Сделай Сам Свою Работу на 5

Магматические горные породы

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ 4

1. Строение и состав Земли 6

1.1.Форма и размер Земли 6

1.2. Вещественный состав земной коры 8

1.2.1. Химический состав 8

1.2.2. Минералы 9

1.2.3. Горные породы 11

1.3. Внутреннее строение Земли 20

1.3.1. Строение и типы земной коры 22

1.3.2. Состав и состояние вещества мантии и ядра Земли 25

1.3.3. Физические характеристики Земли 27

2. Возраст горных пород и геологическое время 30

2.1. Методы определения относительного возраста горных пород 30

2.2. Методы определения абсолютного возраста горных пород 33

2.3. Стратиграфическая и геохронологическая шкалы 35

3. Эндогенные процессы 37

3.1. Тектонические движения, деформации, дислокации

земной коры 37

3.2. Землетрясения 53

3.3. Магматизм 58

3.4. Метаморфизм 71

3.5. Основные структурные элементы земной коры и литосферы 74

3.6. Геотектонические гипотезы 79

3.7. Тектоника литосферных плит 81

ЛИТЕРАТУРА 85

ВВЕДЕНИЕ

Г е о л о г и я (греч. “ге”- земля, «логос» - знание, наука) – наука о Земле. Геология входит в цикл наук, изучающих Землю, и называемых науками о Земле. Это: география, геодезия, астрономия, геофизика, картография и другие. Каждая из них рассматривает Землю с определенной точки зрения, имеет свои задачи и методы исследования.

О б ъ е к т и з у ч е н и я г е о л о г и и –земная кора и более глубокие сферы Земли. Геологические науки изучают состав, строение, происхождение, развитие Земли и слагающих ее геосфер.

В современные геологические науки входят: с т р а т и г р а ф и я (в т.ч. палеонтология), т е к т о н и к а(включая геологию глубинных зон Земли), г е о д и н а м и к а, л и т о л о г и я, м и н е р а л о г и я, п е т р о л о г и я, г е о х и м и я, г е о ф и з и к а(физика “твердой” Земли), г е о л о г и я п о л е з н ы х и с к о п а е м ы х, г и д р о г е о л о г и я, и н ж е н е р н а я г е о л о г и яи другие.

 

Основные задачи и перспективные направления геологических наук в России

О с н о в н ы е з а д а ч и:теоретическое обоснование для геолого-разведочных работ при дальнейшем увеличении минерально-сырьевых ресурсов в районах действующих горнодобывающих предприятий и во вновь осваиваемых районах страны (с учетом новых видов минерального сырья и новых типов месторождений); повышение экономической эффективности поисковых и разведочных работ и высокого качества исследований полезных ископаемых; проведение геолого-разведочных работ в шельфовых зонах морей и океанов, в первую очередь на нефть и газ; изучение земной коры и верхней мантии Земли в целях выявления процессов формирования и закономерностей размещения месторождений полезных ископаемых; решение инженерно-геологических, гидрогеологических, природоохранных и других проблем; расширение исследований по применению космических средств при изучении природных ресурсов Земли.



Н о в ы е н а п р а в л е н и я г е о л о г и ч е с к и х н а у к:глубинная геология, морская геология, космическая геология, экологическая геология, экономическая геология.

 

Методы исследований

-Традиционный метод - изучение естественных выходов (обнажений) горных пород на поверхность. Минеральное вещество изучается химическим, спектральным, термическим, кристаллооптическим, дополняется электронно-микроскопическим, рентгеноструктурным, термолюминесцентным, петрофизическим, петрохимическим, спектрометрическим и изотопным методами. Эти методы позволяют получить количественную информацию о составе и структуре горных пород и минералов.

-Для реконструкции условий прошлых эпох используется палеогеографический, палеотектонический, палеогидрогеологический, палеогеоморфологический, палеоклиматический и другие методы.

- Геофизические и геохимические методы поисков в комплексе с методами, использующими следы жизнедеятельности организмов (геоботаническим, биогеохимическим, бактериологическим).

- Дистанционные методы (прежде всего аэрогеологические) широко внедряются в геологическую съемку и поиски; определяются возможности эффективного использования высотных съемок и съемок с космических аппаратов, в том числе фотографирование в различных зонах спектра, радарные, тепловые и другие виды съемок.

- Экспериментальные методы, позволяющие моделировать геологические процессы; искусственно получать различные минералы.

- Формационный метод в литологии, петрологии и металлогении.

 

Связь геологии с другими естественными науками

Геологические науки используют результаты и методы всего комплекса наук о Земле. Геологические процессы, происходящие на поверхности планеты, изучаются с привлечением ф и з и к о - г е о г р а ф и ч е с к и х н а у к (геоморфологии, климатологии, гидрологии, океанологии, гляциологии и других). При исследовании глубинных процессов, определении радиологического возраста, при геолого-поисковых и геолого-разведочных работах привлекаются методы г е о х и м и и и г е о ф и з и к и (физики “твердой” Земли, включая сейсмологию). В проблемах происхождения и ранней истории Земли большое значение имеют данные а с т р о н о м и и и п л а н е т о л о г и и. Изучение полезных ископаемых дополняется экономическими исследованиями и достижениями г о р н ы х н а у к. Связь геологических наук с б и о л о г и ч е с к и м и н а у к а м и различна - от использования эволюции органического мира для определения относительного возраста геологических объектов до учета биологических и биохимических процессов с целью выяснения генезиса горных пород и полезных ископаемых (в первую очередь энергетического сырья - угля, нефти). С 60-х гг. 20 века эффективно применяются м а т е м а т и ч е с к и е н а у к и (кибернетика и информатика).

 

Значение геологии для народного хозяйства

-Поиск и открытие новых месторождений различных полезных ископаемых является основной базой промышленности и сельского хозяйства.

-Изучение и определение ресурсов подземных вод, необходимых для питьевого и промышленного водоснабжения, а также мелиорации земель.

-Инженерно-геологическое обоснование проектов возводимых крупных сооружений и научный прогноз изменения условий после окончания их строительства.

-Охрана и рациональное использование недр Земли.

 

СТРОЕНИЕ И СОСТАВ ЗЕМЛИ

1.1. ФОРМА И РАЗМЕРЫ ЗЕМЛИ

Первоначальное представление людей о форме Земли было как о плоском круглом диске. В 530 г до н. э. Пифагор высказал мысль о шарообразности Земли, а со времени Клавдия Птолемея (2 век) это представление было широко распространено. В начале 17 века голландец Снеллиус предложил точный метод измерения расстояний, получивший название триангуляции. В 1669-1670 гг. француз Пикар этим способом измерил дугу парижского меридиана и определил радиус Земли в 6372 км.

На рубеже 17 и 18 веков И. Ньютоном было теоретически обосновано положение о том, что планета, находящаяся в состоянии вращения, под воздействием силы тяжести должна получать сжатие у полюсов и растяжение у экватора и принять форму эллипсоида. В 1735 г. Парижская академия наук организовала градусные измерения в Перу, Лапландии и Париже. Результаты измерений подтвердили предположение о эллипсоидальной форме Земли. Разница между экваториальным и полярным радиусами составляет немногим более 21 км. Длина дуги меридиана в 10 на экваторе меньше, чем у Полярного круга. У экватора - 110,6 км, под Парижем - 111,3 км, у Полярного круга - 111,9 км; среднее значение величины дуги в 10 по меридиану принято равным 111 км. Последующие измерения дуг меридианов или параллелей, особенно новыми методами с искусственных спутников показали, что Земля сжата не только на полюсах, но также и в небольшой степени по экватору (разница между наибольшим и наименьшим радиусами экватора 213 м), т.е. Земля не двухосный, а т р е х о с н ы й э л л и п с о и д. По наиболее точным последним данным установлено, что фигура Земли близка к кардиоидальному (лат. kardia - сердце) трехосному эллипсоиду, или к а р д и о и д у (Г. Н. Каттерфельд). Южный полюс расположен к экватору ближе на 242 м, чем северный.

Но реальная поверхность Земли более сложная. Самая высокая на Земле точка - г. Джомолунгма, ее высота 8848 м, наибольшая глубина обнаружена в Мариинской впадине - 11034 м. Таким образом, наибольшая амплитуда рельефа земной поверхности немногим менее 20 км. Учитывая это положение, немецкий физик И.Б. Люстих в 1873 г. ввел понятие о форме Земли - г е о и д, как наиболее близкой к современной фигуре Земли (дословно - “землеподобный”). Г е о и д - воображаемая уровенная поверхность во всех точках перпендикулярная к направлению отвеса. Геоид совпадает с поверхностью воды в Мировом океане, находящейся в покое. Если мысленно продолжить уровенную поверхность океана под материки и острова при условии, чтобы она оставалась перпендикулярной к направлению отвеса, получим поверхность геоида. Уровенная поверхность геоида принимается за начало отсчета высот в топографии, геодезии, маркшейдерии. Расхождение между эллипсоидом (сфероидом) и геоидом местами достигает + 100-150 м, что связано с неравномерным распределением в теле Земли масс разной плотности, влияющими на изменение силы тяжести и соответственно на форму геоида (рис.1). Для вычислений, необходимых при производстве геодезических и других исследований используются обычно параметры простого эллипсоида. В СССР и ряде стран Восточной Европы при геодезических и картографических работах с 1946 года был принят эллипсоид Красовского (в честь крупного советского геодезиста Ф. Н. Красовского).

 

Основные параметры эллипсоида Красовского: экваториальный радиус (Rэ) - 6378,245 км, полярный радиус (Rп) -6356,863 км; полярное сжатие

 

Rэ - Rп 1

а = ---------------- = ----------

Rэ 298,25

 

Площадь поверхности Земли составляет около 510 млн. км2 , ее объем - 1,083 млрд. км3 , масса - 5,976 х 1027 г.

 

1.2. ВЕЩЕСТВЕННЫЙ СОСТАВ ЗЕМНОЙ КОРЫ

 

Химический состав

Горные породы ® минералы ® химические элементы

Первая попытка определения химического состава земной коры для десяти наиболее распространенных элементов была предпринята английским минералогом У.Филлипсом в 1815 году.

В 1889 г. этой проблемой занялся американский ученый Ф.У.Кларк и посвятил ей около 40 лет. Кларк считал, что земная кора до глубины 16 км состоит на 95% из пород магматических и на 5 % из осадочных. Использовав данные 6000 химических анализов различных горных пород, взяв их среднее арифметическое, Кларк получил средние содержания 50 наиболее распространенных химических элементов. В дальнейшем эти цифры уточнялись. Чтобы отметить особую роль Кларка в решении проблемы о распространении химических элементов в земной коре, А. Е. Ферсман предложил назвать процентное содержание химического элемента в земной коре кларком этого элемента. Кларки выражаются в массовых (весовых), атомных и объемных процентах. В СССР изучением химического состава земной коры занимались В.И.Вернадский, А.Е.Ферсман, А.П.Виноградов, А.Б.Ронов, А.А. Ярошевский и др. Распространение химических элементов в земной коре неравномерное, это наглядно видно, если расположить элементы в порядке убывания кларков (по данным А.Б.Ронова, А.А.Ярошевского, 1976):

 

46.50 25.7 7.65 6.24 5.79 3.23 1.81 1.34

O Si Al Fe Ca Mg Na K

 

Восемь химических элементов (в вес.%) составляют в сумме более 98%. На долю следующих элементов приходится:

 

Ti – 0,52 C – 0,46 H – 0,16 Mn – 0,12 S – 0,11

 

На остальные элементы – около 0.37%.

 

Минералы

Понятие м и н е р а л имеет несколько определений. Первоначально к минералам, наряду с кристаллами, относили почвы, торф, каменный уголь, янтарь, нефть, жидкости и газы. Минералами считались вещества в твердом, жидком и газообразном состоянии. По мере накопления знаний и происходящей в связи с этим дифференциацией геологических наук понятие минерал претерпевало изменения. В настоящее время к минералам относятся кристаллические неорганические тела без ограничения размеров кристаллов (индивидов).

М и н е р а л а м и называются химически и физически однородные кристаллические вещества, образующиеся в результате природных физико-химических процессов. С химической точки зрения - минерал имеет определенный состав; с физической - каждый минерал характеризуется определенными, присущими для него свойствами: твердость, блеск, спайность, плотность, магнитность и др.

Химический состав и главные физические свойства минералов постоянны или колеблются в узких пределах.

Известно около 2500 природных минералов, а с разновидностями больше 4000. Разновидности минералов получают самостоятельные названия благодаря отклонениям различных свойств, например: наличие примесей изменяет цвет минерала (аметист - фиолетовая разновидность кварца, окраска обусловлена примесью железа; изумруд - ярко-зеленая, густо-зеленая разновидность берилла, цвет создается примесью хрома, реже ванадия).

В состав минералов входят все химические элементы таблицы Менделеева, но следует различать главные элементы, определяющие самостоятельность минералов и примеси. Так, кремний образует около 500-600 минералов и почти нет минералов, образованных рубидием, гафнием. Следовательно, минералы образуются из химических элементов, а горные породы из минералов. Можно записать такой ряд: химические элементы ® минералы ® горные породы.

В образовании горных пород имеют значение только около 50 минералов, они называются породообразующими. Остальные минералы встречаются в виде примесей и называются акцессорными минералами (лат. “акцессориус” - дополнительный).

 

Происхождение минералов

 

По условиям происхождения минералы подразделяются на две группы: 1) эндогенные, связанные с процессами, происходящими внутри земной коры и верхней мантии - магматизмом и метаморфизмом; 2) экзогенные - образуются в верхней части земной коры и на поверхности в связи с экзогенными процессами - выветриванием и осаждением из водных растворов.

Классификация минералов

 

Современная классификация минералов основана на химическом составе. Главные породообразующие минералы объединяются в несколько классов:

1. Самородные элементы. Минералы состоят из одного химического элемента. Это: самородное золото, серебро, медь, платина, сера и др.

2. Сульфиды - соединения различных элементов с серой. Это: пирит (серный колчедан) FeS2 , галенит (свинцовый блеск) PbS, сфалерит (цинковая обманка) ZnS и др.

3. Галоидные соединения - соли галоидно-водородных кислот. Наиболее распространены хлористые и фтористые соединения: галит NaC1, сильвин KCI, флюорит (плавиковый шпат) CaF2 .

4. Окислы и гидроокислы - соединения различных элементов с кислородом (окислы) и соединения с кислородом и гидроксильной группой ОН (гидроокислы). Минералы этого класса подразделяются на две группы: 1) окислы и гидроокислы кремния (кварц SiO2 , опал SiO2 n H2O); 2) окислы и гидрооксилы металлов: магнетит (магнитный железняк) Fe3O4, гематит (красный железняк) Fe2O3, лимонит (бурый железняк) Fe2O3 n H2O.

5. Карбонаты - соли угольной кислоты: кальцит СаСО3, доломит СаMg(CO3)2, сидерит (железный шпат) FeCO3, магнезит MgCO3.

6. Фосфаты - соли фосфорной кислоты. Наибольшее значение имеет минерал апатит Са5 (F, Cl) [РО4]3.

7. Сульфаты - соли серной кислоты: гипс CaSO4 2H2O, ангидрит CaSO4, барит (тяжелый шпат) BaSO4.

8. Силикаты. Современная классификация силикатов основана на структурных признаках. Во всех силикатах каждый ион кремния Si4+ cоединен с 4-мя ионами кислорода и может быть изображен формулой SiO4. Силикаты составляют примерно одну треть всех известных минералов, входят в состав почти всех типов горных пород и очень сложны по своему химическому составу. Ортоклаз К [AlSi3O8], диопсид CaMg[Si2O6].

 

Горные породы

 

Горные породы - естественные минеральные агрегаты, образующиеся в земной коре или на ее поверхности в результате различных геологических процессов. Важнейшими диагностическими признаками горных пород, отражающими условия ее образования, являются: минеральный состав, строение и формы залегания горных пород. Если горная порода сложена агрегатом одного минерала, она называется мономинеральной; если состоит из многих минералов - полиминеральной. Строение породы определяется структурой и текстурой. Структура - определяется степенью кристалличности, абсолютными и относительными размерами минеральных зерен, их формой и взаимоотношением. Текстура - сложение породы, т.е. ориентировка и относительное расположение ее составных частей в пространстве. Формы залегания горных пород - формы, которые образуют породы в земной коре (пласты, дайки, силлы, жилы и др.)

По происхождению (генезису) все известные горные породы подразделяются на три группы: магматические, осадочные и метаморфические. Магматические и метаморфические горные породы слагают около 90% объема земной коры, 10% приходится на долю осадочных пород. Но осадочные породы занимают около 75% площади земной поверхности и преобладающая часть их образовалась в морских водоемах.

 

Магматические горные породы

 

Магматические породы образуются в результате кристаллизации расплавов (преимущественно) силикатных, называемых магмами. В основу классификации магматических горных пород положены условия образования и залегания, химический и минеральный состав.

Условия кристаллизации магмы различны, она может затвердевать в земной коре на различной глубине, может изливаться на поверхность. В зависимости от того, где происходит застывание магмы, магматические породы разделяют на две основные группы: интрузивные (глубинные) и эффузивные (излившиеся). Интрузивные породы в свою очередь делятся на глубинные (абиссальные), полуглубинные (гипабиссальные) и жильные (магма застывает в трещинах). Выделенные группы различаются между собой по структурам, текстурам и формам залегания.

 



©2015- 2019 stydopedia.ru Все материалы защищены законодательством РФ.