды. Эта теория объясняет, почему вещественный состав планет так отличается от солнечного, и не противоречит с тем, что момент движения Солнца ничтожно мал по сравнению с моментом движения планет.

Метеориты - классификация, условия образования, состав, значение углистых хондритов.

Метеориты- фрагмент внеземного вещества, который попал в атмосферу и достиг поверхности Земли. Окаменевшие остатки планет. Они несут информацию о космосе, планетах, истории Земли. Источником метеоритов является в основном пояс астероидов, при их столкновении. Метеориты классифицируют по химическому составу:

1) Железные метеориты - состоят главным образом из никелистого железа (90-91% Fe), с небольшой примесью фосфора и кобальта ( или твердый раствор никеля в железе).

Судя по тому, что в железных метеоритах хорошо выражены деформации ударного типа, метеориты испытали столкновения и сильные удары.

2) Железокаменные метеориты- состоят из металлической (никелистое железо) и силикатной частей ( оливин, ортопироксен, плагиоклаз). Этот силикатный материал вкраплен в никелистое железо, или наоборот, никелистое железо вкраплено в силикатную основу. Все это свидетельствует о том, что вещество железокаменных метеоритов прошло дифференциацию.

3) Каменные метеориты- наиболее распространенный тип метеоритов, по составу близки к перидотитам. Подразделяют на хондриты и ахондриты. Хондриты- наличие мелких сферических силикатных обособлений- хондр, занимающих более 50% объема породы. Чаще всего состоят из оливина, пироксена, плагиоклаза и стекла. Углистые хондриты- представляют собой холодное гомогенное вещество доаккреационной стадии формирования Солнечной системы. Возраст оценивается в 4,5 млрд. лет. Содержат больше всего железа, находящегося в силикатах. Кроме того в них содержится много органического вещества, которое имеет НЕ биогенное происхождение. В хондритах присутствуют минералы, которые содержатся только в метеоритах.

Ахондриты- по составу близки к земным магматическим ультраосновным породам. Подразделяются на богатые Ca (до 25%) и бедные Са (до 3%).

 

Метеориты - Количество и размеры метеоритных частиц, выпадающих на Землю. Метеоритные кратеры на Земле и других планетах. Падение метеоритов и глобальные вымирания.

В год выпадает 20 тысяч тонн метеоритного вещества. Размеры метеоритов колеблются от нескольких микрон до нескольких метров, вес их бывает десятки тонн.

С падением метеоритов могут быть связаны крупные выпирания. Каменный выпад в виде метеоритного дождя взрывается.

Кратеры образуются в результате падения крупных метеоритов. В отличии от других планет, на Земле есть эрозия, которая уничтожает кратеры.

16)Новые данные космических миссий последних десятилетий. Новые данные о строении Вселенной. Новые данные о Марсе – происхождение марсианских ландшафтов, вода на Марсе. Новые данные о других планетах Солнечной системы и их спутниках. Новые данные о кометах и метеоритах и метеоритная опасность.

Внутреннее строение Земли. Мощность, состав и реологические свойства внутренних оболочек Земли.

Внутреннее строение Земли. Основные границы внутренних оболочек и способы их изучения (P и S волны и их характеристики).

1. Объемные волны бывают продольными и поперечными. Продольные волны (Р)- волны сжатия, распространяющиеся в направлении движения… Поперечная волна (S) – волна сдвига, при которой деформации в веществе происходят поперек направления движения волны.…

Внутреннее строение Земли. Плотность и давление внутри Земли.

Плотность Земли- важный параметр, который косвенно помогает оценить сейсмические границы раздела внутри земного шара. Средняя плотность Земли 5510… Давление внутри Земли рассчитывается исходя из той плотности, которая…

Внутреннее строение Земли. Тепловой режим земли.

Внешний источник — солнечная радиация, проникает на глубину лишь в несколько метров. Дальнейшее увеличение температуры с глубиной (в среднем 0,3°С… Тепловые взаимодействия во многом зависят от вещественного состава тел…

Внутреннее строение Земли. Магнитное поле Земли и палеомагнитные исследования.

Различают два вида магнитного поля Земли: постоянное (главное) и переменное. Формированию постоянного магнитного поля способствуют внутренние… Магнитное поле Земли имеет дипольную составляющую, в которой есть ось с… Магнитное поле Земли характеризуется следующими показателями: магнитным склонением, магнитным наклонением и…

Внутреннее строение Земли. Форма Земли. Изостатическая компенсация масс (принцип изостазии). Гипсографическая кривая. Литосфера и астеносфера. Континентальная и океаническая кора и фундаментальные различия между ними.

Земля имеет самую совершенную из математических форм — шарообразную, со средним радиусом 6371,032 км. Сжатие, обусловленное осевым вращением. геоид (буквально — землеподобный). Геоид — геометрически неправильное тело, ограниченное уровенной поверхностью, совпадающей со средним уровнем Мирового океана. Эта поверхность представляет собой геометрическое место точек пространства, имеющих одинаковый потенциал силы тяжести, и не является горизонтальной плоскостью. Внутри материков поверхность геоида поднимается над поверхностью эллипсоида, в океанах — опускается.

Изостазия. Процессы плотностной дифференциации проявляют себя также в виде изостатического уравновешивания литосферы. Это хорошо иллюстрируют модели изостатического уравновешивания тел, плавающих на водной поверхности .

Обычно понятие изостатического равновесия употребляется по отношению к литосфере, но эффект проявляется в любых средах. Так, из принципиальной схемы изостатического уравновешивания блоков литосферы видно, что материковая кора всплывает вместе с частью верхней мантии, поскольку сложена веществом менее плотным, чем океаническая, и имеет большую мощность. Океаническая кора погружается относительно материковой по тем же причинам, ибо плотность ее выше, а мощность меньше. Благодаря изостазии поддерживается закономерное соотношение высот суши и глубин океана, которое отображает гипсографическая кривая. Изостатическое уравновешивание литосферы является важным системообразующим свойством географической оболочки. Оно определяет конфигурацию континентов и океанов, распределение высот и глубин, а через них — поступление и перераспределение тепла, циркуляцию водных и воздушных масс и другие закономерности пространственной дифференциации географической оболочки.

Литосфера- Твердая оболочка Земли. Земная кора и часть верхней мантии над астеносферой, где скорость сейсмических волн понижается, свидетельствуя об изменении пластичности пород. Литосфера имеет мощность 100 км в океанических областях и 100-400 км в континентальных областях.

Астеносфера ( слой Гутенберга) – верхний пластичный слой верхней мантии Земли. Астеносфера выделяется по понижению скоростей сейсмических волн. Кровля астеносферы лежит под материками на глубине 80-100 км, под океанами 50-70 км, нижняя граница- на глубине 250-300 км. Выделяется по геофизическим данным как слой пониженной скорости поперечных сейсмических волн.

Континентальная кора- земная кора, залегающая под материками и многими крупными островами. Мощность 40-50 км. Имеет трехслойное строение. 1) осадочный слой 2-5 км 2)гранитный слой ( метаморфические породы смешанного состава, гранитный-условно) 3) базальтовый слой (гранулиты метаморфические породы)

Океаническая кора- тип земной коры, распространенный в океанах. От коры континентов отличается меньшей мощностью и базальтовым составом ( отсутствием гранитного слоя). Она образуется в срединно-океанических хребтах и поглощается в зонах субдукции. Стандартная океаническая кора имеет мощность 7-15 км и имеет строго закономерное строение: 1)осадочный слой (очень тонкий)- все осадки остаются в основном на шельфе, оседает пыль, морской планктон, глинистые и карбонатные породы. 2) базальтовый слой ( вулканические базальты, пелитовые базальты с Mg,Fe, с повышенным содержанием оливина) 3)основные, ультраосновные породы.

Океаническая и континентальная кора отличаются друг от друга:

1. наличием деформаций (в К. их много, в О. их нет)

2. возрастом ( макс. Возраст О.коры 180 млн лет)

3. присутствием гранитного слоя ( в океанической отсутствует)

4. химическим составом (континентальная: K, Si ,Fe,редкие земли; океаническая: MgFe,Na)

5. на континенте кора древняя, в океане кора молодая.

Строение коры. Строение, мощность, состав и возраст континентальной коры. Платформы, плиты, щиты и горные сооружения (орогенические, складчатые или подвижные пояса).

Континентальная кора. 40-50 км.

2) Образован метаморфическими породами: кристаллическими сланцами и гнейсами, а также гранитными интрузиями. Мощность слоя от 15 до 30 км. 3) Нижняя кора, сложена сильно метаморфизованными породами, в составе которых…  

Строение коры. Строение, мощность, состав и возраст океанической коры.

1. Слой осадочных пород, в глубоководных котловинах не превышает 1 км, вблизи континентов до 15 км. Карбонатные, глинистые, кремнистые… 2. Базальтовые подушечные лавы (пиллоу) с тонкими прослоями осадочных пород.… 3. Кристаллические магматические породы, главным образом основного состава – габбро, реже ультраосновные. Глубже…

Строение коры. Химический состав коры и Земли, в целом. Понятие о кларках химических элементов.

Кларк- среднее содержание химического элемента в земной коре, выраженное в процентах.

26)Строение коры. Основные элементы рельефа (строения) континентов и океанов: пассивные и активные окраины, окраинные моря, островные дуги, глубоководные желоба, срединно-океанические хребты, рифтовые долины, гайоты.