Основы геологии и горного дела Курс лекций

для студентов специальности 180400

«Электропривод и автоматика промышленных

установок и технологических комплексов»

Преподаватель: проф., д.т.н. Лодус Е.В.

Санкт-Петербург

2009

Лекция 1

Введение в геологию. Минералы, горные породы, полезные ископаемые и геологические условия их образования

1. Строение Земли

Земля состоит из концентрических оболочек – геосфер, различающихся по химическому составу, физическим свойствам и агрегатному состоянию. Различают атмосферу, гидросферу и твердую Землю.

В твердой земле различают три основных геосферы: кору, мантию и ядро, подразделяющихся, в свою очередь, на ряд слоев.

Наружный слой 1 называется земной корой, имеет толщину 6-80 км. Под горами кора утолщается, а под морями и океанами почти пропадает. Кора земли имеет среднюю плотность 2800 кг/м³, состоит из трех слоев с возрастающими плотностями: осадочного, гранитного и базальтового.

Мантия залегает на глубинах 35-2885 км, является силикатной оболочкой.

Ядро земли находится в центре на глубинах 2900-6371 км.

Температура позволяет объяснить состояние вещества в разных геосферах. Её прирост называется геотермическим градиентом и определяется как изменение температуры на 100 м глубины. Среднее его значение на суше около 3⁰С на каждые 100 м, в вулканических областях достигает 20⁰С, а на континентальных платформах снижается до 1⁰С.

В геологической истории Земли выделяют несколько периодов, в каждый из которых происходило образование различных полезных ископаемых.

В архейскую эру были образованы самые древние месторождения руд хрома, меди, никеля, золота. В позднем архее в местах скопления водорослей и высших растений сформировались залежи горючих сланцев.

В протерозойскую эру возникли магматические месторождения руд хрома, железа, титана, меди, никеля, платины, залежи руд цветных, редких и благородных металлов, железистые кварциты.

В начале фанерозоя появились месторождения горючих сланцев, угля, нефти и газа, солей, фосфоритов, серы. Угли были известны во все геологические эры, на всех континентах. 27% мировых запасов составляют угли пермского, 21% - карбонового и мелового, 17% - юрского периодов.

2. Минералы и их свойства

Вещество Земли сложено, в основном, неорганическими соединениями, преимущественно оксидами и силикатами. Эти естественные соединения –минералы – изучает минералогия. В природе известно около 4000 минералов, но распространены лишь 30-40 минералов. Это – породообразующие минералы, если их в породе более 5%. В 2007 году в СПб университете открыт 4001 минерал кривовичевит ( по имени автора Кривовичева).

В природе минералы встречаются в виде кристаллов, имеющих форму многогранников.

Физические свойства минералов – это кристаллическая форма, твердость, плотность, спайность, излом, цвет и блеск.

2. Горные породы и их свойства

Горные породы - естественные агрегаты минералов.

Отличаются друг от друга химическим составом, размером и строением слагающих их частиц (структурой), расположением этих частиц в пространстве (текстурой) и другими физическими свойствами (цветом, плотностью, хрупкостью и т.д.).

Главным признаком разделения пород является их происхождение, или генезис , по которому породы делятся на осадочные, магматические и метаморфические.

Осадочные породы образовались в поверхностной части земной коры в результате разрушения, переотложения и преобразования ранее существовавших отложений на поверхности Земли, на дне морей и океанов, в реках и озерах. Для них характерна слоистость.

В зависимости от способа образования осадочные породы делятся на обломочные, химические, биохимические и смешанные.

Магматические породы (МП) возникли при застывании или кристаллизации жидкого силикатного расплава (магмы) в недрах Земли или на её поверхности. В связи с этим выделяют интрузивные (глубинные), эффузивные (излившиеся) и промежуточные (полуглубинные) породы.

Метаморфические породы (ММП) – продукт преобразования, преимущественно осадочных, реже магматических пород за счет давления, температуры.