Значение изучения метеоритов и других планет для познания закономерностей развития Земли и общих законов формирования и развития планет. - раздел Геология, Конспект лекций с презентацией по дисциплине Геология
Метеориты (Небольшие Космические Тела, Падающие На Поверхност...
Метеориты (небольшие космические тела, падающие на поверхность нашей планеты) – важный объект исследования, изучение которого позволяет пролить свет на вопросы происхождения планет и их строения. Из всех космических объектов они наиболее доступны для изучения. Существует две точки зрения на происхождение метеоритов. По одной из них – это продукт незавершённой аккреции (т.е. те частицы, которые так и не вошли в состав более крупных тел). В этом случае они – прямой источник информации о ранних стадиях развития Солнечной системы. Согласно другой – это обломки астероидов. В этом случае исследование метеоритов несёт информацию и о первичном веществе, из которого сформировались планеты, и о начальных стадиях эволюции этого вещества в недрах планетных тел. Современные данные позволяют считать более обоснованной вторую точку зрения.
Средний химический состав метеоритов идентичен химическому составу условной каменисто-металлической составляющей солнечного вещества (то, что осталось бы от солнечного вещества, если бы Солнце потеряло все газы). Это позволяет видеть в них образцы вещества, наиболее близкого к веществу твёрдой составляющей первичной газо-пылевой туманности.
Типы метеоритов:
1. Хондриты (88%). Смесь каменного и металлического материала с резким преобладанием первого. Название от хондр – округлых обособлений, отличающихся друг от друга по составу, структуре и, вероятно, происхождению. Именно их химический состав наиболее близок к «солнечному», поэтому они могут рассматриваться как образцы наименее изменившегося первичного вещества. Изучение вещества хондритов показывает, что оно не нагревалось выше 900°С.
а) углистые хондриты (8% от общего количества метеоритов) – содержат углеродистые соединения и различные летучие вещества, удаляющиеся при нагревании; слагающее их вещество не нагревалось выше 400°С.
2. Ахондриты. Подразделяются на каменные, железо-каменные и железные – т.е. в целом более дифференцированы по составу. Вещество явно несёт признаки кристаллизации из расплава при высоких давлениях, т.е. во внутренних частях более крупных тел. Следовательно, такие метеориты однозначно не могут быть ничем иным, как осколками более крупных космических тел – видимо, астероидов.
Возраст вещества метеоритов – около 4,5 млрд. лет. Время пребывания в открытом космосе – не более 60 млн. лет (определяется по содержанию в поверхностном слое изотопов, образующихся под воздействием космического излучения). Судя по слабой в целом дифференцированности вещества метеоритов, это вряд ли осколки единой крупной планеты. Скорее, вещество метеоритов испытало лишь самую зачаточную дифференциацию в сравнительно небольших телах (астероидах), но далеко этот процесс не зашёл. А попадающие на Землю метеориты – не что иное, как обломки астероидов, возникающие при их соударениях между ними. Косвенно об этом свидетельствуют и их траектории, резко отличающиеся от траекторий движения большей части тел пояса астероидов.
Следовательно, изучение вещества метеоритов позволяет понять в каком направлении развиваются процессы дифференциации вещества в недрах планетных тел. А это, в свою очередь, помогает объяснить причины расслоения глубинных частей Земли на оболочки с различными свойствами (геосферы), реконструировать их происхождение и состав.
Небольшие планеты земной группы – Луна, Меркурий – представляют собой примеры консервации развития планетных тел на достаточно ранней стадии. Развитие их остановилось из-за незначительности ресурсов внутренней энергии. Вероятно, их строение отвечает стадии, пройденной Землёй около 4 млрд. лет назад.
Венера – планета с намного более высокой температурой поверхности, следствием чего является более тонкая и более пластичная литосфера, чем на Земле. В результате для Венеры характерны другие типы тектонических движений. Не исключено, что подобные условия существовали и на Земле на ранних этапах её развития.
Большое значение для развития геологической теории имеет сравнение хода экзогенных (поверхностных) геологических процессов на различных планетах, в зависимости от наличия или отсутствия атмосферы, различий в её составе, температурном режиме и других факторах.
Другой аспект – сопоставление развития планетных тел, в различной степени удалённых от Солнца и потому изначально различавшихся по химическому составу.
Важное значение имеет открытие в последние десятилетия активной вулканической деятельности на спутниках планет-гигантов. Этот вулканизм проявляется в иных условиях, ему может быть свойственен иной, отличный от земного, состав магматических расплавов.
Все темы данного раздела:
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, буквально это название означает «зна
Специфика методологии геологических наук.
Предмет геологических наук – планета Земля – чрезвычайно сложен и многогранен. Естественно, что при его изучении используется широкий круг методов, большая часть которых применяется и в остальных е
История развития геологии.
В истории развития геологических наук можно выделить несколько качественно различных этапов.
Первичное накопление геологических знаний продолжалось в течение древности и ср
Место геологии в системе наук.
В своём развитии геология всегда опиралась на различные естественные науки – физические, химические, биологические, географические. В то же время, сама она, развиваясь,
Значение геологии.
В вопросе о значении геологической науки можно выделить два основных аспекта. Первый аспект – теоретический, важность которого трудно переоценить. Развитие геологических наук сыграл
Строение Солнечной системы.
Земля – одна из планет в составе Солнечной системы. Что представляет из себя эта система в целом? Её составляют Солнце, а также большое число разнообразных космических тел, удерживаемых полем её тя
Представления о происхождении Солнечной системы.
1. Гипотезы Канта и Лапласа. Или «небулярные гипотезы» (от латинского nebula – туманность). Обе выдвинуты практически одновременно, на рубеже XVIII и XIX веков, немецким философом и естествоиспытат
Физические поля Земли.
Магнитное поле.
Магнитосфера резко асимметрична. Она «сжата» в направлении от Земли к Солнцу, и вытянута в противоположном направлении. В направлении Солнца она простирается на 14 земных р
Источники знаний о глубинном строении Земли.
Непосредственное наблюдение земных недр возможно только до глубин около десятка километров. Таков порядок глубин, достигнутых при бурении самых глубоких исследовательских скважин (м
Внутреннее строение Земли.
В строении нашей планеты отчётливо проявлены элементы вертикальной расслоенности. В её разрезе можно выделить крупные вещественные оболочки, характеризующиеся различными свойствами – гео
Распространённость химических элементов в земной коре.
Количественное содержание различных химических элементов в природе в целом весьма неодинаково. Средние содержания одних химических элементов в природных средах могут измеряться процентами и даже де
Минералы.
Формы нахождения химических элементов в земной коре разнообразны. Но основу её объёма слагают химические соединения в виде минералов.
Минерал определяется как химическ
Минеральные агрегаты.
В природных условиях большинство минералов редко встречается в виде хорошо образованных кристаллов, гораздо чаще наблюдается незакономерное срастание нескольких кристаллов друг с другом. Такие срас
Физические свойства минералов.
Индивидуальность минерала определяется, как было сказано, его химическим составом и строением кристаллической решётки. А проявляется она в разнообразных свойствах минерала, из котор
Горные породы.
Минералы встречаются в природе, как правило, не по отдельности, а в составе закономерно построенных агрегатов – горных пород. Горной породой называется природный агрегат минеральных
Магматические горные породы.
Как показывает само название, магматические породы образуются в результате кристаллизации (застывания) магмы или лавы. Магма может застывать на глубине, под покро
Осадочные породы.
Образуются на поверхности Земли. Образование осадков, а затем и осадочных пород может идти различными способами – осаждение обломочного материала, выпадение из растворов определенных веществ, в про
Метаморфические горные породы.
Метаморфизм (от греческого «метаморфозос» – преобразование, изменение) – процесс изменения минерального состава, структуры, текстуры любых других горных пород под воздействием,
ЛЕКЦИЯ 1.4. ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ ХРОНОЛОГИЯ
Одним из основных методологических принципов в геологических науках является принцип историзма. Любой геологический процесс рассматривается как разворачивающийся во времени, а совокупность этих про
Относительная геохронология.
Относительная геологическая хронология целиком базируется на данных стратиграфии – раздела геологии, изучающего пространственно-временные соотношения геологических тел в земной коре. Стратиграфия о
Стратиграфические шкалы.
На основе результатов стратиграфических исследований составляются стратиграфические шкалы, которые являются основой построений в области относительной геолог
Абсолютная (радиоизотопная) геохронология.
Методы абсолютной геохронологии основаны на явлении радиоактивного распада – способности некоторых изотопов химических элементов самопроизвольно распадаться. А точнее – на законе по
Палеомагнитный метод.
Применение палеомагнитных методов определения возраста основано на явлении остаточной намагниченности горных пород. Все частицы магнитных минералов, содержащиеся в горной породе, пр
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 состоянии. Процессы преобразования и пе
Экзогенные процессы.
К числу экзогенных геологических процессов относится, в первую очередь, цикл процессов, начинающийся с разрушения горных пород на земной поверхности и завершающийся формированием новых горных пород
Вертикальные и горизонтальные движения.
Тектонические движения в земной коре по направленности подразделяются на две группы: вертикальные (или радиальные, по отношению к фигуре Земли в целом) и горизонтальные (тангенциаль
Землетрясения.
Возможность непосредственного наблюдения тектонических движений предоставляют землетрясения. Землетрясениями называются колебательные движения литосферы, про
Тектонические дислокации.
В наибольшей мере судить о тектонических движениях позволяют разнообразные нарушения первичного залегания и первичных взаимоотношений горных пород, возникающие в результате подвижек
ЛЕКЦИЯ 1.5.2. МАГМАТИЗМ
К эндогенным геологическим процессам относятся те, источником которых является внутренняя энергия Земли. К их числу принадлежат процессы магматические, метаморфические и тектонические.
Маг
Состав магм.
Известные в природе магмы разнообразны по химическому составу, т.е. по набору слагающих их химических элементов и их соотношению. Химизм магматических расплавов имеет большое значен
Продукты вулканической деятельности. Вулканические извержения.
Вулканизм определяется как комплекс процессов, связанных с поступлением продуктов магматической деятельности на поверхность и в атмосферу Земли. Продукты вулканической деятельности
Морфология вулканических аппаратов.
Вулканические аппараты, возникающие в местах извержений, могут иметь различную форму и строение, что определяется механизмом извержений и условиями, в которых они происходят.
Географическое распределение вулканов.
Вулканы на Земле распределяются неравномерно. Одни области совершенно лишены вулканов, другие ими насыщены. Больше всего вулканов сосредоточено на побережьях и океанических островах
Эволюция магматических расплавов.
В ходе глубинных магматических процессов состав магматических расплавов непрерывно изменяется. Это связано с тем, что магмы могут разделяться и смешиваться, взаимодействовать с окру
Причины разнообразия магм и магматических пород.
Результатом рассмотренных нами процессов эволюции магматических расплавов является формирование магм, различных по химическому составу и, соответственно, различных видов магматическ
Формы залегания магматических пород.
Горные породы магматического происхождения слагают геологические тела различной морфологии. При этом формы тел, формируемых при вулканических и при плутонических процессах, большей
Постмагматические процессы.
К этой категории относятся эндогенные геологические процессы, связанные с деятельностью флюидов, которые отделяются от магматических расплавов. При кристаллизации магмы на достаточн
Метаморфические процессы.
Метаморфизмом называется процесс перекристаллизации горных пород в твёрдом состоянии, протекающий в недрах Земли под действием повышенных температур и давлений. Воздействующие
Импактный «метаморфизм».
Под импактным (ударным) «метаморфизмом» понимается преобразование горных пород под ударным воздействием падающих на поверхность Земли космических тел (астероидов, крупных метеоритов, возможно облом
Сущность выветривания.
Выветривание – это процесс разрушения и изменения горных пород и минералов на земной поверхности и вблизи от неё под влиянием солнечной радиации, воды, воздуха и жизнедеятельности о
Агенты и типы выветривания.
Агентами выветривания называют определённые вещества, объекты и явления, воздействие которых на горные породы приводит к разрушению последних. К их числу относятся:
- солне
Физическое выветривание.
Ведущий агент, вызывающий физическое выветривание – солнечная радиация. Основной фактор – температурные колебания, возникающие в результате её воздействия. При нагревании любая горн
Химическое выветривание.
Данный тип выветривания является результатом химических взаимодействий горных пород с атмосферными газами, водой и растворёнными в ней веществами. Ведущим фактором является воздейст
Органическое выветривание.
Механизм влияния живых организмов на процессы выветривания чрезвычайно многообразен. Помимо отмеченного выше механического воздействия корней растений (что, впрочем, скорее относитс
Коры выветривания.
Под корой выветривания понимается совокупность продуктов выветривания, залегающих на месте своего образования или незначительно перемещённых.
Морфология кор выветривания.
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 компонента биосферы, как почва. Фо
ЛЕКЦИЯ 1.6.2. ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ ВЕТРА
Три очередных звена из цикла экзогенных процессов – денудацию, транспортировку и осадконакопление – будет целесообразно рассмотреть совместно, так как в природных обстановках все он
Эоловая денудация.
Ведущим денудационным процессом, связанным с деятельностью ветра, является дефляция (в буквальном переводе с латинского языка – выдувание). Этим термином обо
Эоловая транспортировка.
Обычный ветер обладает способностью транспортировать пылеватые частицы и песок. При наиболее сильных ветрах возможен ограниченный перенос гравия и щебня. В самых исключительных случ
Эоловая седиментация.
В результате аккумуляции переносимого ветром материала формируются эоловые отложения. Следует иметь в виду, что в составе этих отложений накапливается лишь небольшая часть п
Эоловые формы рельефа.
Наряду с названными выше денудационными формами эолового рельефа (дефляционными котловинами, «каменными грибами», котлами выдувания) широким развитием пользуются и формы аккумулятив
Эрозионная деятельность рек.
Любой водный поток производит работу по разрушению горных пород и продуктов их выветривания. Эта деятельность называется эрозионной.
Эрозия – размыв ры
Транспортировка материала.
Перенос материала водными потоками осуществляется в двух формах: в виде обломочных частиц и в растворах.
Обломочный перенос может осуществляться тремя способами: волочением
Обработка и сортировка транспортируемого материала.
Обломочный материал, переносимый реками, постепенно окатывается, измельчается и истирается. Окатывание заключается в сглаживании всех острых углов, в результате чего все обло
Аккумуляция.
Аккумуляция материала, переносимого в обломочной форме, осуществляется там, где энергия потока становится недостаточной для его транспортировки. Осаждение материала, переносимого в
Морфология речных долин.
Речные долины имеют характерные морфологические особенности как в продольном, так и в поперечном направлениях, что можно выявить при рассмотрении типичных профилей по соответствующи
Развитие речных долин.
В развитии речных долин проявлены чётко выраженные направленность и стадийность. Ю.А. Бибибин выделяет 4 фазы, последовательно сменяющие друг друга в процессе развития и «приводящие
Геологическая деятельность временных потоков.
Временные потоки отличаются от рек непостоянством, эпизодичностью своего функционирования. Такие потоки формируются после сильных дождей или во время таяния снега, и быстро прекраща
Формы рельефа.
Среди форм рельефа, образующихся в результате деятельности временных потоков, имеются как эрозионные (образующиеся в результате эрозионных процессов), так и аккумулятивные. Первично
Транспортировка и седиментация.
Механизм транспортировки материала временными потоками отличается от речного только одним – кратковременностью процесса. Но уже этого отличия достаточно, чтобы судьба обломочного ма
ЛЕКЦИЯ 1.6.4. ПОДЗЕМНЫЕ ВОДЫ И ИХ ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ
Подземные воды – воды, находящиеся в толще земной коры. Находятся они в различном физическом состоянии – жидком, твёрдом (лёд, а также вода, связанная в кристаллической решётке раз
Химизм подземных вод.
Химический состав подземных вод зависит от сочетания различных факторов:
- химических процессов в почвах, через которые просачиваются метеорные воды (в т.ч. от взаимодейств
Режим подземных вод.
Режим подземных вод весьма разнообразен в зависимости от источников питания и условий их залегания. По основным особенностям режима выделяется 5 типов подземных вод.
1.
Карстовые процессы.
Наиболее масштабные проявления геологической деятельности подземных вод связаны с карстовыми процессами. Карстом называется процесс растворения подземными во
Суффозионные процессы.
Суффозией называется вынос мелких минеральных частиц подземными водами (при подчинённом значении растворения). Сходство суффозионных процессов с карстовыми в том, что в обоих с
Гидробиологические особенности озёр.
Подавляющее большинство озёр в той или иной мере заселены водными организмами. Их биологическая деятельность и разложение их остатков существенно влияют как на состав озёрных вод, т
Геологическая деятельность озёр.
Геологическая деятельность озёр заключается в разрушении берегов, транспортировке и обработке поступающего с берегов и приносимого реками обломочного материала и в накоплении осадоч
Озёрная седиментация.
Озёра, за исключением проточных, играют роль наиболее значимых конечных водоёмов стока на континентах. Здесь аккумулируются большие объёмы материала, транспортируемого и осаждаемого
Болота и их геологическая деятельность.
Несмотря на кажущуюся простоту, термин «болото» понимается в науке неоднозначно. Разные научные школы вкладывают в него разное понимание. В широком толковании «болото» – это любой избыточно увлажнё
Происхождение болот.
Болота возникают двумя путями:
- заболачивание (избыточное увлажнение) суши (преобладающий вариант);
- зарастание водоёмов.
Заболачивание суши также может
Типы болот.
По геоморфологическим признакам болота подразделяются на три типа – верховые, низинные и переходные.
Верховые болота всегда имеют мощный слой торфа и в
Геологическая деятельность болот.
Геологическая деятельность болот заключается, главным образом, в накоплении специфических болотных отложений – торфа. Торф представляет собой продукт неполно
СКЛОНОВЫЕ ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ
Ледниками называют естественные скопления масс движущегося льда, образующиеся на суше в результате накопления и преобразования твёрдых атмосферных осадков. В настоящее время ледники
Условия образования ледников.
Образуются и растут ледники при условии среднегодового превышения объёма поступления твёрдых (снеговых) атмосферных осадков над их убылью. Область, в пределах которой возможно устой
Геологическая деятельность ледников.
Геологическая деятельность ледников сводится к ледниковой денудации, транспортировке и отложению перемещённого материала. Её основными результатами являются формирование характерных
Водноледниковые процессы.
К этой категории относятся процессы, связанные с деятельностью талых вод ледникового происхождения. Они всегда закономерно сопряжены в пространстве и во времени с собственно леднико
Криолитозона.
Роль льда в геологических процессах на суше не ограничена деятельностью ледников. Важное значение имеет также лёд, находящийся в толще земной коры – в составе мёрзлых грунтов и горных пород. Мёр
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 ил
Криогенные геологические процессы.
Для криолитозоны характерно проявление специфических геологических процессов, называемых криогенными (мерзлотными). Важнейшую роль в этих процессах играет сезонно оттаивающий деятел
Геологические процессы на склонах.
Основным содержанием склоновых геологических процессов является транспортировка материала вниз по склону под действием силы тяжести. Способы транспортировки весьма разнообразны, и э
Оползневые процессы.
Особый тип склоновой транспортировки, осуществляемой без нарушения целостности грунтов и горных пород, представляют собой оползневые процессы. В этих процессах цельные блоки, в слож
Состав океанических вод.
Одной из важнейших особенностей вод мирового океана является их повсеместно повышенная солёность (более 3 г/л). Общепринятая единица измерения солёности морских вод – промилле (одна
Физические параметры океанических вод.
К числу важных параметров, характеризующих состояние океанических вод, относится их температура. Она определяется балансом между величиной солнечной радиации, расходом энергии на ис
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 непрерывном движении, которое вызывается
Разрушение морских берегов.
Разрушение морских берегов, как и озёрных, происходит в процессе абразии, осуществляемой в результате волноприбойной деятельности. Основное отличие морской абразии от озёрно
Обработка, транспортировка и аккумуляция обломочного материала.
Обломочный материал, поступающий в море в результате абразии, подвергается обработке и сортировке в результате той же самой волноприбойной деятельности. Обломки горных пород, постоя
Устья рек и их типизация.
В общем количестве материала, поступающего с суши в Мировой океан, доля продуктов абразионной деятельности моря невелика, несмотря на масштабы морской абразии. Многократно больший о
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 процессов терригенной седимента
Морфология океанического дна.
Дно Мирового океана неоднородно в геоморфологическом отношении. Здесь выделяются разнообразные формы рельефа, большей частью не имеющие аналогов в рельефе поверхности суши. Наиболее
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 океанической воде не взвешенных
Транспортировка и седиментация терригенного материала в океане.
Ведущим агентом транспортировки обломочного материала, поступающего с континента вглубь океана, являются суспензионные потоки. Они переносят материал глинистой, алевритовой и
Хемогенная седиментация в океане.
Процессы хемогенного осадконакопления проявлены в Мировом океане локально. Но для некоторых участков они достаточно характерны, и их проявления могут служить индикаторами определённ
Полигенные глубоководные отложения.
Полигенными называются отложения, которые сложены материалом, поступившим из различных источников и осаждённым разными способами. Для глубоководных, наиболее удалённых от побережий
Зональность осадконакопления в океанах.
Распределение разнообразных седиментационных процессов на дне Мирового океана имеет зональный характер. При этом проявлено несколько типов зональности, обусловленных влиянием различ
Диагегез.
Под диагенезом понимается сложный комплекс геологических процессов, приводящих в конечном счёте к литификации рыхлого осадка – его преобразованию в прочную горную породу. Свой вклад в осуществление
Основные глобальные структуры Земли.
Поверхность Земли разделяется на континенты и океаны. Возвышенное положение континентов и погруженное – заполненных водой океанических впадин обусловлено тем, что строение и состав
Важнейшие геотектонические гипотезы.
Как сказано выше, в рамках геосинклинальной теории был установлен ряд важных закономерностей строения и развития земной коры. Но объяснить причины проявления этих закономерностей ок
ЛЕКЦИЯ 1.8. ОСНОВНЫЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ О ПРИЧИНАХ И ЗАКОНОМЕРНОСТЯХ РАЗВИТИЯ ЗЕМНОЙ КОРЫ
Современная концепция, объясняющая основные закономерности тектонических процессов в глобальном (планетарном) масштабе создана в 60-70-е гг. ХХ в. на мобилистской основе. Одним из основных ее полож
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. ун-та, 2001. 3
Новости и инфо для студентов