Q2) Значение геологических знаний

Q1) Содержание науки Геология

Геология, как наука, появилась практически сразу после появления человека, и входила в философию. Сам термин геология появился около 200 лет назад.

Геология – это наука о строении Земли, ее составе и развитии, процессами, протекающими в недрах и на поверхности, о формировании и размещении на Земле месторождений полезных ископаемых.

 

Q2) Значение геологических знаний

Современная геология служит теоретической основой для поисков/разведки/разработки всех видов полезных ископаемых, в практическая геология создает сырьевую базу промышленной индустрии.

 

Q3) Подразделения науки геология

Геология представляет собой комплекс знаний, в составе которых выделяются следующий науки:

1) Кристаллография – изучает кристаллы

2) Минералогия – изучает минералы

3) Геммология – изучает драгоценные камни

4) Литология – изучает горные породы (осадочные)

5) Петрография – изучает горные породы (магматические)

6) Тектоника – изучает движение земной коры

7) Гидрогеология – изучает воду как ископаемое

8) Стратиграфия – изучает особенности чередования пластов пород в земной коре

9) Палеонтология – изучает остатки живых организмов прошлого для геологических целей.

10) Геология нефти и газа – изучает геологические особенности м/р нефти и газа (их образования и залегания)

11) Геология полезных ископаемых – изучает полезные ископаемые

12) Петрофизика – изучает физические свойства горных пород и минералов

13) Геофизика – изучает физические свойства комплексов пород и минералов в земной коре

 

Q4) Прямые методы изучения геологических объектов

1) Физические

2) Химические

3) Оптические

и др. методы исследования каменных материалов. При этом выясняют состав, строение, особенности образования и существования этих материалов. Изучаются физические и химические свойства пород и минералов.

 

Q5) Косвенные методы изучения геологических объектов

Косвенные методы основаны на дистанционном изучении некоторых свойств пород, минералов, полезных ископаемых, залегающих в недрах Земли.

1) Магниторазведка

2) Гравиразведка

3) Сейсморазведка

4) Электроразведка

 

Q6) Понятие о гравиразведке

Гравиразведка – метод, основанный на изучении силы тяжести на поверхности Земли, или близь поверхности Земли (единица измерения – 1 Гал = 1 м/c²).

Как известно, в среднем на планете g=9,8 м/c². В каждой точке поверхности Земли g имеет своё значение, отличающееся от среднего в 5^ом, 6^ом, 7^ом знаке после запятой. Оно (g) определяется плотностью пород, залегающих в недрах ниже точки наблюдений.

В рамках проведения методов гравиразведки на участках съемки располагают систему гравиметров. Они измеряют значение g. На основе данных вычислений можно построить гравиметрическую карту, на которой могут выделиться положительные и отрицательные аномалии.

 

Q7) Понятие о магниторазведке

Магниторазведка – метод, основанный на сравнительном дистанционном изучении магнитных свойств веществ Земли. Многие породы и минералы содержат в себе части Fe, и, как следствие, обладают магнитными свойствами. Эти свойства замеряются и устанавливается на поверхности магнетометрами. По результатам замеров составляют магнитометрическую карту, на которой могут выделиться положительные или отрицательные аномалии.

Положительные аномалии могут быть вызваны залегающими в недрах железосодержащими породами.

 

Q11) Геосферы Земли

Геосферы (от греч. гео — «Земля», сфера — «шар») — географические концентрические оболочки (сплошные или прерывистые), из которых состоит планета Земля.

Выделяются следующие геосферы: атмосфера, гидросфера, литосфера, земная кора, мантия и ядро Земли. Ядро Земли делится на внешнее ядро (жидкое) и центральное — субъядро (твёрдое)

Верхняя оболочка Земли – земная кора, имеет мощность от 5-80 км.

Нижняя граница земной коры и верхняя граница мантии получила название «поверхность Махоровичича».

Земная кора + поверхность Махоровичича + верхняя часть мантии образуют литосферу. Её мощность под континентами составляет примерно 150 км, а под океаном около 90 км.

Сейчас считается, что ядро состоит из Ni и Fe, и верхняя часть ядра находится в расплавленном состоянии, а внутренний слой (около 1250 км.) – твердое железное ядро. Плотность ядра составляет 10 000 кг/м3 (1,7 % массы Земли). Граница между Внешней и внутренней части ядра проходит толщиной около 5 км на расстоянии примерно 1220 км от центра.

Мантия – первичная земная материя, включает в себя свойства жидкости и твердого вещества. Располагается между земной корой и ядром. В мантии протекает процесс дифференциации, когда тяжелые элементы стремятся опуститься в ядро, а легкие (O₂, C и т.д) поднимаются в земную кору.

Верхняя мантия протягивается на глубину до 400 км. В пределах этого слоя, в интервале глубин от 100-120 до 350-400 км под континентами и на глубине от 50-60 до 400 км под океанами, скорость продольных сейсмических волн не возрастает, а скорость поперечных волн - даже падает. Это может указывать на уменьшение вязкости вещества, и, возможно, на его частично расплавленное состояние. Эта зона внутри верхней мантии получила название астеносфера («ослабленная сфера»), в отличие от верхней твердой литосферы. В астеносферном слое располагаются первичные очаги вулканизма и проявляются процессы, приводящие к тектоническим движениям в земной коре.

Средняя мантия охватывает глубины Земли от 400 до 900 км. В этом слое скорости прохождения сейсмических волн резко возрастают (с 8,5 км/с до 11,2 км/с), что указывает на значительное увеличение плотности и вязкости вещества. Этот слой назван слоем Голицына.

Нижняя мантия располагается на глубинах от 670 до 2900 км; здесь скорости сейсмических волн с глубиной возрастают медленно, но тем не менее достигают здесь максимальных для нашей планеты значений: продольная скорость увеличивается до 13,6 км/с, а поперечная - до 7,3 км/с. Полагают, что относительно равномерное нарастание скорости с глубиной связано только с ростом давления и свидетельствует об относительно однородном строении нижней мантии. В низах этого слоя, на глубине 2700-2900 км выделяется переходная оболочка (поверхность Вихерта-Гутенбрега), отличающаяся по свойствам от всей остальной нижней мантии. Здесь отмечается некоторое снижение скорости продольных волн, что, вероятно, связано с переходом к внешнему ядру.

Атмосфера (от. греч. атмос — «пар» и сфера — «шар») — газовая оболочка небесного тела, удерживаемая около него гравитацией.

Гидросфера (от. греч. гидро – «вода» и сфера – «шар») - водная оболочка Земли, совокупность всех её водных запасов.

 

 

Q13) Типы земной коры

Земная кора – наиболее важная и мобильная часть Земли. Всего выделяют два типа земной коры – континентальную и океаническую – различную по мощности и составу. А так же выделяют промежуточный тип, в котором происходит переход от одного вида земной коры к другому с появлением гранитного слоя. Максимальная мощность Земли – до 80 км. – образуется под горами. Эти места называются корнями гор.

 

Q15) Тепловое поле Земли

Тепловое поле Земли на поверхности определяется излучением солнца. Именно энергия солнца питает все поверхностные геологические процессы. Влияние солнечной энергии распространяется до глубины нескольких сотен метров. Ниже основную роль начинают играть глубинные факторы, и t° начинает закономерно повышаться. Скорость этого повышения зависит от 2^х факторов:

1) Геотермический градиент, т.е. прирост t° с погружением на 100 метров. В среднем на планете он равен около 3^х градусов. Но весьма различается в разных районах. Например, в Мск ~ 1 °С, а на Камчатке ~ 32,5 °С.

2) Геотермическая ступень – это глубина, на которую надо погрузиться, чтобы t° выросла на 1°С. В среднем на Земле ступень = 33 метрам. В Мск ~ 100 м. На камчатке ~ 3м.

Эти параметры довольно постоянны до глубины 4-5 км., а глубже значение геотермического градиента (эффекта) падает, а ступени – растет. В ядре t° = 5000-6000 °C

Источники внутреннего тепла таковы:

1) Гравитационная дифференциация веществ мантии, в результате которой легкие элементы всплывают к коре, а тяжелые элементы опускаются к земному ядру.

2) Боковое движение вещества в мантии

3) Распад радиоактивных элементов в составе земной коры и мантии, которое идет с выделением тепла в виде γ излучения

 

Q18) Время в геологии

Геохронология – наука, занимающаяся разделением геологического времени на условные отрезки, имеющие собственные названия и расположенные в определенной последовательности.

Земля имеет возраст примерно 4,5 млрд. лет. Геохронологическая таблица делит это время на: эры, периоды, эпохи и века с определенной продолжительностью. Для определения возраста в геологии используются абсолютные и относительные методы.

Q19) Методы определения относительного возраста

Относительные методы определения возраста геологических объектов основаны на сравнении залегания пород, и не позволяет определить возраст этих пород в годах.

1) Стратиграфический (strata – лат. – слой, пласт)

Метод основан на положении, согласно которому более древние породы залегают под молодыми. Метод может привести к ошибкам, т.к. в ряде случаев геологические процессы могут поставить на ребра или перевернуть почки пластов. Так молодые породы окажутся в глубине.

2) Петрографический

Метод основан на сравнительном изучении состава и ширины пород в разрезах. Считается, что в одинаковые породы в разных разрезах имеют один возраст.

 

3) Палеонтологический

Метод основан на изучении остатков животных и растительных организмов, которые существовали в прошлом. Применим лишь для осадочных горных пород. Как известно, жизнь на Земле зародилась млрд. лет назад и с тех пор постоянно изменялась и совершенствовалась. Главные принцип палеонтологического метода заключается в том, что породы в разных разрезах, содержащие одни и те же органические остатки имеют один возраст.

Q20) Метода определения абсолютного возраста

Геологические методы определения абсолютного возраста минералов и пород основаны на использовании процессов радиоактивного распада некоторых элементов. Как известно, многие химические элементы имеют по несколько радиоактивных элементов. Они не стабильны и распад происходит с выделением α и β частиц и γ излучения.

Природа распада у каждого элемента строго фиксирована, и могут измеряться миллиардами лет. При определении возраста берут образец минерала, содержащего радиоактивный изотоп и продукты его распада, и определяют количество обоих. Подставив полученное значение в формулу, получим T (период полураспада) минерала в годах.

Методы абсолютной геохронологии применимы для пород и минералов эндогенного происхождения. Сейчас используются и развиваются следующие методы:

• Калиорионовый (превращает радиоактивный калий в стабильный арион)
• Уран-свинцовый (превращает радиоактивный U₂₃₅ в стабильный свинец Pb₂₀₇)
• Рубидий-стронцевый (превращает радиоактивный рубидий в стабильный стронций)
• Радио-углеродный (превращает нестабильный углерод в стабильный азот)

 

Q29) Образование углеводородов

Существует несколько гипотез образования углеводородов, которые можно разделить на две группы – органическую и неорганическую.

1) Принципиальное происхождение органических углеводородов таково.

Согласно органической гипотезе, нефть образуется в морях и океанах. Остатки животных и растений организмов, входящих в состав планктона, накапливаются на морском дне в смеси глин и других частиц. Образуется специфический ил, называемый сапропель (I). Толща этого ила может быть затем перекрыта пластами других пород извести, глин и т.д. (II)

Сапропель попадает в условия повышения t° и p. Здесь органическое вещество преобразуется и формируется каменная нефть. Со временем (III) капли органического вещества сливаются, идет их химическая эволюция, и формируется истинная нефть. При перепадах давления нефть может покинуть материнские породы и начать миграцию через породы в земной коре (IV).

В процессе миграции нефть может встретить структуру, где она остановится и начнет накопляться.

2) Неорганическая концепция образования углеводородов заключается в следующем.

В мантии содержится весьма значительное количество углерода и водорода. При высоких p и t°, которые господствуют в мантии, может произойти синтез молекул нефтяного ряда. Из этих элементов сначала образуются молекулы легких газов – CH₄, C₂H₆ и т.д. (С_nH_2n+2).

Используя трещиноватые зоны в литосфере эти газы поднимаются вверх, t° и p постепенно снижаются, что способствует продолжению синтеза все более тяжелых молекул жидких углеводородов. Они смешиваются, и к поверхности приходит истинная нефть.

 

Q31) Классификация озер

По солености озера делятся на: пресные (количество растворенного вещества < 1 г/литр), солоноватые (от 1 до 24 г/литр), и соленые (растворенные вещества > 24 г/литр)

Основной классификацией озер является происхождению озерных котловин. По этому признаку озера делятся на: эндогенные (образованы внутренней энергией Земли) и экзогенные (образованы поверхностными факторами)

1) Экзогенные

a) Плотинные – могут иметь естественное или искусственное происхождение, причем одна из стенок озерного углубления является плотиной. Сюда относятся и искусственные водохранилища

b) Котловинные

· Речные – создаются речной эрозией, не редко это старицы

· Ледниковые – когда пониженные части рельефа созданы двигающимися ледниками

· Эоловые – Когда понижение рельефа создано ветром

· Провальные (карстовые) – в результате провалов кровель глубоко расположенных пещер.

2) Эндогенные:

a) Тектонические - озеро образуется на месте опускающегося блока земной коры (Байкал)

b) Вулканические – вода заполняет кратеры потухших/уснувших вулканов

c) Реликтовые (остаточные) – возникают при отделении озер от крупного водоема в результате поднятия блоков земной коры (пример: в прошлом от Аральского до Средиземного моря был единый водоем (море). Развитие Кавказского блока, спустившегося 20-25 мил. Лет назад привело к образованию Оральского и Каспийского озер)

 

Q32) Образование ледников.

Ледники существуют всюду, где темпы аккумуляции снега значительно превышают темпы абляции (таяния и испарения)

Условиями образования ледника являются: обилие атмосферных осадков, выпадающих при температуре ниже 0° С, накапливающихся выше так называемой снеговой линии (полосы, в пред. которой среднегодовое количество твердых осадков равно их убыли). Отрицательная температура сохраняет в пределах Северного и Южного полюсов, на Западном Кавказе (>2700 м.), в Гималаях (> 5500 м.). При похолодании и увеличении влажности граница этой температуры перемещается вниз, при потеплении и уменьшении влажности - вверх.

Накапливающийся в течении многих тысяч лет лед превращается в зернистый - фирн, затем под давлением - в голубой прозрачный или глетчерный лед.

Характерной особенностью ледника является способность его перемещаться, что связано с пластичностью льда.

Наибольшая пластичность льда в нижней части ледника, который может как - бы выползать из - под вышележащей толщи и течь подобно пластичному веществу, независимо от рельефа местности. Скорость движения ледников от нескольких см. до 20 м. в сутки (ледники Гренландии - V = 5-20 м. в сутки). Средняя часть поверхности ледника перемещается быстрее, чем краевая. При расширении долины ледник, как река, стремится растечься по ней. Поэтому в нем появляются продольные трещины, а при увеличении уклона ложа и поперечные.

В геологии выделяют 4 типа ледников: горные (альпийские), покровные, шельфовые и ледники промежуточного типа. Площадь под ледниками - 16 млн. км² (10%)

 

Q33) Типы ледников

В геологии выделяют 4 типа ледников:

1) Горные (альпийские) ледники – сравнительно не большие, характерны для горных областей всех широт.

2) Покровные – характерна низкая снеговая линия, S покрытия измеряется 1,000,000 км², мощность оледенения до 4,6 км. в Антарктиде. Выделяют гринландский и атлантический тип ледников.

3) Шельфовые – занимают на дне некоторых шельфовых зон и вдоль прибрежных островов Гренландии и Антарктиды. Особенно характерны для шельфа западной Антарктиды.

4) Промежуточного (скандинавского) типа – образуются на плоских вершинах континентальных гор.

 

Q34) Эпохи оледенения

В геологической истории Земли неоднократно возникали условия для гораздо более мирового развития ледников, чем это необходимо сейчас. Такие периоды носят название эпохи оледенения. Во время этих эпох среднегодовая температура в отдельных районах планеты или на всех планете сильно понижалась, и там образовывались ледники. Сначала они формировались в самых холодных участках, затем распространились по всему району. В европейской части России выделяют 3 эпохи оледенения, которые носят названия:

1) Лохвинская

2) Днепревская

3) Валдайская – окончилась около 10 тыс. лет назад.

Во времена этих эпох на скандинавском полуострове образовался покровный ледник, языки которого текли на юг и доходили до широт Киева. Они несли с собой морену состоящую из обломков Скандинавских пород.

Когда ледник начал таять, мореные отложения накапливались на земной поверхности. Их можно было встретить по всей местности на Русской равнине. Эпохи оледенения характерны и для далекого прошлого. Мореные отложения можно встретить в пластах с возрастом более 100 млн. лет

Причины обледенения окончательно не выяснены. Предположительно это:

1) Периодические похолодания могли быть связаны с прохождением Земли через облака космической пыли

2) Похолодание объясняют уменьшением солнечной радиации

3) Похолодание могло быть связанно с особыми действиями атмосферы, гидросферы, вулканизма.

 

Q37) Речная эрозия

Речная эрозия, как еологический фактор, зависит от кинетической энергии воды, которую определяет m и V по формуле E_k = mV²/2*

V зависит от угла наклона рельефа от истока реки до уровня водоема, в который она впадает. Этот уровень называется базисом эрозии.

ΔH дна реки над базисом эрозии на всем протяжении реки, выражается графиком, который называется продольным профилем реки. Этот профиль не постоянен и меняется в течении всей жизни реки, поскольку река размывает свое дно и откладывает складки. В конце концов, этот профиль выравнивается и получает название продольный профиль равновесия.

 

Q38) Этапы жизни реки

В жизни реки выделяют три этапа периода: юности, зрелости и старости.

В период юности река течет по неровностям рельефа. Скорость воды на разных участках различается и довольно высока, встречаются пороги. Река быстро размывает породы ложа, образуются глыбы, галька, крупный песок. Дальше и эти обломки окатываются.

В юности преобладает донная эрозия – реки размывают свое ложе. Постепенно профиль реки выравнивается, скорость воды снижается на ряду с донной эрозией появляется, а затем начинает преобладать, боковая эрозия, т.е. размыв берегов. Река переходит в стадию зрелости, а за тем в стадию старости. В этой последней стадии река начинает вилять, заполняя своими наносами свою же долину. Скорость реки снижается. Коэффициент извилистости K увеличивается. K – отношение длины реки к расстоянию от истока до устья по прямой. K = b/a. Появляются меандры, старицы, террасы.

 

Q41) Аллювиальные отложения

Реки планеты суммарно выносят в моря и океаны примерно 7 млрд. м³ в год различного вещества или суммарным весов в 17 млрд. тонн. Около 5 млрд. тонн выносится в растворах, остальное – в обломках диаметром до 1 м. Старые реки выносят в основном взвеси – частицы, размером менее 0,01 мм., определяющие мутность воды.

Сносимый реками материал осаждается в водоемах, куда реки впадают, и превращаются в морские или озерные отложения, но часть перенесенного материала откладывается в речных долинах. Образуется специфические речные породы – аллювий. В его составе преобладают: слоистые глины, пески, редко галька.

Реки в верхнем течении могут размывать коренные месторождения тех или иных веществ (алмазы, олово, золото). Перенося и откладывая продукты размыва, река может сформировать вторичные аллювиальные месторождения этих элементов.

 

Q42) Этапы литогенеза

В процессе формирования и жизни осадочных пород, т.е. в процессе литогенеза, выделяют 5 стадий:

1) Образование осадочного материала при разрушении уже существующих минералов и пород экзогенными факторами.

2) Перенос теме же факторами получившегося материала в виде обломков, взвесей, растворов.

3) Отложение этого материала в благоприятных для этого участках рельефа с образованием рыхлой, не редко насыщенной водой, породы. Этот этап называется седиментогенез (осадконакопление).

4) Диагенез – превращение рыхлого осадка в твердую породу. Во время диагенеза давление вышележащих осадков приводит к выдавливанию воды. Некоторые химические соединения в составе осадков вступают в реакции друг с другом так, что в породе достигается физико-химическое равновесие. Например, в процессе диагенеза песок превращается в песчаник, ил – в аргелит и т.д.

5) Катагенез. Его причины – изменение условий в окружающей породу среде. В соответствии с меняющимися условиями происходит дальнейшее уплотнение, перекристаллизация, образование породы, растворение одних веществ и появление других компонентов.

 

Q43) Образование осадочного материала

Осадочные горные породы — горные породы, существующие в термодинамических условиях, характерных для поверхностной части земной коры и образующиеся в результате переотложения продуктов выветривания и разрушения различных горных пород, химического и механического выпадения осадка из воды, жизнедеятельности организмов или всех трех процессов одновременно. Более трёх четвертей площади материков покрыто осадочными породами, поэтому с ними наиболее часто приходится иметь дело при геологических работах. Кроме того, с осадочными породами связана подавляющая часть разрабатываемых месторождений полезных ископаемых. В них хорошо сохранились остатки вымерших организмов, по которым можно проследить историю развития различных уголков Земли. Изучением осадочных горных пород занимается наука литология.

Q45) Седиментогенез

Седиментогенез - стадия переноса и осаждения вещества, широко распространённые природные процессы, приводящие к образованию осадков на дне различных водоёмов и во впадинах на суше. Понятие седиментогенеза. как начальной стадии литогенеза, введено советским геологом Н. М. Страховым (1953). Последний различает в ней три этапа: мобилизация исходного для осадков вещества в коре выветривания, перенос вещества и осадкообразование на водосборных площадях, осадкообразование в конечных водоёмах стока. Седиментогенез сменяется диагенезом (превращением осадков в породы).

Q46) Диагенез

Осадок, накопившийся на дне водоема или на поверхности суши, обычно представляет собой неравновесную систему, состоящую из твердой, жидкой и газовой фаз. Между составными частями осадка начинается физико-химическое взаимодействие. Активное участие в преобразовании осадков принимают обитающие в иле организмы.

Во время диагенеза происходит уплотнение осадка под тяжестью образующихся выше него слоев, обезвоживание, перекристаллизация. Взаимодействие составных частей осадка между собой и окружающей средой приводит к растворению и удалению неустойчивых компонентов осадка и формированию устойчивых минеральных новообразований. Разложение отмерших животных организмов и растений вызывает изменение окислительно-восстановительных и щелочно-кислотных свойств осадка. К концу диагенеза жизнедеятельность бактерий и других организмов почти полностью прекращается, а система осадок — среда приходит в равновесие.

Продолжительность стадии диагенеза изменяется в широких пределах, достигая десятков и даже сотен тысяч лет. Мощность зоны осадка, в которой протекают диагенетические преобразования, также колеблется в значительном диапазоне и, по оценке большинства исследователей, составляет 10— 50 м, а в ряде случаев, по-видимому, может быть и больше.

 

Q47) Катагенез

В эту стадию осадочные породы претерпевают существенные преобразования, сопровождаемые изменением химико-минералогического состава, строения и физических свойств. Основными факторами преобразования пород являются температура, давление, вода, растворенные в ней соли и газообразные компоненты, рН и радиоактивное излучение. Направленность и интенсивность преобразований в значительной степени определяются составом и физическими свойствами пород. В процессе катагенеза происходит уплот­нение пород, их обезвоживание, растворение неустойчивых сое­динений, а также перекристаллизация и образование новых минералов. Впервые термин Катагенез, обозначающий совокупность преобразований горной породы после перекрытия ее слоями нового осадка, был предложен А. Е. Ферсманом в 1922 году.

Знание закономерностей катагенеза имеет большое практическое значение, например для оценки перспектив нефтеносности осадочных толщ, для прогнозирования свойств (марок) углей ископаемых, стройматериалов и т.д.

 

Q49) Пликативные дислокации

В процессе геологического развития земной коры осадочные тела быстро теряют первичную форму. Они наклоняются, изгибаются, ломаются и т.д. Любое изменение формы осадочного тела под влиянием внешних факторов называется дислокацией.

Пликативные дислокации – изменение формы породного тела, при котором не нарушается его слоенность. Основные типы пликативных дислокаций таковы:

1) Моноклиналь, т.е. пачка пластов наклонена в 1одну сторону.

2) Флексура – ступенчатое залегание пачки пластов.

3) Складки – антиклиналь и синклиналь (1 – замок, 2- крыло)

 

 

 

Q50) Дизъюнктивные дислокации

При этих дислокациях происходит разрыв спайности пласта. Наиболее простая дизъюнктивная дислокация – это трещина. Разрыв и разлом принято считать – большими трещинами.

 

 

При согласном залегании пластов последовательность осадконакоплений не прерывается. Кровли и подошвы пластов параллельны. Пласты имеют одинаковое количество элементов залегания.

При несогласном залегании в осадконакоплениях произошел разрыв. Элементы залегания в верхних и нижних пачках различны.

 

Q51) Понятие метаморфизма

В процессе развития земной коры осадочные горные породы и магматические горные породы могут попадать после своего образования с специальные термодинамические условия, которые характеризуются высокими t° и p.

10 км глубина = 300°C = 2700 атм., 20 км = 600°C = 5400 атм.

В таких условиях горные породы начинают менять свои физические, а, иногда, и химические свойства. Может произойти полная перекристаллизация минералов без переходов в расплавленное состояние. Все это приводит к глубокому изменения горных пород и образованию новых метаморфических горных пород. Процесс, приводящий к образованию метаморфических горных пород, носит название метаморфизм.

 

Q52) Типы метаморфизма

1) Региональный метаморфизм (10-20 км) - наиболее распространенным и важный вид метаморфизма, поскольку охватывает огромные площади или целые регионы. Он проявляется в условиях, когда отдельные участки земной коры испытывают длительное прогрессивное погружение, в результате чего горные породы перемещаются из верхних горизонтов земной коры в более глубокие. Обычно прогибание компенсируется осадконаполнением и в качестве главных факторов регионального метаморфизма, таким образом, выступает петростатическое давление и температура, постепенное повышение которой обусловлено геотермическим градиентом.

2) Контактовый метаморфизм проявляется на контактах магматических расплавов, внедряющихся в земную кору, с вмещающими породами. Вблизи контакта образуется ореол метаморфических пород, который обычно захватывает как окружающее магматическое тело породы, так и краевые части самого магматического тела. Ширина зоны контактового изменения (контактового ореола) может изменяться от сантиметров до первых километров. Основными причинами изменения горных пород в зонах контактов являются температура, возрастающая благодаря тепловому воздействию магматических масс на вмещающие породы, и химически активные газовые и жидкие растворы, выделяемые магматическими расплавами.

3) Динамометаморфизм (катакластический, дислокационный метаморфизм) проявляется, главным образом, в верхних частях земной коры, в зонах развития тектонических движений дислокационного характера. Часто локализуется вдоль разрывных тектонических нарушений. Таким образом, основной причиной, вызывающей его, является одностороннее давление. При динамометаморфизме изменяются в основном структурно - текстурные особенности горных пород. Происходит их дробление, а в более глубоких зонах в связи с повышением температуры механическое разрушение сменяется пластическими деформациями. В породах появляется полосчатость, заключающаяся в чередовании слоев различных по форме зерен и окраске минералов, возникает кристаллизационная сланцеватость.

Процесс замещения одних минералов другими, протекающий при участии газовых и жидких растворов и сопровождающийся изменением химического состава минеральных образований называется метасоматозом.

 

Q53) Факторы метаморфизма

Главными причинами, или факторами метаморфизма горных пород, являются температура, давление и химически активные вещества - растворы и летучие соединения.

Температура. Процессы метаморфизма, по мнению большинства исследователей, совершаются в интервале температур от 250 - 300°С до 800°С. Повышение температуры всего на 10°С вдвое увеличивает скорость химических реакций, а на 100°С примерно в 1000 раз. В условиях земной коры повышение температуры вызывается двумя основными причинами:

· погружением горных пород на большие глубины, что ведет к возрастанию температуры благодаря геотермическому градиенту (в среднем 1° на 33 м.);

· тепловым воздействием магматических расплавов, внедряющихся в земную кору.

Повышение температуры также может вызываться поступлением глубинных флюидов, местным возрастанием внутреннего теплового потока и некоторыми другими причинами.

Давление. Различают давление петростатическое (всестороннее) и боковое (одностороннее) или стресс.

· Петростатическое давление является функцией глубины, и возрастание его обычно связано с погружением горных пород в глубь литосферы. Петростатическое давление также повышает температуру плавления минералов.

· Боковое давление (стресс) возникает при интенсивных тектонических движениях дислокационного характера. Оно приводит к деформации, вызывает появление закономерностей пространственной ориентировки их в горной породе. Например, пластинчатые минералы располагаются плоскостями спайности перпендикулярно к направлению давления, в результате чего формируются так называемые сланцевые текстуры горных пород.

Q54) Понятие о магматизме

Магматические горные породы образуются при застывании и кристаллизации магмы. Магма – это природный силикатный расплав сложного химического состава. В магме содержится практически вся периодическая таблица Менделеева: Al, Si, Mg, пары H₂O, газообразные компоненты.

В зависимости от условий, в которых происходило застывание магмы, магматические горные породы делятся на интрузивные (образованы на большой глубине, при высоких t° и p) и эффузивные (застывание на поверхности Земли).

В интрузивных горных породах присутствие летучих компонентов способствует процессу кристаллизации, и образуют породы с полной кристаллической структурой. В эффузивных породах в условиях быстрого охлаждения, которое сопровождается выделением летучих компонентов, происходит неполная кристаллизация магмы. Образуется скрытокристаллическое строение магматической горной породы.

 

Q55) Понятие о магме и лаве

Магма (греч. — месиво, густая мазь) представляет собой природный, чаще всего силикатный, огненно-жидкий расплав, возникающий в земной коре или в верхней мантии, на больших глубинах, и при остывании формирующий магматические горные породы. Излившаяся магма — это лава.

Ла́ва — раскаленная жидкая (эффузия) или очень вязкая (экструзия), преимущественно силикатного состава масса (SiO2 примерно от 40 до 95%), изливающаяся на поверхность Земли при извержениях вулканов. При застывании лавы образуются эффузивные (излившиеся) горные породы.

В некоторых районах земного шара магма во время вулканических извержений изливается на земную поверхность в виде лавы. Многие вулканические островные дуги связаны с системой глубинных разломов. Центры землетрясений располагаются примерно на глубине до 700 км от уровня земной поверхности, то есть вулканический материал поступает из верхней мантии. На островных дугах он часто имеет андезитовый состав, а поскольку андезиты по своему составу сходны с континентальной земной корой, многие геологи считают, что континентальная кора в этих районах наращивается за счет поступления мантийного вещества.

Вулканы, действующие вдоль океанических хребтов (например, Гавайского), извергают материал преимущественно базальтового состава. Эти вулканы, вероятно, сопряжены с мелкофокусными землетрясениями, глубина которых не превышает 70 км. Поскольку базальтовые лавы встречаются как на материках, так и вдоль океанических хребтов, геологи предполагают, что непосредственно под земной корой существует слой, из которого поступают базальтовые лавы.

Однако неясно, почему в одних районах из мантийного вещества образуются и андезиты, и базальты, а в других – только базальты. Если, как теперь полагают, мантия действительно является ультраосновной породой (обогащена железом и магнием), то лавы, произошедшие из мантии, должны иметь базальтовый, а не андезитовый состав, поскольку минералы андезитов отсутствуют в ультраосновных породах. Это противоречие разрешает теория тектоники плит, согласно которой океаническая кора подвигается под островные дуги и на определенной глубине плавится. Эти расплавленные породы и изли