Конспект лекций с презентацией по дисциплине Геология

Федеральное агентство по образованию

Федеральное государственное образовательное учреждение

Высшего профессионального образования

«Сибирский федеральный университет»

 

 

Конспект лекций с презентацией по дисциплине

 

 

«Геология»

 

Составители:

Махлаев Михаил Львович

Ямских Галина Юрьевна

Борисова Ирина Викторовна

Шарафутдинов Руслан Аглямович

 

ОГЛАВЛЕНИЕ

 

Модуль I стр

1.1. Предмет, задачи и методы геологии 3

1.2. Земля в космическом пространстве 12

1.3. Вещество земной коры 28

1.4. Геологическая хронология 47

1.5.1. Общая характеристика геологических процессов.

Тектонические процессы 56

1.5.2. Магматизм 65

1.5.3. Постмагматические и метаморфические процессы 75

1.6.1. Выветривание 81

1.6.2. Геологическая деятельность ветра 90

1.6.3. Геологическая деятельность поверхностных

текучих вод 96

1.6.4. Подземные воды и их геологическая деятельность 109

1.6.5. Геологическая деятельность озер и болот 115

1.6.6. Ледники и их геологическая деятельность. Криогенные

процессы. Склоновые геологические процессы 121

1.6.7. Геологическая деятельность вод мирового океана

Геологические процессы в береговой зоне моря 138

1.6.8. Экзогенные геологические процессы во внутренних

областях мирового океана. Диагенез 148

1.7. Структурные элементы земной коры континентов и океанов 157

1.8. Основные представления о причинах и закономерностях

развития земной коры 172

Литература 182

 


ЛЕКЦИЯ 1.1. ПРЕДМЕТ, ЗАДАЧИ И МЕТОДЫ ГЕОЛОГИИ

Геология – одна из фундаментальных областей научного знания. Её название образовано от греческих слов «Гея» – земля и «логос» – знание. То есть,… Другой вопрос, относящийся к определению предмета геологии – это соотношение… Но при любом из сопоставлений видно, что есть предмет, находящийся в совместном ведении наук географических и…

Подразделение геологии на отдельные научные дисциплины.

 

Геология – обширный раздел естествознания, объединяющий множество связанных между собой научных дисциплин. Среди них можно выделить науки, изучающие вещественный состав земной коры, геологические процессы, их историческую последовательность и так далее. В качестве наиболее значимых геологических наук можно назвать следующие.

Минералогия – наука о минералах, их составе, свойствах и происхождении.

Кристаллография – наука о кристаллической структуре минералов, формах и свойствах кристаллов, процессах в кристаллической среде, взаимодействиях между кристаллами и окружающим веществом.

Петрография и литология – науки, изучающие горные породы (первая – кристаллические, вторая – осадочные), их состав и строение. С этими дисциплинами тесно связаны близкие к ним науки, предметом которых является происхождение горных пород. Это петрология, которая занимается вопросами происхождения кристаллических горных пород, и седиментология, изучающая закономерности накопления осадков и их преобразования в осадочные горные породы.

Вулканология – наука о деятельности вулканов, продуктах вулканических извержений, формировании вулканических горных пород. Может рассматриваться, как специфический раздел петрологии.

Стратиграфия изучает пространственные соотношения геологических тел в земной коре и последовательность их формирования во времени.

Историческая геология, используя в первую очередь данные стратиграфии, реконструирует последовательность геологических событий.

Геоморфология – наука об образовании и развитии форм рельефа. Эта дисциплина рассматривается, как принадлежащая одновременно к числу и геологических, и географических наук.

Палеонтология – наука о развитии органического мира Земли в геологическом прошлом.

С исторической геологией и палеонтологией тесно связаны такие дисциплины, как палеогеография (занимается реконструкцией географических обстановок, существовавших в геологическом прошлом) и палеоэкология (реконструирует существовавшие ранее экосистемы).

Структурная геология изучает формы залегания и взаимоотношения горнопородных тел в земной коре.

Тектоника изучает движения и деформации земной коры, общие закономерности строения и развития земной коры и Земли в целом.

Геохимия – наука о формах нахождения и процессах миграции химических элементов в природе; дисциплина занимает пограничное положение между геологическими и химическими науками.

Геофизика – изучает широкий круг вопросов, от физики Земли как планетного тела в целом и её физических полей до физических свойств горных пород и геофизических методов поисков месторождений полезных ископаемых; находится на стыке геологических и физических наук.

Сейсмология – наука о землетрясениях; занимает место на стыке тектоники и геофизики.

Металлогения (минерагения) рассматривает вопросы генезиса полезных ископаемых и закономерности их распределения в земной коре.

Гидрогеология – наука о подземных водах; находится на стыке геологии с гидрологией.

Инженерная геология – прикладная дисциплина, изучающая свойства горных пород и грунтов, имеющих значение для строительства и других видов инженерно-технической деятельности человека.

Новым направлением в геологических науках является сравнительная планетология, которая изучает геологическое строение и геологические процессы на различных планетных телах путём их сравнительного анализа.

Специфика методологии геологических наук.

1. Сложной многоуровневой структурой объекта исследования. 2. Малыми скоростями большинства геологических процессов, в результате чего… 3. Недоступностью для непосредственного изучения процессов, происходящих на больших глубинах, а также протекавших в…

История развития геологии.

В истории развития геологических наук можно выделить несколько качественно различных этапов. Первичное накопление геологических знаний продолжалось в течение древности и… Первый этап развития геологии – обособление её в самостоятельный раздел науки – приходится на XVII-XVIII вв. В это…

Место геологии в системе наук.

Развитие математики, в особенности совершенствование прикладного математического аппарата, позволяет всё более и более широко применять в… Необходимость учёта влияния геологических факторов на условия жизни человека… Прикладная роль геологии реализуется и в её тесной связи с техническими науками (примерами такой связи являются…

Значение геологии.

В вопросе о значении геологической науки можно выделить два основных аспекта. Первый аспект – теоретический, важность которого трудно переоценить.… Второй аспект – вопрос о практической отдаче. И тут геологические знания… 1. Поиски месторождений полезных ископаемых, без открытия которых невозможно развитие минерально-сырьевой базы…

ЛЕКЦИЯ 1.2. ЗЕМЛЯ В КОСМИЧЕСКОМ ПРОСТРАНСТВЕ

Земля в составе солнечной системы

 

Строение Солнечной системы.

Основной компонент Солнечной системы – Солнце. Во-первых, на долю Солнца приходится 99,87% общей массы Солнечной системы. Поэтому, в соответствии с… Планеты – второй по значимости компонент в Солнечной системе. Это космические… Астероидами называют планетные тела небольших размеров. Основная их часть обращается вокруг Солнца по близким друг к…

Представления о происхождении Солнечной системы.

Основная трудность, которую не смогли преодолеть ни И. Кант, ни П. Лаплас, ни их сторонники – несоответствие между моментами вращения Солнца и… 2. Гипотезы образования планетной системы как случайного события: - гипотеза Бюффона (планеты образовались в результате выброса солнечного вещества от падения на Солнце кометы);

Значение изучения метеоритов и других планет для познания закономерностей развития Земли и общих законов формирования и развития планет.

Метеориты (небольшие космические тела, падающие на поверхность нашей планеты) – важный объект исследования, изучение которого позволяет пролить свет… Средний химический состав метеоритов идентичен химическому составу условной… Типы метеоритов:

Земля как планета.

Земля – третья (по удалению от Солнца) планета Солнечной системы. О её размерах, плотности сказано выше.

Фигура Земли – неправильное сфероидальное тело, называемое геоидом. Геоид ограничивается поверхностью уровня моря, мысленно продолжаемой под материками. Внешняя газовая оболочка при определении формы геоида не учитывается, так как не имеет резко выраженной границы с окружающим космическим пространством. Теоретическая геометрическая модель формы Земли как планетного тела – эллипсоид вращения – с реальной формой геоида совпадает лишь приблизительно. Отклонения формы геоида от эллипсоида вращения связаны с проявлениями глубинных тектонических процессов, распределение которых в объёме планеты неравномерно. Вероятно, именно форма эллипсоида вращения является усреднённой идеализированной формой Земли в её геологической истории, а все частные отклонения от этой формы возникают и исчезают в ходе тектонических движений.

 

Физические поля Земли.

Магнитосфера резко асимметрична. Она «сжата» в направлении от Земли к Солнцу, и вытянута в противоположном направлении. В направлении Солнца она… Поле в целом дипольное (т.е., имеются два полюса – северный и южный), но есть… Магнитное поле имеется не у всех планет. Следовательно, природа земного магнетизма нуждается в особом объяснении.…

Источники знаний о глубинном строении Земли.

Непосредственное наблюдение земных недр возможно только до глубин около десятка километров. Таков порядок глубин, достигнутых при бурении самых… Тем не менее, прямые данные о вещественном составе возможны для глубин до… Для исследования ещё больших глубин возможны только косвенные методы:

Внутреннее строение Земли.

Глубинные геосферы: 1. Земная кора – внешняя из твёрдых оболочек. Распространена до глубин от 5-10… 2. Мантия расположена ниже земной коры, до глубины 2900 км. Плотность вещества в пределах мантии изменяется от 3,64…

ЛЕКЦИЯ 1.3. ВЕЩЕСТВО ЗЕМНОЙ КОРЫ

 

Химический состав земной коры

Очередная тема нашего курса – вещественный состав земной коры. Из всех геосфер, изучение которых является предметом геологии, первостепенное внимание уделяется именно земной коре, как объекту, непосредственно доступному для наблюдения. И один из основных аспектов изучения земной коры – исследование её вещественного состава. Вещество, слагающее эту оболочку, весьма разнообразно. Но всё оно, в конечном счёте, построено из ограниченного набора «кирпичиков» – химических элементов. Поэтому знакомство с веществом земной коры целесообразно начать с рассмотрения её химического состава. Изучение химизма химического состава земной коры и других геосфер, закономерностей распределения в них химических элементов и их миграции (перемещения) в природе является предметом одной из важнейших геологических наук – геохимии.

 

Распространённость химических элементов в земной коре.

В составе земной коры роль макроэлементов играют следующие: O (47%), Si (29,5%), Al (8,05%), Fe (4,65%), Ca (2,96%), Na (2,50%), K… Из-за явной ведущей роли кислорода в земной коре известный норвежский геохимик В.М. Гольдшмидт назвал эту оболочку…

Минералы и горные породы

Минералы.

Минерал определяется как химически и физически обособленный в пространстве неорганический продукт природной физико-химической реакции, находящийся в… Твёрдые природные вещества, не имеющие кристаллической структуры (аморфные)… Принадлежность минерала к конкретному минеральному виду и все его свойства определяются двумя параметрами: его…

Минеральные агрегаты.

Среди минеральных агрегатов резко преобладают зернистые агрегаты, в которых тесно срослось множество кристаллов. Так как кристаллы в таких агрегатах… Среди прочих минеральных агрегатов наиболее распространены: Друзы – незакономерные сростки кристаллов, прикрепленных одним концом к общему основанию, благодаря чему у них хорошо…

Физические свойства минералов.

Индивидуальность минерала определяется, как было сказано, его химическим составом и строением кристаллической решётки. А проявляется она в… Физическими свойствами минералов называются те, которые проявляются в их… Прозрачность – способность минерала пропускать свет. В зависимости от степени прозрачности все минералы делятся на 3…

Классификация минералов.

Так как свойства минералов зависят от их химического состава и кристаллической структуры, то классификация минералов основана на этих характеристиках. Классы минералов выделяют по их химическому составу, в соответствии с классами химических соединений. Классы, представленные большим числом минеральных видов с разнообразным кристаллическим строением, подразделяются на подклассы, различаемые по типу структуры кристаллической решётки. Наибольшей распространённостью в природе пользуются минералы следующих классов:

1. Самородные элементы – наиболее простые. К ним относятся минералы, каждый их которых сложен атомами какого-либо одного химического элемента. Примерами являются графит, алмаз (модификации углерода), сера, самородные металлы (золото, медь, серебро, платина и др.).

2. Галогениды – это соединения галогенов (Cl, F, Br, J) со щелочными и щелочноземельными элементами. Наибольшим распространением среди них пользуются хлоридные и фторидные соединения. К их числу относятся галит, сильвин, флюорит.

3. Сульфиды – сернистые соединения металлов и полуметаллов. Химически это соли сероводородной кислоты. Примеры – пирит, халькопирит, галенит, молибденит, антимонит, киноварь.

4. Оксиды и гидрооксиды. Данный тип включает соединения металлов и металлоидов с кислородом и гидроксильной группой (ОН)-. К их числу относится кварц и множество его разновидностей (горный хрусталь, аметист, халцедон и т.д.), а также корунд, магнетит, гематит и др.

5. Сульфаты – это соли серной кислоты (Н2SO4). Самые распространённые – гипс, ангидрит, барит.

6. Карбонаты представляют собой соли угольной кислоты (Н2СО3). Самый распространённый минерал этого класса – кальцит; из примеров можно отметить доломит, магнезит, сидерит, малахит, азурит.

7. Фосфаты – соли фосфорной кислоты. Из них самым широким распространением пользуется апатит.

8. Силикаты представляют собой с химической точки зрения природные соли кремниевой кислоты (H4SiO4). Это наиболее распространённый в природе класс минералов. Химический состав силикатов сложный и непостоянный. Строение кристаллической решётки силикатов может быть весьма различным, что обуславливает чрезвычайное разнообразие их свойств. В связи с этим практикуется разделение класса силикатов на подклассы, различающиеся типом кристаллической структуры. К числу силикатов относятся такие группы минералов, как полевые шпаты, слюды, пироксены, амфиболы, гранаты, глинистые минералы и многие другие.

Кроме этого, в природе встречаются минералы, являющиеся представителями иных классов. К ним относятся нитраты, бораты, хроматы, вольфраматы, арсенаты, ванадаты и т.д.

 

Горные породы.

Минералы встречаются в природе, как правило, не по отдельности, а в составе закономерно построенных агрегатов – горных пород. Горной породой… По минеральному составу горные породы могут быть мономинеральными и… Строение горных пород характеризуется двумя понятиями: структура и текстура.

Классификации горных пород.

Основные структурно-текстурные характеристики горной породы зависят от способа и от условий её образования. Во многих случаях этим же определяется и минеральный состав горных пород. Поэтому в основу классификации горных пород положен генетический принцип (подразделение их по происхождению).

По происхождению горные породы можно разделить на 3 основные группы:

1. осадочные, образующиеся на поверхности Земли в результате экзогенных процессов;

2. магматические, образующиеся в результате застывания магматических расплавов или накопления твёрдых продуктов вулканической деятельности;

3. метаморфические, образующиеся в результате преобразования ранее существовавших осадочных и магматических пород (в результате воздействия температуры, давления, химически активных веществ).

Более детальное подразделение осуществляется в каждой из этих групп по различным признакам. При этом на разных иерархических уровнях классификаций могут учитываться конкретный механизм и условия образования породы, их химический и минеральный состав, структурные и текстурные характеристики.

 

Магматические горные породы.

Как показывает само название, магматические породы образуются в результате кристаллизации (застывания) магмы или лавы. Магма может застывать на… Во втором случае породы не всегда успевают полностью закристаллизоваться, и в… Часть продуктов вулканических выбросов состоит из твердых или полурасплавленных раздробленных продуктов извержений…

Осадочные породы.

Подразделяют осадочные породы по их происхождению на три большие группы: обломочные (терригенные) – механические осадки, химические (хемогенные) –… Терригенные породы – продукты механического разрушения ранее образованных… Таблица 4

Метаморфические горные породы.

Метаморфические породы можно разделить по условиям образования, т.е. видам метаморфизма и масштабам его проявления. Наибольшее распространение имеют… Классификация метаморфических горных пород строится в соответствии с… Текстуры метаморфических пород подразделяются на унаследованные (отражающие неравномерность распределения компонентов…

ЛЕКЦИЯ 1.4. ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ ХРОНОЛОГИЯ

К тому же, из всей геологической истории Земли лишь ничтожная часть – последние миллионы лет – разворачивалась при существовании человека как… Таким образом, промежутки времени, которыми оперируют в геологических науках,…  

Относительная геохронология.

Первый закон стратиграфии называется законом Стенона (по имени сформулировавшего этот закон работавшего в Италии датского геолога XVII в. Н.… Второй закон стратиграфии, он же закон Смита (по имени английского геолога У.… В применении палеонтологического метода для решения задач геологической хронологии существует ряд особенностей,…

Стратиграфические шкалы.

На основе результатов стратиграфических исследований составляются стратиграфические шкалы, которые являются основой построений в области… Местные шкалы составляются для отдельных небольших районов и в наибольшей мере… Региональные шкалы составляются на основе увязки (корреляции) всех местных шкал в пределах какого-либо крупного…

Абсолютная (радиоизотопная) геохронология.

Методы абсолютной геохронологии основаны на явлении радиоактивного распада – способности некоторых изотопов химических элементов самопроизвольно… Скорость распада радиоактивного изотопа характеризуется периодом его… В настоящее время используются различные методы изотопной геохронологии, основанные на определениях содержаний…

Геохронологические шкалы.

 

На основе данных изотопной геохронологии могут быть количественно определены возраста границ подразделений общей стратиграфической шкалы и иных шкал, рассчитана продолжительность хронологических подразделений (акронов, эонов, эр, периодов и т.д.). Такая стратиграфическая шкала, дополненная изотопно-геохронологическими данными, называется геохронологической шкалой. Датировки основных рубежей общей геохронологической шкалы приведены в таблице ???.

Палеомагнитный метод.

Применение палеомагнитных методов определения возраста основано на явлении остаточной намагниченности горных пород. Все частицы магнитных минералов,… Установлено, что в геологическом прошлом, в результате движений литосферных… Дополнительно помогают при определении возраста палеомагнитным методом инверсии геомагнитного поля. Установлено, что в…

ЛЕКЦИЯ 1.5.1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ГЕОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ.

ТЕКТОНИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ

Общая характеристика геологических процессов.

Как вытекает из предыдущих лекций, вещество, которым сложена земная кора (а также и другие геосферы), не пребывает в неизменном и неподвижном… Геологические процессы подразделяются на две группы: эндогенные и экзогенные.… К эндогенным геологическим процессам относятся те, источником которых является внутренняя энергия Земли. К их числу…

Экзогенные процессы.

1. Выветривание (разрушение горных пород под воздействием разнообразных экзогенных факторов). 2. Денудация (снос, удаление продуктов разрушения с места их образования). 3. Транспортировка (перенос продуктов разрушения на другое место). Одновременно с транспортировкой, как правило,…

Импактные процессы.

 

Особую категорию экзогенных геологических процессов представляют импактные (ударные) процессы. Они вызываются падением на поверхность Земли космических тел относительно крупных размеров (крупных метеоритов, астероидов, возможно ядер комет). Результатом этих процессов является образование специфических геологических структур и форм рельефа – метеоритных кратеров, а также своеобразных горных пород – импактитов. Самой характерной чертой импактитов является наличие минералов, образующихся в условиях сверхвысоких давлений, развивающихся в момент ударного воздействия. Проявления импактных процессов исключительно редки и их подробное рассмотрение в программу курса не входит.

 

Тектонические процессы.

 

Тектонические процессы – это разнообразные движения твёрдых масс литосферы и мантии Земли, протекающие благодаря действию внутренней энергии Земли. Эти процессы не могут наблюдаться в полном объёме, так как протекают в среднем с очень низкими скоростями (порядок – не более сантиметров в год) и растягиваются на огромные промежутки времени. Поэтому прямому наблюдению доступны лишь отдельные эпизоды тектонических движений, а судить об общем ходе такого процесса можно лишь по его результатам.

Вертикальные и горизонтальные движения.

Тектонические движения в земной коре по направленности подразделяются на две группы: вертикальные (или радиальные, по отношению к фигуре Земли в… Известно, что на протяжении многих веков уровень океана по отношению к… В районах, удалённых от морских берегов, такие же данные получены в результате многократных повторных геодезических…

Землетрясения.

Возможность непосредственного наблюдения тектонических движений предоставляют землетрясения. Землетрясениями называются колебательные движения… Участок, где произошла разрядка напряжений и возникло смещение, называется… Эпицентром землетрясения называется проекция очага землетрясения на земную поверхность. Чем глубже расположен очаг,…

Тектонические дислокации.

В наибольшей мере судить о тектонических движениях позволяют разнообразные нарушения первичного залегания и первичных взаимоотношений горных пород,… Складчатые нарушения. Элементы складки. При складчатых нарушениях слои горных пород деформированы, формируя плавные изгибы, которые и называются складками.…

ЛЕКЦИЯ 1.5.2. МАГМАТИЗМ

Магматические процессы связаны с возникновением, эволюцией и кристаллизацией магматических расплавов. Их проявления целиком обусловлены действием… Магма – это сложный многокомпонентный раствор-расплав, образующийся при… Как мы уже знаем, и земная кора, и мантия нашей планеты в целом находятся в твёрдом состоянии. Сплошных магматических…

Состав магм.

Известные в природе магмы разнообразны по химическому составу, т.е. по набору слагающих их химических элементов и их соотношению. Химизм… - силикатные, ведущими компонентами которых являются O, Si, Al, Fe, Mg, Ca, Na… - сульфидные; ведущие компоненты – S и ионы различных металлов (Fe, Cu, Ni и др.); в результате их кристаллизации…

Подразделение магматических процессов.

 

В зависимости от условий, в которых протекает магматический процесс, магма может либо достичь земной поверхности, либо застыть на глубине. В результате обстановка, в которой проявляется магматическая деятельность, существенно различается рядом условий. Главное различие – в скорости охлаждения расплавов. На поверхности Земли этот процесс идёт значительно быстрее. Второе важное отличие – в поведении флюидной фазы. На глубине флюиды удерживаются в магме давлением, а в поверхностных условиях они практически мгновенно отделяются от расплава. Соответственно, магматические процессы на глубине и на поверхности протекают различным образом. В связи с этим магматические процессы подразделяются на:

- вулканические, протекающие на поверхности Земли или в непосредственной близости от неё;

- плутонические, связанные с кристаллизацией магмы в недрах Земли.

 

Продукты вулканической деятельности. Вулканические извержения.

Вулканизм определяется как комплекс процессов, связанных с поступлением продуктов магматической деятельности на поверхность и в атмосферу Земли.… 1. Лава – магматический расплав, излившийся на поверхность и потерявший… 2. Твёрдые продукты извержений – вулканический пепел, вулканический песок, лапилли, вулканические бомбы и глыбы,…

Морфология вулканических аппаратов.

Вулканические аппараты, возникающие в местах извержений, могут иметь различную форму и строение, что определяется механизмом извержений и условиями,… 1. Вулканы трещинного типа формируются, как правило, в зонах растяжения земной… 2. Вулканы центрального типа характеризуются наличием субцилиндрического канала, по которому продукты извержения…

Географическое распределение вулканов.

Вулканы на Земле распределяются неравномерно. Одни области совершенно лишены вулканов, другие ими насыщены. Больше всего вулканов сосредоточено на…   Кристаллизация магм в плутоническом процессе.

Эволюция магматических расплавов.

В ходе глубинных магматических процессов состав магматических расплавов непрерывно изменяется. Это связано с тем, что магмы могут разделяться и… Дифференциацией магмы называется разделение первичного магматического расплава… 1. Ликвация – разделение расплава на две несмесимые жидкости, одна из которых, имеющая меньшую плотность, будет…

Причины разнообразия магм и магматических пород.

Результатом рассмотренных нами процессов эволюции магматических расплавов является формирование магм, различных по химическому составу и,… Как правило, при образовании магм не вся масса плавящейся горной породы… Таким образом, разнообразие природных магм является результатом совокупного действия весьма различных факторов, а…

Формы залегания магматических пород.

Горные породы магматического происхождения слагают геологические тела различной морфологии. При этом формы тел, формируемых при вулканических и при… При застывании магматических расплавов на поверхности образуются: - лавовые потоки – уплощённые тела языковидной формы, образуемые лавой, стекающей по склонам вулканических построек; …

ЛЕКЦИЯ 1.5.3. ПОСТМАГМАТИЧЕСКИЕ И МЕТАМОРФИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ

Постмагматические процессы.

К этой категории относятся эндогенные геологические процессы, связанные с деятельностью флюидов, которые отделяются от магматических расплавов. При… Пневматолитовыми (от греческого «пневма» – газ) называются эндогенные… Гидротермальный процесс сменяет пегматитовый, когда температура опускается ниже критической точки воды (375ºС). С…

Метаморфические процессы.

Условия проявления и классификация метаморфических процессов.   В зависимости от того, в каком направлении при этом меняется температура, метаморфизм подразделяется на прогрессивный…

Импактный «метаморфизм».

Слово «метаморфизм» здесь не случайно заключено в кавычки. Вы помните, что в определении метаморфизма четко указывается, что он относится к числу… В современном «Петрографическом кодексе» импактные породы рассматриваются как…  

ЛЕКЦИЯ 1.6.1. ВЫВЕТРИВАНИЕ

Сущность выветривания.

Выветривание – это процесс разрушения и изменения горных пород и минералов на земной поверхности и вблизи от неё под влиянием солнечной радиации,… Сущность процессов выветривания не ограничивается одним лишь распадом… При этом происходит аккумуляция солнечной энергии, затрачиваемой на создание новых более энергоёмких кристаллических…

Агенты и типы выветривания.

Агентами выветривания называют определённые вещества, объекты и явления, воздействие которых на горные породы приводит к разрушению последних. К их… - солнечная радиация; - вода;

Физическое выветривание.

Ведущий агент, вызывающий физическое выветривание – солнечная радиация. Основной фактор – температурные колебания, возникающие в результате её… Дополнительное воздействие оказывает появление на скалах растений. Их корни… Процессы физического выветривания горных пород распространяются на относительно небольшую глубину – до 20-30 метров.…

Химическое выветривание.

Данный тип выветривания является результатом химических взаимодействий горных пород с атмосферными газами, водой и растворёнными в ней веществами.… При химическом выветривании осуществляются разнообразные типы химических… Окисление – образование кислородных соединений, переход низковалентных закисных соединений в высоковалентные…

Органическое выветривание.

Механизм влияния живых организмов на процессы выветривания чрезвычайно многообразен. Помимо отмеченного выше механического воздействия корней… - воздействие на горные породы выделяемых растениями органических кислот; - влияние выделительной деятельности животных;

Коры выветривания.

Под корой выветривания понимается совокупность продуктов выветривания, залегающих на месте своего образования или незначительно перемещённых. Морфология кор выветривания. По форме залегания коры выветривания подразделяются на площадные, линейные и инфильтрационные.

Процессы выветривания и почвообразование.

Значимость выветривания для формирования почв трудно переоценить. Если бы на Земле не было процессов выветривания – не было бы и такого важнейшего… Ход такого процесса в современных скалистых пустынях описан А.И. Перельманом.… Там, где процессы выветривания идут более интенсивно и накапливаются в больших количествах, большее развитие получают…

ЛЕКЦИЯ 1.6.2. ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ ВЕТРА

Три очередных звена из цикла экзогенных процессов – денудацию, транспортировку и осадконакопление – будет целесообразно рассмотреть совместно, так… Одним из ведущих агентов, обеспечивающих денудацию, транспортировку и…  

Эоловая денудация.

Ведущим денудационным процессом, связанным с деятельностью ветра, является дефляция (в буквальном переводе с латинского языка – выдувание). Этим… В пустынных ландшафтах ветер является практически единственным агентом… В условиях более влажного климата дефляционные процессы могут проявиться в любых местах, где произошло нарушение…

Эоловая транспортировка.

Обычный ветер обладает способностью транспортировать пылеватые частицы и песок. При наиболее сильных ветрах возможен ограниченный перенос гравия и… Воздушные потоки, переносящие большое количество пылеватых частиц, называются… В различных природных условиях пыльные бури переносят частицы разного вещественного состава. В зависимости от этого…

Эоловая седиментация.

Выделяется два типа эоловых отложений: 1. Эоловые пески. В основном сложены мелкозернистым песчаным материалом,… 2. Лёссы и лёссовидные отложения представляют собой плотные, спрессованные массы принесённых ветром пылеватых частиц.…

Эоловые формы рельефа.

Наряду с названными выше денудационными формами эолового рельефа (дефляционными котловинами, «каменными грибами», котлами выдувания) широким… 1. Барханы – изогнутые в плане (подковообразные) песчаные холмы, всегда… 2. Барханные цепи образуются последовательностью одинаково ориентированных барханов.

ЛЕКЦИЯ 1.6.3. ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ ПОВЕРХНОСТНЫХ ТЕКУЧИХ ВОД

В условиях географической оболочки Земли ведущая роль среди всех агентов, обеспечивающих денудацию, транспортировку и седиментацию, принадлежит воде в различных формах. На поверхности суши ведущая роль в рассматриваемых процессах принадлежит поверхностным водотокам, в первую очередь водотокам постоянным. Главное место среди постоянных поверхностных водотоков занимают реки.

 

Геологическая деятельность рек.

 

Река определяется как поверхностный водоток значительных размеров, питающийся преимущественно атмосферными осадками со своего водосбора и имеющий чётко выраженное русло, сформированное самим потоком. К рекам обычно относят водотоки с площадью бассейна не менее 50 км2. Водотоки меньшего размера называют ручьями. Гидрологический режим и геологическая деятельность рек и ручьёв качественно аналогичны, и принципиально различаются лишь масштабами.

 

Эрозионная деятельность рек.

Любой водный поток производит работу по разрушению горных пород и продуктов их выветривания. Эта деятельность называется эрозионной. Эрозия – размыв рыхлого материала и скальных горных пород текучими водами.…  

Транспортировка материала.

Перенос материала водными потоками осуществляется в двух формах: в виде обломочных частиц и в растворах. Обломочный перенос может осуществляться тремя способами: волочением по дну, во… Совокупность переносимых обломочных наносов называется твёрдым стоком реки. Масштабы такого стока бывают очень…

Обработка и сортировка транспортируемого материала.

Обломочный материал, переносимый реками, постепенно окатывается, измельчается и истирается. Окатывание заключается в сглаживании всех острых углов,… В процессе транспортировки происходит и постоянная сортировка переносимого… Сортировка по размеру играет ведущую роль и осуществляется благодаря изменениям скорости течения реки по направлению…

Аккумуляция.

Аккумуляция материала, переносимого в обломочной форме, осуществляется там, где энергия потока становится недостаточной для его транспортировки.… Отложения, накапливающиеся в речных долинах в результате деятельности речных… Русловой аллювий накапливается непосредственно в русле реки. Он слагается частицами в целом более крупных размеров.…

Строение и развитие речных долин.

 

Формирование и развитие речных долин как специфической формы рельефа является результатом сочетания действия эрозионных и аккумулятивных процессов. При этом первичными являются процессы эрозии, но по мере развития долины всё более существенным становится значение аккумулятивной деятельности.

 

Морфология речных долин.

Речные долины имеют характерные морфологические особенности как в продольном, так и в поперечном направлениях, что можно выявить при рассмотрении… Продольный профиль реки определяется как график изменения отметок дна и водной… В поперечном профиле любой речной долины выделяют дно долины и её склоны. В пределах дна (ложа) долины находятся русло…

Развитие речных долин.

В развитии речных долин проявлены чётко выраженные направленность и стадийность. Ю.А. Бибибин выделяет 4 фазы, последовательно сменяющие друг друга… 1. Фаза глубинной эрозии. Понижение базиса эрозии приводит к тому, что река… 2. Фаза боковой эрозии постепенно сменяет фазу донной эрозии по мере того, как продольный профиль реки начинает…

Геологическая деятельность временных потоков.

Временные потоки отличаются от рек непостоянством, эпизодичностью своего функционирования. Такие потоки формируются после сильных дождей или во… Различают два типа временных потоков: собственно водные потоки и грязевые…  

Формы рельефа.

Среди форм рельефа, образующихся в результате деятельности временных потоков, имеются как эрозионные (образующиеся в результате эрозионных… В условиях слабо расчленённого рельефа промоина, развиваясь, превращается в… Если же, в процессе углубления оврага, достигается уровень грунтовых вод, на дне его появляется постоянный водоток. В…

Транспортировка и седиментация.

Механизм транспортировки материала временными потоками отличается от речного только одним – кратковременностью процесса. Но уже этого отличия… Седиментация при действии временных потоков также протекает иначе. Обычно весь… Поэтому отложения временных водотоков – пролювий – в основных своих чертах отличны от аллювиальных. Характерными…

ЛЕКЦИЯ 1.6.4. ПОДЗЕМНЫЕ ВОДЫ И ИХ ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ

Подземные воды участвуют в общем круговороте воды, но с различной интенсивностью. Выделяют зоны: - свободного водообмена (верхнюю) – большей частью пресные; - замедленного водообмена (среднюю) – минерализованные;

Водопроницаемость горных пород и грунтов.

 

Распространение вод в толще земной коры в очень большой мере зависит от водопроницаемости горных пород и грунтов. Этим термином обозначается способность их пропускать воду. Горные породы и грунты делятся на водопроницаемые (например, пески, галечники, сильно трещиноватые и кавернозные горные породы), полупроницаемые (глинистые пески, лёссы) и водонепроницаемые (глины, кристаллические породы вне зон дробления и трещиноватости). Водопроницаемость зависит от наличия, характера и размеров пустот. Эти характеристики с течением времени могут изменяться, что оказывает влияние на ход гидрологических процессов.

 

Химизм подземных вод.

Химический состав подземных вод зависит от сочетания различных факторов: - химических процессов в почвах, через которые просачиваются метеорные воды (в… - растворения минеральных веществ грунтов и горных пород;

Происхождение подземных вод.

 

Источники поступления вод в толщу земной коры бывают различны. В зависимости от конкретной природной ситуации ведущая роль может принадлежать одному из следующих процессов:

1. Инфильтрация (просачивание на глубину) атмосферных осадков и поверхностных вод.

2. Конденсация водяных паров.

3. Накопление воды в донных осадках поверхностных водоёмов. Если водоём заполняется осадками и прекращает своё существование, а потом перекрывается более молодыми отложениями, содержащиеся в его донных осадках воды становятся подземными.

4. Поступление глубинных (ювенильных) вод, происхождение которых связано с магматическими и метаморфическими процессами.

 

Режим подземных вод.

Режим подземных вод весьма разнообразен в зависимости от источников питания и условий их залегания. По основным особенностям режима выделяется 5… 1. Воды зоны аэрации (почвенные и болотные воды, а также верховодка –… 2. Грунтовые воды – залегают на первом от поверхности водоупорном горизонте. Эти воды безнапорны, т.е. имеют свободный…

Геологическая деятельность подземных вод.

 

Геологическая деятельность подземных вод заключается главным образом в процессах растворения ими вещества минералов и горных пород, его переноса в растворённой форме и переотложения. Кроме того, подземными водами могут переноситься и мелкие взвешенные частицы (глинистые, алевритовые). Отложение минеральных веществ, переносимых в растворённой форме, происходит преимущественно на геохимических барьерах (участках, где резко изменяются химические, термодинамические или иные условия, влияющие на растворимость тех или иных веществ). Такие барьеры могут возникать и на путях движения подземных вод внутри земной коры, и в местах их выхода на поверхность. В последнем случае в местах функционирования источников может наблюдаться отложение известковых туфов и иных минеральных образований. Но в целом при деятельности подземных вод процессы растворения минеральных веществ существенно преобладают над их осаждением.

 

Карстовые процессы.

Наиболее масштабные проявления геологической деятельности подземных вод связаны с карстовыми процессами. Карстом называется процесс растворения… Подвергаться практически полному растворению подземными водами способны горные…  

Суффозионные процессы.

В некоторых случаях (в тонкообломочных терригенных породах с карбонатным или гипсовым цементом) возможно развитие смешанных карстово-суффозионных…  

ЛЕКЦИЯ 1.6.5. ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ ОЗЕР И БОЛОТ

Озёра – это естественные водоёмы суши с замедленным водообменном. Морфологически они представляют собой замкнутые впадины на поверхности суши, заполненные водой. Образование озера происходит при двух условиях. Во-первых, при наличии на поверхности суши естественной котловины, то есть замкнутого понижения. Во-вторых, возможности накопления в нём воды, для чего суммарный приток воды должен превышать её потери на сток и испарение.

 

Классификация озёр.

 

Озёра подразделяются по размеру, степени постоянства, происхождению озёрных котловин, характеру водообмена, минерализации вод, условиям питания водных организмов и другим признакам.

По размеру озёра подразделяют на очень большие (площадью более 1000 км2), большие (100-1000 км2), средние (10-100 км2) и малые (менее 10 км2).

По степени постоянства выделяют озёра постоянные и временные (заполняемые водой лишь во влажное время года).

По происхождению озёрные котловины подразделяются на:

1. Тектонические, формирование которых обусловлено опусканием крупных блоков земной коры при тектонических движениях. Наиболее типичные озёрные котловины тектонического происхождения, приуроченные к зонам рифтов – узких протяжённых расколов земной коры. Для них характерны большая глубина и удлинённая в плане форма.

2. Вулканические, приуроченные к кратерам потухших вулканов или кальдерам (провалам, образовавшимся в результате крупных взрывных вулканических извержений).

3. Метеоритные, образовавшиеся в импактных кратерах, на месте падения крупных метеоритов.

4. Ледниковые, среди которых встречаются две разновидности: котловины выпахивания или впадины между аккумулятивными холмами ледникового происхождения – моренными холмами, камами.

5. Эоловые, представляющие собой котловины выдувания.

6. Карстовые и суффозионные котловины образуются в местах провалов и просадок, вызванных деятельностью подземных вод.

7. Термокарстовые – образуются в результате протаивания и просадок многолетнемёрзлых грунтов.

8. Водноэрозионные – образуются в результате деятельности рек. К ним относятся старицы и небольшие замкнутые понижения на поймах.

9. Подпрудные озёра формируются в тех случаях, когда русло какого-либо постоянного водотока перегораживается обвалом, конусом выноса, продуктами вулканической деятельности и т.д. Такие озёра обычно являются проточными, представляя собой расширения в русле реки или ручья с очень замедленным течением.

10. Органогенные или болотные котловины образуются в пределах болот в результате неравномерной аккумуляции органогенного материала на различных участках болота.

По характеру водообмена озёра подразделяют на сточные (сбрасывающие часть воды в вытекающую реку) и бессточные. Особой разновидностью сточных озёр являются проточные, сформированные по течению одной реки.

Минерализация озёрных вод изменяется в очень широком диапазоне. В зависимости от величины минерализации озёра подразделяются на пресные (до 1 г/л, по некоторым классификациям – до 3 или даже 5 г/л), солоноватые (до 10 или до 25 г/л) и солёные. Пресные озёра типичны для зон влажного климата, где обеспечивается приток больших объёмов слабо минерализованных вод за счёт атмосферных осадков. Повышенная минерализация свойственна озёрам аридных (засушливых) областей и обычно обусловлена преобладанием процессов испарения, что и приводит к повышению концентрации солей. Солёность озёрных вод дополнительно возрастает в тех случаях, когда озёрная котловина сформирована в области развития соляных горных пород (озеро Тус в Хакасии) или же в неё осуществляется приток ювенильных подземных вод с высокой минерализацией (Мёртвое Море на Ближнем Востоке).

По анионному составу растворённых солей различаются озёра хлоридные (Cl-), сульфатные (SO42-) и гидрокарбонатные (НСО3-). Озёра разных природных зон характеризуются различным солевым составом. Для тундровых и лесных озёр характерно преобладание гидрокарбонат-иона; для степной зоны наиболее типичны сульфатно-гидрокарбонатные озёра, а для самых сухих степей и пустынь – хлоридные. Ведущими анионами озёрных вод, как и в других водах суши, являются Ca, Mg и Na.

Кроме растворённых солей, озёрные воды могут содержать разнообразные вещества биогенного происхождения, а также газы. Биогенные вещества поступают в озёра со стоком поверхностных и подземных вод, а также образуются непосредственно в них в результате жизнедеятельности водных организмов и их разложения. Из газов ведущим обычно является кислород, поступающий из атмосферы и являющийся продуктом фотосинтеза водных растений. Он используется водными организмами для дыхания, а избыток его может выделяться в атмосферу. Углекислый газ (СО2) поступает в озёрные воды как продукт жизнедеятельности водных организмов. В наибольшей мере его концентрация увеличивается зимой, когда поступление кислорода ограничено, а на глубине – в любые периоды, когда процессы вертикального перемешивания не проявлены. Сероводород может формироваться в придонных частях озёр в результате разложения органических веществ серобактериями при отсутствии свободного кислорода. Обязательное условие для образования сероводорода – наличие источника серы, роль которого играют сульфат-ионы, имеющиеся в составе озёрных вод. Поэтому развитие процессов сероводородного заражения наиболее типично для донных илов сульфатных или сульфатно-карбонатных озёр степной зоны.

 

Гидробиологические особенности озёр.

Подавляющее большинство озёр в той или иной мере заселены водными организмами. Их биологическая деятельность и разложение их остатков существенно… Биологическая продуктивность озёр (ежегодное производство биомассы на единицу… 1. Олиготрофные. Это озёра с малым количеством питательных веществ и, соответственно, с малой биологической…

Геологическая деятельность озёр.

Геологическая деятельность озёр заключается в разрушении берегов, транспортировке и обработке поступающего с берегов и приносимого реками… Абразия. Абразией называется разрушение берегов водоёмов в результате волноприбойной деятельности. Абразия по берегам озёр…

Обработка и сортировка обломочного материала.

 

Обломочный материал, поступающий в озеро в результате абразии и приносимый впадающими в него водотоками, подвергается обработке и сортировке в прибрежной зоне озера. Агентом этих процессов является та же волноприбойная деятельность. При волнении обломки у берега подвергаются постоянному перекатыванию по дну: нагонная волна смещает их к берегу, возвратный ток воды – обратно вглубь озера. Трение обломков друг о друга приводит к их окатыванию и постепенному истиранию.

Одновременно происходит и сортировка обломков. Обратный (от берега) сток воды при волнении осуществляется в придонной части водоёма. Энергия этого возвратного течения максимальна у берегов и постепенно снижается по мере движения воды вглубь озера. В результате происходит разделение обломков по размеру: более тонкий материал уносится вглубь озера, а относительно грубый остаётся ближе к берегу.

 

Озёрная седиментация.

Озёра, за исключением проточных, играют роль наиболее значимых конечных водоёмов стока на континентах. Здесь аккумулируются большие объёмы… Терригенные озёрные отложения представлены илами, песками, галечниками. В их… Хемогенные отложения формируются в озёрах двумя путями. Первый, и самый значимый – это осадконакопление в солёных…

Болота и их геологическая деятельность.

Но даже при этом подходе генетическое единство заболоченных земель и «настоящих» торфяных болот под сомнение не ставится. Потому, что на любых…  

Происхождение болот.

Болота возникают двумя путями: - заболачивание (избыточное увлажнение) суши (преобладающий вариант); - зарастание водоёмов.

Типы болот.

По геоморфологическим признакам болота подразделяются на три типа – верховые, низинные и переходные. Верховые болота всегда имеют мощный слой торфа и выпуклую поверхность.… Низинные болотаформируются в низменных участках, главным образом по берегам рек, озёр, водохранилищ. Для них…

Геологическая деятельность болот.

Геологическая деятельность болот заключается, главным образом, в накоплении специфических болотных отложений – торфа. Торф представляет собой… В дальнейшем торф может подвергнуться углефикации. Формирование за счёт торфа… Кроме того, в болотах могут накапливаться железистые и марганцовистые осадки. Механизм их формирования тот же, что и в…

ЛЕКЦИЯ 1.6.6. ЛЕДНИКИ И ИХ ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ.

КРИОГЕННЫЕ ПРОЦЕССЫ.

СКЛОНОВЫЕ ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ

Ледниками называют естественные скопления масс движущегося льда, образующиеся на суше в результате накопления и преобразования твёрдых атмосферных… Ледники играют важную роль в водном балансе планеты и отдельных регионов. Они…  

Условия образования ледников.

Образуются и растут ледники при условии среднегодового превышения объёма поступления твёрдых (снеговых) атмосферных осадков над их убылью. Область,… Нижняя снеговая граница определяется таким сочетанием климатических условий,… Формирование ледника происходит в результате перекристаллизации снежных масс в местах накопления больших объёмов…

Геологическая деятельность ледников.

Геологическая деятельность ледников сводится к ледниковой денудации, транспортировке и отложению перемещённого материала. Её основными результатами… Денудация. Денудационная деятельность ледников называется экзарацией. Это процесс разрушения грунтов и скальных горных пород…

Водноледниковые процессы.

К этой категории относятся процессы, связанные с деятельностью талых вод ледникового происхождения. Они всегда закономерно сопряжены в пространстве… Отложения, сформированные в результате деятельности потоков талых ледниковых… - Зандры – поля слившихся между собой пологих конусов выноса ниже конечных морен. Зандры образуются в стационарную…

Мерзлотные геологические процессы.

Криолитозона.

Вместе с тем на обширных пространствах в северных частях Евразии (особенно в Сибири) и Северной Америки ниже сезонно промерзающего слоя развит… Мёрзлая зона литосферы называется криолитозоной. Площадь распространения… Характер распространения многолетнемёрзлых пород и грунтов на различных территориях не одинаков. В зависимости от него…

Типы подземных льдов и вод в криолитозоне.

Формы существования подземных льдов в криолитозоне разнообразны. Основными типами являются: - лёд-цемент, мелкие выделения которого развиты между частицами грунта или… - сегрегационные льды, слагающие небольшие гнёзда, линзочки, прослои и прожилки среди вмещающей породы;

Криогенные геологические процессы.

Для криолитозоны характерно проявление специфических геологических процессов, называемых криогенными (мерзлотными). Важнейшую роль в этих процессах… 1. Образование морозобойных трещин. Трещины возникают в холодное время года в… 2. Термокарстовые процессы связаны с таянием скоплений подземных льдов. Результатом является развитие просадок грунта…

Геологические процессы на склонах.

Основным содержанием склоновых геологических процессов является транспортировка материала вниз по склону под действием силы тяжести. Способы… Делювий – продукт плоскостного смыва обломочного материала дождевыми и талыми… Десперсий – результат перемещения обломков в осыпи. Десперсионный перенос характерен для открытых (с редким…

Оползневые процессы.

Особый тип склоновой транспортировки, осуществляемой без нарушения целостности грунтов и горных пород, представляют собой оползневые процессы. В… Образование оползней происходит при следующих условиях: - сильное насыщение грунтов и горных пород подземными водами, приводящее к ослаблению связи между твёрдыми…

ЛЕКЦИЯ 1.6.7. ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ ВОД МИРОВОГО ОКЕАНА.

ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ В БЕРЕГОВОЙ ЗОНЕ МОРЯ

Мировой океан занимает более 70% поверхности Земли. Его общая площадь – 361 млн. км2. Поэтому океан играет огромную роль и в водном режиме географической оболочки нашей планеты, и в протекающих в ней экзогенных геологических процессах. Важнейшими факторами, определяющими характер геологической деятельности океанических вод, являются их состав, физические параметры и динамика.

 

Состав океанических вод.

Одной из важнейших особенностей вод мирового океана является их повсеместно повышенная солёность (более 3 г/л). Общепринятая единица измерения… Среди растворённых в морской воде солей резко преобладает NaCl (78,3%), далее… Следует подчеркнуть, что морская вода представляет собой истинный, ионный раствор в чистом виде. Коллоидных частиц…

Физические параметры океанических вод.

К числу важных параметров, характеризующих состояние океанических вод, относится их температура. Она определяется балансом между величиной солнечной… Плотность морской воды в целом несколько возрастает с глубиной. Выделяются 4…  

Динамика вод Мирового океана.

Ход природных процессов в Мировом океане в очень большой мере определяется динамикой морских вод. В целом все океанические воды находятся в… - действием ветра; - перепадами температур и давлений;

Геологические процессы в береговой зоне моря.

Зоны морских берегов относятся к числу природных обстановок, характеризующихся наиболее активной динамикой экзогенных геологических процессов. Взаимодействие между сушей и омывающими её водами Мирового океана проявляется в разрушении берегов, обработке и переотложении продуктов разрушения, а также разнообразного материала, поставляемого сюда текучими водами из внутренних частей континентов.

 

Разрушение морских берегов.

- гидравлического удара волн; - ударного воздействия обломков горных пород, перемещаемых прибоем; - химического взаимодействия морской воды с минеральным веществом горных пород.

Обработка, транспортировка и аккумуляция обломочного материала.

Обломочный материал, поступающий в море в результате абразии, подвергается обработке и сортировке в результате той же самой волноприбойной… Но перемещение обломочного материала под действием прибойных волн может… Сортировка обломочного материала также происходит благодаря ритмичному чередованию ветрового нагона прибойной волны и…

Устья рек и их типизация.

В общем количестве материала, поступающего с суши в Мировой океан, доля продуктов абразионной деятельности моря невелика, несмотря на масштабы… Выделяется три типа устьев рек, различающихся основными особенностями своей… Дельты представляют собой наиболее распространённый тип устьев. Причина формирования дельт в том, что при впадении…

Седиментация в устьях рек.

Большая часть материала, выносимого с континента реками, как в обломочной, так и в растворённой форме, осаждается в устьях рек. Наибольший масштаб… - существенно песчаный или глинисто-алеврито-песчаный состав, иногда с… - невыдержанная слоистость;

ЛЕКЦИЯ 1.6.8. ЭКЗОГЕННЫЕ ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ ВО ВНУТРЕННИХ ОБЛАСТЯХ МИРОВОГО ОКЕАНА. ДИАГЕНЕЗ

Морфология океанического дна.

Дно Мирового океана неоднородно в геоморфологическом отношении. Здесь выделяются разнообразные формы рельефа, большей частью не имеющие аналогов в… 1. Подводные окраины континентов. Фактически представляют собой краевые части… - Шельф – непосредственно примыкающее к суше морское мелководье с глубинами от 100 до 500 м (в среднем до 200 м) и…

Биогенное осадконакопление в Мировом океане.

Как мы уже видели, основная часть материала, поступающего с суши в обломочной форме, осаждается в устьях рек. Результатом этого является господство… В связи с ведущей ролью биогенных процессов, важно учитывать неравномерность… 1. Неритовая область в целом совпадает с шельфом. Эта область характеризуется наиболее широким распространением…

Транспортировка и седиментация терригенного материала в океане.

Ведущим агентом транспортировки обломочного материала, поступающего с континента вглубь океана, являются суспензионные потоки. Они переносят… Основной объём материала, транспортируемого суспензионными потоками,… На наиболее крутых участках континентального склона возможен подводно-оползневой перенос обломочного материала. В…

Хемогенная седиментация в океане.

Процессы хемогенного осадконакопления проявлены в Мировом океане локально. Но для некоторых участков они достаточно характерны, и их проявления… Карбонатная хемогенная седиментация возможна в некоторых участках шельфа, а… Хемогенные фосфориты (осадки фосфатного состава) могут накапливаться на внешней окраине шельфа на участках апвеллинга…

Накопление вулканогенно-обломочного материала на дне океана.

 

Ещё один компонент, который может играть важную роль в составе донных океанических осадков – это пирокластический (вулканогенно-обломочный) материал. Он представлен вулканическим пеплом и другими продуктами эксплозивных (взрывных) извержений надводных или подводных вулканов. Вблизи от центров вулканических извержений пирокластический материал может слагать основную часть объёма донных осадков. На удалении он в различных пропорциях смешивается с осадочным материалом иного происхождения.

 

Полигенные глубоководные отложения.

Полигенными называются отложения, которые сложены материалом, поступившим из различных источников и осаждённым разными способами. Для глубоководных,…  

Зональность осадконакопления в океанах.

Распределение разнообразных седиментационных процессов на дне Мирового океана имеет зональный характер. При этом проявлено несколько типов… 1. Климатическая зональность имеет широтный характер. Распределение её… 2. Вертикальная зональность в наибольшей мере проявлена в распределении биогенных осадков. Ей подчинено распределение…

Диагегез.

- статическая нагрузка перекрывающих отложений; - циркуляция водных растворов; - деятельность микроорганизмов;

ЛЕКЦИЯ 1.7. СТРУКТУРНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ ЗЕМНОЙ КОРЫ КОНТИНЕНТОВ И ОКЕАНОВ

Основные глобальные структуры Земли.

Поверхность Земли разделяется на континенты и океаны. Возвышенное положение континентов и погруженное – заполненных водой океанических впадин… Океаническая кора является более тонкой и относительно проста по строению. Она… Базальтовый слой не является, строго говоря, достаточно однородным. Если его верхняя часть, действительно, сложена…

Общие сведения о тектоническом строении и развитии материков.

 

Исторически сложилось так, что геологическое строение континентов стало изучаться значительно раньше, чем геология дна океанов (просто потому, что последнее долго оставалось мало доступным для геологов). В результате первые тектонические закономерности были выявлены и наиболее детально разработаны на основе изучения геологии континентов. На этих же материалах базировались и первые тектонические теории. Поэтому и мы, следуя за ходом исторического развития научной мысли, первоначально рассмотрим закономерности строения и развития земной коры континентального типа.

Геологическое строение континентов резко неоднородно в различных их частях. В одних областях породы самого верхнего (осадочного) слоя земной коры залегают почти или совсем горизонтально, а в других они смяты в разнообразные, в том числе очень сложные складки, разбиты многочисленными разломами. К первым обычно приурочены равнины и плоскогорья, для вторых характерен горный рельеф. Первые были названы платформами, вторые – складчатыми областями.

Было установлено, что складчатые области сложены, главным образом, мощными толщами осадочных и вулканогенных образований морского происхождения. На этом основании американский геолог второй половины XIX в. Дж. Дэна высказал предположение, что накопление их должно было происходить в пределах узких и протяжённых участков земной коры, имевших на протяжении десятков миллионов лет тенденцию к устойчивому опусканию. Такие гипотетические прогибы он назвал геосинклиналями.

Учение о геосинклиналях сыграло очень важную роль в развитии представлений о формировании земной коры. Его активно развивали такие крупнейшие тектонисты, как Э. Ог, Э. Арган, Г. Штилле, Н.С. Шатский, Р.У. Ван Беммелен, Ж. Обуэн и другие. Правда, двое последних в дальнейшем отошли от «классических» представлений о развитии геосинклиналей, и даже отказались от использования термина «геосинклиналь», но их вклад в развитие теории данный факт не умаляет. Изучая складчатые области в разных районах земли, геологи установили, что в них всегда закономерно повторяются одни и те же особенности возрастных и структурных взаимоотношений горных пород различного состава и происхождения. В результате было сформировано представление, что, любая геосинклиналь проходит в своем развитии определенные стадии, каждая из которых характеризуется свойственными только для нее особенностями процессов осадконакопления, магматизма, метаморфизма, а также формирования складчатых и разрывных структур.

Начальная стадия характеризуется накоплением большого объема вулканогенных пород базальтоидного состава, большей частью зеленокаменно измененных, а также кремнистых пород, глинистых сланцев и реже – известняков (в основном слагающих рифовые постройки). С нею же связано формирование крупных тел плутонических пород ультраосновного и основного состава, которые слагают в структуре складчатых областей протяженные пояса, названные офиолитовыми.

Вторая стадия развития геосинклинали называется также инверсионной, так как в это время происходит частичное обращение (инверсия) тектонического режима: на фоне прогиба начинают формироваться отдельные поднятия. Формируются эти поднятия, главным образом, в результате активной вулканической деятельности. Однако состав вулканических пород отличается в сравнении с первой стадией большей кислотностью и отвечает преимущественно андезитовому. Вокруг поднятий идёт накопление очень своеобразных мощных толщ терригенных пород, которые отличаются характерной ритмичной (однообразно повторяемой) слоистостью. В основании каждого ритма залегают грубозернистые породы (грубозернистые песчаники, гравелиты, иногда конгломераты), а вверх по напластованию наблюдается постепенный переход к более тонкозернистым породам, вплоть до глинистых, иногда до карбонатных. Сверху такой ритм опять перекрывается грубозернистой подошвой следующего, причём с очень резкой границей, и такая картина многократно повторяется по разрезу всей толщи. Слоистость такого типа получила название градационной. В других частях геосинклинали одновременно может происходить накопление мощных толщ карбонатных пород, в том числе рифовых известняков. С этой же стадией связано внедрение разнообразных сложных по составу интрузий (габбро-плагиогранитных, диорит-гранодиоритовых, габбро-сиенитовых). На данной стадии отмечается частичная складчатая деформация осадочных и вулканогенных пород, во время которой они могут быть слабо метаморфизованы.

В дальнейшем наступает третья стадия развития геосинклинали, характеризующаяся общей инверсией (поднятием всей территории) и общей складчатостью, в результате чего и образуется складчатая область. Этот процесс сопровождается глубоким метаморфизмом значительной части осадочных и магматических пород, накопившихся на предшествующих стадиях. Там, где при этом повышение температуры оказывается достаточно значительным, начинается частичное плавление метаморфизованных пород, то есть метаморфический процесс переходит в ультраметаморфический. В результате выплавляются большие объёмы гранитной магмы, которая внедряется в вышележащие слои и формирует многочисленные гранитные интрузии. В результате складчатости земная кора на соответствующем участке резко утолщается, а в результате метаморфизма и образования гранитных расплавов формируется гранитно-метаморфический слой.

Заключительная стадия геосинклинального развития, иногда выделяемая в самостоятельный – орогенный (горообразовательный) этап, отличается нарастающими восходящими тектоническими движениями, в результате которых формируются горные поднятия и разделяющие их прогибы. В прогибах и по периферии складчатой области в целом накапливаются мощные континентальные (в меньшей мере лагунные и прибрежно-морские) толщи грубообломочных терригенных пород, образованных из продуктов разрушения горных поднятий.

Установление стадийности геосинклинального развития позволило геологам сделать важный вывод: формирование складчатой области начинается в океанических условиях на коре океанического типа, и лишь затем, в результате сложного многостадийного процесса на её территории формируется континентальная кора и она становится частью континента. Это говорит о направленном, эволюционном характере развития земной коры, сопровождающемся усложнением ее строения (континентальная кора в целом устроена сложнее океанической). Правда, некоторые геологи из числа сторонников геосинклинальной теории, выдвигали идею о возможности обратного процесса – превращения континентальной коры в океаническую. Но какими-либо достаточно достоверными геологическими наблюдениями эта идея не подкрепляется, да и с физико-химической точки зрения возможность такого процесса оспаривается специалистами.

Платформы отличаются от складчатых областей не только залеганием пород в верхних частях их разреза, но и глубинным строением, в котором выделяются два структурных этажа. Верхний этаж – чехол – образован горизонтально или полого залегающими осадочными породами (редко с участием вулканических). Нижний – фундамент – породами, находящимися в складчатом залегании, обычно метаморфизованными. Из этого можно сделать вывод, что платформы образовались на месте бывших складчатых областей. Представить этот процесс можно следующим образом. После завершения орогенной стадии развития складчатой области наступает тектоническая стабилизация. Образовавшиеся горы разрушаются, на их месте формируется равнина. При этом многокилометровые толщи смятых в складки осадочных и магматических пород эродируются, и на поверхность могут быть выведены породы, залегавшие первоначально на большой глубине и подвергшиеся значительному метаморфизму. Так образуется поверхность платформенного фундамента. Далее на ней начинают накапливаться сносимые с сопредельных более возвышенных территорий внутриконтинентальные осадки. Периодически образовавшаяся платформа может частично заливаться водами мелкого эпиконтинентального моря, где также идут процессы осадконакопления. В результате формируется полого залегающий на складчатом и метаморфизованном основании осадочный чехол. Такая преемственность в развитии складчатых областей и платформ подтверждается наблюдающимися случаями прямого перехода структур складчатых областей в структуры фундамента сопредельных более молодых платформ. Так, палеозойские складчатые структуры Алтае-Саянской области на своем северо-западном продолжении погружаются под более молодой (мезозойско-кайнозойский) чехол Западно-Сибирской молодой платформы.

Часть платформы может остаться не перекрытой осадочным чехлом, или же он оказывается размыт в более поздние эпохи. Такие участки древних платформ, где фундамент непосредственно выходит на поверхность, называются щитами.

Как складчатые области, так и платформы могут подвергаться повторной тектонической активизации. Так как мощная и жесткая континентальная кора уже не способна подвергаться значительным пластическим деформациям, то обычно такая активизация выражается в глыбовых поднятиях отдельных территорий по системам субвертикальных разломов. В результате формируются активизированные или «возрожденные» глыбовые горы – такие, как современные горные системы Центральной Азии. Этот процесс так же, как и первичный орогенез в складчатых областях, сопровождается накоплением больших объёмов грубообломочных продуктов разрушения поднимающихся гор. К числу вторичных структур, которые могут накладываться и на платформы, и на складчатые области, относятся рифты. Это узкие протяженные зоны растяжения, ограниченные глубокими (уходящими в мантию) разломами. В платформенном чехле такие структуры обычно выражаются в виде сложно построенных грабенов, центральные части которых испытывают погружение и заполняются большими (в сравнении с окружающими территориями) объемами осадочного материала. По уходящим в мантию разломам в толщу земной коры и на поверхность проникают магматические расплавы мантийного происхождения – основные, ультраосновные, а также совсем экзотические (карбонатитовые, фосфатные и другие). Если подъем глубинного вещества сопровождается взрывными процессами, образуются трубки взрыва – залегающие в осадочном чехле и уходящие на большую глубину трубообразные тела, сложенные обломками пород глубинного происхождения.

Систематическое изучение земной коры различных частей континентов позволило установить периодическую повторяемость комплекса тектонических процессов, которыми обусловлено развитие геосинклиналей и платформ. Описанный выше цикл геосинклинального развития, завершившись на одной территории, в дальнейшем повторяется на сопредельной. Это наилучшим образом выражается в периодичности проявлений общей складчатости. К тому же, эта стадия имеет особо важное значение, так как она фиксирует завершение процесса формирования складчатой области и перехода слагающей ее земной коры в качественно новое состояние – кору континентального типа. Наиболее полно изучена периодичность проявления процессов складчатости в фанерозое, где выделяются следующие эпохи складчатости: байкальская (завершение к концу протерозоя – началу фанерозоя), каледонская (конец силура – начало девона), герцинская (конец палеозоя), мезозойская или киммерийская (конец мезозоя) и альпийская (кайнозой, остается незавершенной). Каждая эпоха подразделяется на фазы. Еще в середине XX в. подавляющее большинство тектонистов было убеждено, что как эпохи, так и фазы складчатости проявлялись по всей Земле одновременно. Но теперь в отношении фаз складчатости это мнение не является столь однозначным – возможно, что время их проявления в пределах каждой складчатой области было индивидуальным. Но это не ставит под сомнение саму периодическую повторяемость процесса.

Таким образом, формирование земной коры континентального типа осуществляется за счет вещества океанической коры в результате продолжительного процесса, в котором выделяются определенные, закономерно сменяющие друг друга стадии. В разных частях современных материков этот процесс протекал не одновременно, а путем последовательного наращивания континентальной коры от более древних эпох складчатости к более молодым. В результате площади континентов и общий объем континентальной коры, а соответственно и сложность ее геологического строения, должны были на протяжении геологической истории неуклонно увеличиваться. Установление этих закономерностей имеет важнейшее научное значение, и это является огромной и непреходящей исторической заслугой геосинклинальной теории ученых, которые ее создали и развивали.

Однако имелся ряд объективных факторов, обусловивших неизбежную ограниченность самой этой теории рамками определенного этапа в развитии научного познания. И, главным образом, это связано с тем, что теория создавалась только на базе данных, полученных в результате изучения геологии континентов. Знания о строении океанической коры к тому времени были еще слишком незначительными и отрывочными, чтобы на них можно было всерьез опираться при разработке какой-либо тектонической теории. Видимо, именно поэтому все закономерности, установленные в рамках геосинклинальной теории, остались чисто эмпирическими, т.е. выведенными из обобщения совокупности множества наблюденных фактов. Лучшие ученые эпохи понимали, что этого недостаточно, и нужно дать выявленным закономерностям теоретическое объяснение, вскрыть механизм и движущие силы тектонических процессов. Но дать удовлетворительное объяснение причин направленного развития геосинклиналей так никому из них и не удалось.

По этой же причине при создании геосинклинальной теории не был и не мог быть в должной мере использован основной метод геологической науки – метод актуализма, заключающийся в опоре на сравнение процессов геологического прошлого с современными. Если геологическая история любой складчатой области на континенте уходит своими корнями в геологию океана, значит именно на дне океана надо искать современные аналоги обстановок, отвечающих ранним стадиям развития геосинклинали. И только отыскав, можно их изучить и понять, действительно ли все протекает в соответствии с изложенным в теории или какие-то факты истолкованы не вполне правильно. А главное – попытаться найти новые данные, проливающие свет на причины закономерного хода процесса. Но вплоть до второй половины XX в. эти области океана оставались недоступными для изучения.

Забегая вперед, отметим, что современные аналоги обстановок, отвечающих различным стадиям развития складчатых областей, к настоящему времени найдены. Но закономерности их размещения на поверхности Земли оказались совсем не соответствующими представлениям о гипотетических «узких и протяженных прогибах». И поэтому сейчас большинство геологов в мире отказалось от использования термина «геосинклиналь», хотя все основные достижения геосинклинальной теории сохраняют свое значение. Только переосмыслены они уже по-новому.

 

Общие сведения о тектоническом строении дна Мирового океана.

Дно мирового океана в тектоническом отношении построено проще континентов. Но оно также в структурном и морфологическом отношении не вполне однородно. Крупнейшей геологической структурой в пределах океана является мировая система срединно-океанических хребтов. Это крупные протяженные поднятия, шириной 800-2000 км и возвышающиеся над дном окружающих океанических котловин на 3,5-4 км. В большинстве океанов они действительно занимают срединное положение, на равных расстояниях между противолежащими континентами, и лишь в Тихом океане такой хребет расположен значительно ближе к берегам одного из материков – Южной Америки. Вдоль осей срединно-океанических хребтов развиты рифтовые долины – глубокие ущелья, ограниченные крутыми подводными уступами. Там, где эти хребты подходят к континентам, рифтовые структуры продолжаются на материках. Так, Срединно-Индоокеанский хребет заканчивается в Аденском заливе, от которого далее в различные стороны расходятся два продолжения: рифт Красного моря и Восточно-Африканский рифт (к которому приурочены Великие Африканские озера). Для срединно-океанических хребтов характерна высокая сейсмическая активность и интенсивный базальтовый вулканизм. Он сопровождается выходом из глубин земной коры на дно океана многочисленных высокоминерализованных горячих источников, обогащающих осадки осевой зоны хребтов различными металлами.

По обе стороны от срединных хребтов располагаются океанические котловины – относительно глубокие (порядка 4-5 км ниже уровня океана) участки океанического ложа с преимущественно равнинным рельефом (абиссальные равнины), осложняемым отдельными поднятиями вулканического происхождения. Некоторые тектонисты называют их океаническими платформами, по аналогии с одноименными структурами на континентах: для них также характерно наличие верхнего слоя горизонтально залегающих осадков и относительная слабость проявлений тектонической активности. Но есть важное отличие: в основании океанических «платформ» нет складчатого фундамента, они не сформировались на месте бывших складчатых областей – т.е., это структуры совсем иного происхождения. И вряд ли стоит называть эти столь разные тектонические структуры аналогичными названиями. Отложения осадочного слоя океанических котловин представлены большей частью органогенными (карбонатными и кремнистыми) илами. Ниже залегают магматические породы базальтового слоя океанической коры, а они, в свою очередь, подстилаются ультраосновными породами верхней мантии.

Особое тектоническое строение имеют области перехода между океанами и континентами. Выделяются два типа таких областей, которые называют пассивными и активными континентальными окраинами.

Пассивные континентальные окраиныхарактеризуются отсутствием проявлений сейсмической активности и имеют относительно простое строение. Здесь в направлении от континента вглубь океана выделяется шельф, сложенный корой континентального типа (в геологическом отношении это просто краевая часть континента, залитая океаническими водами), который далее ограничивается континентальным склоном. В пределах последнего на протяжении около 200 км мощность земной коры уменьшается с 30-40 до 10-12 км. Мощность океанической коры вблизи от подножья континентального склона несколько увеличена за счет накопления больших объемов осадочного (преимущественно терригенного) материала, сносимого с прилегающего континента. Далее следует ложе Мирового океана.

Активные окраины более сложны и разнообразны. В большинстве случаев для них характерны системы сопряженных глубоководных желобов и островных дуг вулканического происхождения (Японская, Курильская, Антильская и др.). Краевые части таких дуг, сопрягаясь с континентом, могут образовывать вулканические полуострова (такие, как Камчатка). Островные дуги ограничивают отделяемые ими от основной части океана окраинные моря. Иногда встречаются системы из пары островных дуг, между которыми заключен междуговой морской бассейн. Для описываемых окраин характерна очень высокая сейсмическая активность и интенсивный вулканизм, сосредоточенный в островных дугах. На склонах островных дуг и в окраинных морях накапливаются большие объемы осадочных отложений. В результате здесь сформирована земная кора переходного типа. От океанической коры она отличается резко увеличенной мощностью (в результате накопления больших объемов вулканических и осадочных пород). А в отличие от коры континентальной в ней нет полностью сформированного гранитно-метаморфического слоя. Дно котловин окраинных морей тектонически неоднородно. Обычно внутренняя часть такой котловины сложена корой океанического типа; для части, прилегающей к материку, характерно наличие погруженных блоков континентальной коры, а противоположная сторона является склоном вулканического поднятия островной дуги.

Иногда в зоне активной континентальной окраины вулканическая дуга и окраинное море не образуются. В таком случае глубоководный желоб непосредственно примыкает к подножью континента, на окраине которого формируется крупное горное сооружение. Сейсмическая активность здесь также высока, но вулканизм менее интенсивен и проявляется локально.

 

Важнейшие геотектонические гипотезы.

Как сказано выше, в рамках геосинклинальной теории был установлен ряд важных закономерностей строения и развития земной коры. Но объяснить причины… Гипотеза контракции (от латинского contractio – сжатие) была выдвинута в 30-х… Гипотеза расширения Земли, напротив, предполагает неуклонное увеличение объема нашей планеты. Такие идеи высказывались…

ЛЕКЦИЯ 1.8. ОСНОВНЫЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ О ПРИЧИНАХ И ЗАКОНОМЕРНОСТЯХ РАЗВИТИЯ ЗЕМНОЙ КОРЫ

Выше мы отметили, что к середине ХХ в. мобилистские представления были подавляющим большинством геологов отвергнуты. Что же заставило к ним… Первым толчком послужили палеомагнитные данные, основанные на изучении… При палеомагнитных исследованиях был обнаружен еще один интересный факт: время от времени магнитные полюса Земли…

ЛИТЕРАТУРА

 

Основная

1. Ананьев, В.П. Основы геологии, минералогии и петрографии: Учеб. для вузов [текст] / В.П.Ананьев, А.Д. Потапов. – 2-изд., перераб. и доп. – М.: Высш. шк., 2005. – 398 с.

2. Карлович, И.А. Геология: Учебное пособие для вузов [текст] / И.А. Карлович. – М.: Академический проект, 2004. – 704 с.

3. Короновский, Н.В. Геология: учебник [текст] / Н.В. Короновский, Н.А. Ясаманов. - 3-е изд., стер. - М.: ACADEMIA, 2006. – 448 с.

4. Милютин, Г.А. Геология: Учебник [текст] /А.Г. Милютин. – М.: Высшая школа, 2004. – 413 с.

5. Чистяков, А.А. Четвертичная геология [текст] / А.А. Чистяков, Н.В. Макаров, В.И. Макаров. – М.: ГЕОС, 2000. – 302 с.

Дополнительная

1. Аллисон А., Геология [текст] / А. Аллисон, Д. Палмер. – М.: Мир, 1984. 565 с. 2. Аплонов, С.В. Геодинамика [текст] / С.В. Аплонов – СПб: Изд-во С.-Петерб.… 3. Ботвинкина, Л.Н. Древний ландшафт Земли [текст] / Л.Н. Ботвинкина. – М.: «Знание», 1973. – 64 с.