Ответы на билеты!

Курс «ОБЩАЯ ГЕОЛОГИЯ»

Тема «ПРЕДМЕТ И МЕТОДЫ ГЕОЛОГИИ»

Вопрос №1. Принцип актуализма: униформизм и актуалистический подход.

Принцип актуализма заключается в представлении, что на Земле всегда действовали те же геологические процессы, которые действуют и сейчас. Поэтому среди древних пород должны быть аналоги современных геологических образований. Изучение современных геологических процессов и современных отложений является ключом к пониманию событий геологического прошлого.

Идеи актуализма высказывались многими учеными, но широкое распространение они получили в тридцатые годы XIX века после выхода книги английского учёного Чарльза Лайеля «Основы геологии». Сам Лайель, правда, ошибочно считал, что особенности современных геологических процессов можно без всяких поправок переносить в геологическое прошлое, и что в геологическом прошлом действовали абсолютно те же процессы и с той же интенсивностью, что и сейчас. Такой вариант актуализма получил название «униформизм».

Несмотря на ошибочность униформизма для своего времени он был значительным шагом вперёд, так как до Лайеля многие геологи придерживались идей катастрофизма, согласно которым геологическая история представляла собой чередование периодов спокойного развития и бурных катастроф (потопов), изменявших лик Земли.

Современная форма актуализма – «актуалистический подход» подразумевает, что к пониманию геологического прошлого надо идти от понимания современных геологических процессов, но с учётом того, что в прошлом (особенно, в отдалённом) физико-географическая обстановка на поверхности Земли и сами процессы, протекавшие на поверхности и в глубине нашей планеты, заведомо несколько отличались от современных. Необходимо учитывать изменения состава атмосферы и гидросферы, конфигурации материков, колебания уровня Мирового океана

Наибольшее применение метод актуализма нашёл прежде всего в литологии – науке, изучающей осадочные породы и процессы их образования. Современные процессы образования осадочных пород наиболее доступны для исследования и уже давно достаточно хорошо изучены и поняты.

В последние десятилетия, в связи с утверждением теории тектоники литосферных плит актуалистический подход широко применяется и при расшифровке тектонических обстановок геологического прошлого и при изучении древних магматических и метаморфических пород.

Вопрос №2. Специфика современной геологии. Разделы современной геологии.

Специфика современной геологии:

- геология, во многом, является описательной наукой;

- почти все процессы, изучаемые геологией, за исключением процессов, происходящих непосредственно около земной поверхности, недоступны для прямых наблюдений;

- объект изучения (Земля) является уникальным и очень крупным;

- получение новых фактических данных в геологии сопряжено с большими затратами и организационными сложностями; - очень широкий спектр методов, применяемых в геологических исследованиях;

- тесная взаимосвязь со многими другими науками, прежде всего, с химией, физикой, биологией и астрономией;

- большое значение в практической работе геологов играет удача;

- в настоящее время в целях геологических исследований стали создавать полигоны, где хорошо выражены те или иные геологические процессы.

Разделы современной геологии:

1) Науки, занимающиеся веществом:

Минералогия – изучает минералы.

Кристаллография – занимается описанием кристаллов, изучает их внутреннюю структуру.

Петрография – занимается описанием магматических и метаморфических горных пород.

Петрология – изучает процессы образования магматических и метаморфических горных пород.

Литология – занимается описанием и изучает процессы образования осадочных пород.

Геохимия – изучает закономерности распределения химических элементов в горных породах, в земной коре и других оболочках Земли, а также в космосе (космохимия).

2) Науки, занимающиеся историческими аспектами развития Земли:

Палеонтология – занимается изучением животного и растительного мира геологического прошлого.

Стратиграфия – занимается изучением последовательности образования слоёв осадочных пород и установлением их возраста.

Историческая геология – изучает общий ход геологической истории и отдельные её интервалы.

Структурная геология – занимается описанием геологических структур любого масштаба (от пространственных взаимоотношений горных пород и их комплексов до Земли в целом).

Тектоника – изучает происхождение геологических структур любого масштаба (до Земли в целом).

3) Науки, занимающиеся прикладными вопросами:

Геоморфология – изучает происхождение ландшафтов.

Четвертичная геология – изучает рыхлые наиболее молодые породы Земли и геологические процессы самого недавнего геологического прошлого (четвертичного периода).

Гидрогеология – изучает подземные воды.

Инженерная геология и грунтоведение – изучение приповерхностных горных пород и грунтов для нужд строительства.

Экологическая геология – занимается геологическими аспектами охраны окружающей среды.

Учение о полезных ископаемых – рассматривает весь комплекс геологических вопросов, связанных с образованием месторождений полезных ископаемых.

Тема «МИНЕРАЛЫ»

Билет №3. Классификация минералов. Минеральные парагенезисы.

Минералы – твердые продукты, образовавшиеся в рез-те природных физико-химических реакций, происходящих в литосфере, обладающие определенным химическим составом, кристаллической структурой, имеющие поверхность раздела.

В настоящее время установлено около 4900 минеральных видов, более 4660 из которых было одобрено Международной минералогической ассоциацией (IMA). Однако лишь несколько десятков минералов (около 100) пользуются широким распространением. Они входят в состав горных пород и называются породообразующими.

Классификация минералов

1. Самородные эл-ты и интерметаллические соединения.

Известно около 30 эл-тов. Подразделяются на:

*Металлы (золото, платина, серебро, медь..)

*Полуметаллы (мышьяк, сурьма)

*Не металлы (сера, графит, алмаз)

2. Сульфиды и их аналоги.

Чаще всего сернистые соединения – сульфиды, образуются из гидротермальных растворов. Пирит FeS2, халькопирит CuFeS2, галенит PlS, сфалерит ZnS

3. Галогениды.

Более 100 минералов, соли галогеноводородных кислот (HF, HCl, HBr, HI)

Шире всего распространены хлориды Na, K, Mg. NaCl – галит; Фториды Ca, Na, Al. Флюорит-CaF2

4. Оксиды, гидроксиды.

Около 200 минералов оксидов и гидроксидов Ме, реже полуМе. Составляют по массе 5% литосферы. Особенно развит SiO2 – кварц.

Важные рудные минералы: гематит Fe2O3, пиромозит MnO2, касентерит SnO2, Рутил TiO2. Из гидроксидов: Брусит Mg(OH)2, гетит HFeO2

5. Карбонаты.

1,5% по массе земной коры. Важное значение в структуре карбонатов имеют анионные группы [CO3]³⁺ . Кальцит CaCO3, сидерит FeCO3, малахит Cu2CO3*(OH)2

Ионы – хормофоры(красители) окрашивают карбонаты: Cu-в зеленый, U – в желт. Fe – в коричневый.

6. Сульфаты, хроматы, молибдаты, вольфрамиты.

*Сульфаты – соли серной кислоты (H2SO4). Гипc-CaSO2*2H2O, барит –BaSO4

*Хроматы – соли ортохромовой к-ты. Встречаются очень редко.

*Вольфроматы – соли вольфрамовой к-ты (H2WO4). Вольфрамит – (F,Mn)WO4

*Фосфаты, арсенаты, ванадаты – соли ортофосфорной к-ты H3PO4, Мышьяковой H2AsO3, ванадиевой к-ты H3VO3/

Апатит – Ca5[PO4]3(Fe, Cl, OH)

7. Силикаты

Сост. 90% литосферы

1. Островные силикаты - изолированные тетраэдры [SiO₄]⁴⁻

оливины, гранаты, циркон, титанит, топаз, дистен, андалузит, ставролит, везувиан, каламин, эпидот, цоизит, ортит, родонит, берилл, кордиерит, турмалин и др

2. Цепочечные силикаты, силикаты с непрерывными цепочками из кремнекислородных тетраэдров [SiO₃]²⁻

Пироксен

3 Ленточные силикаты, это силикаты с непрерывными обособленными лентами или поясами из кремнекислородных тетраэдров; [Si₄O₁₁]⁶⁻

Роговая обманка, амфибол

  4 Листовые силикаты, это силикаты с непрерывными слоями кремнекислородных тетраэдров ;[Si₂O₅]²⁻

 тальк, серпентин, хризотил-асбест, слюды (мусковит, флогопит, биотит)

5 каркасные силикаты. Силикаты с непрерывными трёхмерными каркасами [SiO₂]⁰

Кварц, П.Ш.

Парагенетические ассоциации минералов – (парагенезис) закономерное совместное нахождение в земной коре минералов, связанных общими условиями образования. То есть, если есть один минерал, то тут же должен быть и другой, присущий тому.

Пироп – алмаз, пирит-гётит, серпентин-асбест,  кварц-золото, пирротин-пентландит, галенит-сфалерит.

Билет №4. Физические свойства минералов.

Важнейшими характеристиками минералов являются кристаллохимическая структура и состав. Все остальные свойства минералов вытекают из них или с ними взаимосвязаны. Важнейшие свойства минералов, являющиеся диагностическими признаками и позволяющие их определять, следующие:

1. Габитус кристаллов – наружный вид кристаллов, определяемый преобладающим развитием граней тех или иных простых форм.

2. Твердость - определяется по школе Мооса

1. Тальк (Mg₃Si₄O₁₀(OH)₂)

2. Гипс (CaSO₄·2H₂O)

3. Кальцит (CaCO₃)

4. Флюорит (CaF₂)

5. Апатит (Ca₅(PO₄)₃(OH, Cl, F)

6. Ортоклаз (KAlSi₃O₈); ПШ

7. Кварц (SiO₂)

8. Топаз (Al₂SiO₄(OH, F)₂)

9. Корунд (Al₂O₃)

10. Алмаз (C) 

3. Блеск световой эффект, вызываемый отражением части светового потока, падающего на минерал. Зависит от отражательной способности минерала.

• Металлический блеск;

• Металловидный блеск;

• Неметаллический блеск:

• Алмазный блеск (алмаз, киноварь и др.);

• Стеклянный блеск (кварц, гипс, кальцит и др.);

• Жирный блеск (самородная сера и др.);

• Перламутровый блеск (слюда, гипс и др.);

• Шелковистый блеск (асбест и др.);

4. Спайность - способность минерала раскалываться по определённым кристаллографическим направлениям.

Весьма совершенная – слюда, графит

Совершенная – кальцит, галенит, ортоклаз

Средняя – полевые шпаты, роговые обманки

Несовершенная – апатит, нефелин

Весьма несовершенная ­­– золото, корунд.

• Излом — специфика поверхности минерала на свежем не спайном сколе.

• Цвет — признак, с определённостью характеризующий одни минералы (зелёный малахит, синий лазурит, красная киноварь), и очень обманчивый у ряда других минералов, окраска которых может варьировать в широком диапазоне в зависимости от наличия примесей элементов-хромофоров либо специфических дефектов в кристаллической структуре (флюориты, кварцы, турмалины).

• Цвет черты — цвет минерала в тонком порошке, обычно определяемый царапанием по шершавой поверхности фарфорового бисквита.

• Магнитность — зависит от содержания главным образом двухвалентного железа, обнаруживается при помощи обычного магнита.

• Побежалость — тонкая цветная или разноцветная плёнка, которая образуется на поверхности некоторых минералов за счёт окисления. Тем самым маскируя истинный цвет минерала.

• Хрупкость — прочность минеральных зёрен (кристаллов), обнаруживающаяся при механическом раскалывании. Хрупкость иногда увязывают или путают с твёрдостью, что неверно. Иные очень твёрдые минералы могут с лёгкостью раскалываться, то есть быть хрупкими (например, алмаз)

Билет №5. Свойства минералов как кристаллических веществ (симметрия кристаллов, полиморфизм, изоморфизм, распад твердых растворов).

Симметрия кристаллов- закономерная повторяемость или расположение предмета или частей в пространстве. Центр- точка, относительно которой части кристаллической решетки совпадают.

Ось симметрии- ось, при повороте вокруг которой элементы кристаллической решетки совпадают между собой.

1. Плоскостная симметрия – Р. Плоскостей может быть 1,2,3,4,5,6,7,9

2. Центр симметрии - С.

3. Ось симметрии – L (L2, L3, L4, L6)

В кристалле не обязательно присутствие всех элементов симметрии.

Природные кристаллы являются комбинациями простых форм. Существует 47 видов простых форм кристаллов. Простые формы объединены в 32 вида симметрии. Виды симметрии объединены в сингонии( их 7). Сингонии объединены в 3 категории:

Низшая сингония:

1. Триклинная : L1, C

2. Моноклинная : L2, P, L2PC

3. Ромбическая : 3L2, L2 2P, 3L2 3PC

Средние сингонии:

1. Тетрагональная: обязательно наличие одной оси 4-го порядка L4

2. Тригональная: обязательно наличие одной оси L3

3. Гексагональная : обязательно наличие одной оси L6

Высшая сингония:

1. Кубическая: обязательно наличие нескольких осей L3,L4

Полиморфизм – существование вещества в двух или нескольких формах кристаллов с разной структурой. Происходят из-за разницы температуры и давления. Полиморфные модификации: алмаз-графит.

Распад твердых растворов – кристаллическая решетка становится неустойчивой, и она очищает себя от примесей.

6)Минералы. Структурная классификация силикатов и алюмосиликатов.

Земная кора на 95% состоит из силикатов. Силикаты являются главными породообразующими минералами многих ГП, особенно магматического и метаморфического происхождения.

Структурные группы выделяются на основе кремнекислородных тетраэдров.

Вопрос №6

Структурная классификация силикатов и алюмосиликатов:

1. Островные

2. Кольцевые

3. Цепочечные

4. Ленточные

5. Листовые (Слоевые)

6. Каркасные

Островные силикаты.

В группу островных входят силикаты, решетка которых состоит из кремнекислородных тетраэдров, не имеющих общих вершин, т.е. общих ионов кислорода. В островных силикатах у каждого иона кислорода четыре свободные связи. Благодаря плотной упаковке ионов островные силикаты обладают большой твердостью.

- Группа оливина: оливин (перидот) – (MgFe)₂[SiO₄], форстерит - Mg₂SiO₄

- Группа гранатов: пироп - Mg₃Al₂[SiO₄]₃, андрадит - Ca₃Fe₂[SiO₄]₃, гроссуляр - Ca₃Al₂[SiO₄]₃

- Группа дистена: дистен (кианит) - Al₂O(SiO₄)

- Группа ставролита: ставролит - Fe[OH]₂·2 Al₂SiO₅

- Группа сфена: сфен (титанит) - CaTi[SiO₄]O, датолит - Ca₂B₂[SiO₄]₂[OH]₂, аксинит - Ca₂(Mn, Fe)Al₂BSi₄O₁₅[OH]

Кольцевые силикаты.

В подкласс кольцевых силикатов входят несколько групп минералов, основой кристаллического строения которых являются замкнутые кольца, состоящие из групп кремнекислородных тетраэдров [SiO₄]. Форма этих колец определяет форму кристаллов соответствующих минералов.

Кольцевые силикаты проявляют резко выраженную тенденцию к образованию геометрически правильных кристаллов, преимущественно столбчатого, призматического облика. Они характеризуются высокой твердостью, нет ясной спайности, нередко бывают прозрачны.

Примеры : Берилл — Аl₂ {Ве₃ [Si₆O₁₈]} ( разновидности: изумруд, аквамарин, гелиодор, воробьевит)

Турмалины (формула непостоянная, легко меняется)

Хризоколла—CuSi0₃ nH₂0; п около 2.

Цепочечные силикаты.

 Группа пироксенов — распространенные породообразующие минералы. Кристаллохимическая структура пироксенов представляет собой вытянутые вдоль третьей кристаллографической оси одинарные цепочки кремнекислородных тетраэдров, которые соединяются катионами. Схематическая формула пироксенов: R₂[Si₂0₆], где R — катионы одно-, двух- и трехвалентных металлов. Пироксены обычно образуют короткостолбчатые кристаллы и зерна.

Пироксены делятся на ромбические и моноклинные.

Среди ромбических пироксенов известны энстатит — Mg₂[Si₂0₆] и  гиперстен — (Mg,Fe)₂[Si₂0₆].

Моноклинные: диопсид — CaMg[Si₂0₆], геденбергит – CaFe[Si₂O₆]

Группа волластонита.

Волластонит  - Ca₃[Si₃О₉], или  CaSiO_3.

Ленточные силикаты

Кристаллохимическая структура минералов этой группы характеризуется наличием двойных цепочек (или лент), состоящих из кремнекислородных тетраэдров. Формула комплексного кремнекислородного аниона в двойной цепочке имеет вид [Si₄O₁₁]^6-, к которому присоединяются два иона (ОН)^-. Такую структуру имеют, например, амфиболы.

Гр. амфиболов — распространенные породообразующие минералы. Общая схематическая формула амфиболов:

R₇ (OH)₂[Si₄O₁₁]₂

Примеры: обыкновенная роговая обманка  -  (Ca, Na, K)₂(Mg, Fe, Al)₅(OH)₂[Si₄O₁₁], антофиллит – (Mg, Fe)₇[Si₄O₁₁]₂[OH]₂