учебники / Короновский Н.В. «Общая геология» 3-ие издание
.pdfУДК 551(07) ББК 26.3я7
К68
Р е ц е н з е н т ы:
Заведующий кафедрой региональной геологии и истории Земли геологического факультета МГУ им. М. В. Ломоносова, профессор Никишин А. М.;
Заведующий кафедрой общей геологии и геологического картирования РГГУ, профессор, доктор геолого минералогических наук,
академик РАЕН Соколовский А. К.
На обложке – Канадские скалистые горы, Кананаскис.
Фото Peter B. Jones
|
Короновский Н. В. |
К68 |
Общая геология : учебник / Н. В. Короновский. — 3-е изд.— Москва : КДУ, |
2012. — 552 с. : табл., ил., [26] с. цв. ил. ISBN 978-5 98227 825 8
В учебнике отражены современные данные и представления о Земле как пла нете, ее месте в Солнечной системе и во Вселенной; рассмотрены внутреннее стро ение Земли и методы его изучения, а также геофизические поля; понятие о стра тиграфии и геохронологии, строении земной коры и ее вещественном составе. Рассмотрены все геологические процессы внешней и внутренней динамики. В за ключении подводится итог нашему современному знанию о Земле и о процессах, изменяющих ее лик, в том числе и техногенного характера. Также имеется раздел о нелинейных процессах в геологии. Использование графиков, таблиц и рисунков помогает более легкому усвоению материала. Для каждой главы дается список ре комендуемой дополнительной литературы.
Данный учебник написан для студентов (бакалавриат) геологических специальностей и всех, кто интересуется геологией.
УДК 551(07) ББК 26.3я7
|
© Короновский Н. В., 2012 |
ISBN 978-5 98227 825 8 |
© Издательство «КДУ», 2012 |
|
ОГЛАВЛЕНИЕ |
|
Предисловие |
.................................................................................................................... |
7 |
Введение |
.................................................................................................................... |
9 |
|
ЧАСТЬ I |
|
|
ПРОИСХОЖДЕНИЕ ВСЕЛЕННОЙ, ЗЕМЛИ |
|
|
И СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЫ |
|
ГЛАВА 1. |
ЗЕМЛЯ В КОСМИЧЕСКОМ |
|
|
ПРОСТРАНСТВЕ ......................................................................................... |
14 |
1.1. Образование Вселенной ............................................................................ |
14 |
|
1.2. Солнечная система ...................................................................................... |
20 |
|
|
1.2.1. Солнце и его параметры ............................................................... |
20 |
|
1.2.2. Строение Солнечной системы .................................................... |
24 |
|
1.2.3. Внутренние планеты ...................................................................... |
26 |
|
1.2.4. Внешние планеты ............................................................................ |
29 |
|
1.2.5. Астероиды, кометы и метеориты ............................................... |
34 |
|
1.2.6. Происхождение Солнечной системы ....................................... |
41 |
|
1.2.7. Строение Луны ................................................................................. |
46 |
ГЛАВА 2. |
СТРОЕНИЕ И СОСТАВ ЗЕМЛИ ................................................................... |
49 |
2.1. Форма Земли ................................................................................................. |
49 |
|
2.2. Внутреннее строение Земли ................................................................... |
50 |
|
2.3. Химический и минеральный состав недр Земли ............................ |
65 |
|
2.4. Гравитационное поле Земли ................................................................... |
69 |
|
2.5. Магнитное поле Земли ............................................................................. |
73 |
|
2.6. Тепловое поле Земли ................................................................................. |
83 |
|
2.7. Вещественный состав земной коры ..................................................... |
89 |
|
|
2.7.1. Минералы ............................................................................................ |
89 |
|
2.7.2. Горные породы .................................................................................. |
98 |
2.8. Строение земной коры ............................................................................... |
103 |
|
ГЛАВА 3. |
ВОЗРАСТ ГОРНЫХ ПОРОД |
|
|
И ТЕКТОНИКА ЛИТОСФЕРНЫХ ПЛИТ........................................................... |
107 |
3.1. Относительная геохронология ................................................................ |
107 |
|
3.2. Изотопные методы определения возраста |
|
|
|
минералов и горных пород ....................................................................... |
115 |
3.3. Тектоника литосферных плит — |
|
|
|
современная геологическая теория ....................................................... |
126 |
|
ЧАСТЬ II |
|
|
ПРОЦЕССЫ ВНЕШНЕЙ ДИНАМИКИ |
|
ГЛАВА 4. |
АТМОСФЕРА И ГИДРОСФЕРА ........................................................................ |
139 |
ГЛАВА 5. |
ВЫВЕТРИВАНИЕ ............................................................................................... |
144 |
5.1. |
Механическое, химическое и биологическое выветривание ....... |
145 |
5.2. |
Процессы гипергенеза и коры выветривания ................................... |
151 |
5.3. |
Образование почв и их свойства ........................................................... |
154 |
ГЛАВА 6. |
ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ |
|
|
ПОВЕРХНОСТНЫХ ТЕКУЧИХ ВОД .................................................................. |
157 |
6.1. Временные водные потоки ....................................................................... |
159 |
|
6.2. Геологическая деятельность рек ............................................................. |
164 |
|
6.3. Устьевые части рек, дельты и эстуарии ............................................. |
176 |
|
6.4. Развитие речных долин и формирование речных террас ........... |
182 |
|
ГЛАВА 7. |
ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ ПОДЗЕМНЫХ ВОД .............................. |
187 |
7.1. |
Виды воды в горных породах ................................................................. |
187 |
7.2. |
Движение и режим грунтовых вод ....................................................... |
192 |
7.3. |
Подземные воды и окружающая среда ............................................... |
196 |
ГЛАВА 8. |
КАРСТОВЫЕ ПРОЦЕССЫ ................................................................................. |
198 |
8.1. |
Карстовые формы рельефа ....................................................................... |
198 |
ГЛАВА 9. |
ГРАВИТАЦИОННЫЕ ПРОЦЕССЫ ..................................................................... |
206 |
ГЛАВА 10. ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ ОЗЕР И БОЛОТ.................................... |
211 |
|
10.1. Геологическая деятельность озер ........................................................... |
211 |
|
10.2. Геологическая деятельность болот ........................................................ |
215 |
|
ГЛАВА 11. |
ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ ВЕТРА .................................................. |
220 |
11.1. |
Дефляция и корразия ................................................................................. |
222 |
11.2. |
Аккумуляция эолового материала ......................................................... |
225 |
11.3. |
Типы пустынь ................................................................................................ |
228 |
ГЛАВА 12. |
ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ СНЕГА, |
|
|
ЛЬДА И ЛЕДНИКОВ .......................................................................................... |
231 |
12.1. Классификация ледников ......................................................................... |
233 |
|
12.2. Разрушительная (экзарационная) деятельность ледников ......... |
243 |
|
12.3. Транспортная и аккумулятивная деятельность ледников .......... |
246 |
|
12.4. Водно-ледниковые отложения ................................................................ |
249 |
|
12.5. Оледенения в истории Земли ................................................................. |
251 |
|
12.6. Причины возникновения оледенений .................................................. |
257 |
|
ГЛАВА 13. ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ В КРИОЛИТОЗОНЕ ....................................... |
263 |
|
13.1. Распространение криолитозоны ............................................................. |
263 |
|
13.2. Происхождение криолитозоны ............................................................... |
265 |
|
13.3. Строение криолитозоны ............................................................................ |
266 |
13.4. Типы подземных льдов .............................................................................. |
267 |
|
13.5. Подземные воды в криолитозоне .......................................................... |
268 |
|
13.6. Криогенные формы рельефа .................................................................... |
269 |
|
13.7. Термокарст ...................................................................................................... |
276 |
|
13.8. Криогенные формы рельефа, |
|
|
|
связанные с гравитационными процессами ...................................... |
279 |
13.9. Хозяйственная деятельность в криолитозоне .................................. |
283 |
|
ГЛАВА 14. ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ ОКЕАНОВ И МОРЕЙ............................ |
286 |
|
14.1. Свойства океанской воды ......................................................................... |
286 |
|
14.2. Динамический режим Мирового океана ............................................. |
295 |
|
14.3. Рельеф океанского дна ............................................................................... |
305 |
|
14.4. Геологическая деятельность волн .......................................................... |
316 |
|
14.5. Эвстатические колебания уровня океана ........................................... |
323 |
|
14.6. Осадконакопление в океанах ................................................................... |
327 |
|
14.7. Ресурсы дна океанов ................................................................................... |
353 |
|
14.8. Стадии преобразования осадков, |
|
|
|
осадочные горные породы |
|
|
и взаимоотношение слоистых толщ ..................................................... |
356 |
|
ЧАСТЬ III |
|
|
ПРОЦЕССЫ ВНУТРЕННЕЙ ДИНАМИКИ |
|
ГЛАВА 15. |
МАГМАТИЗМ ....................................................................................................... |
361 |
15.1. Понятие о магме ........................................................................................... |
362 |
|
15.2. Интрузивный магматизм ........................................................................... |
367 |
|
15.3. Вулканизм ........................................................................................................ |
376 |
|
15.4. Продукты извержения вулканов ............................................................ |
376 |
|
15.5. Вулканические постройки ......................................................................... |
393 |
|
15.6. Типы вулканических извержений ......................................................... |
402 |
|
15.7. Поствулканические явления .................................................................... |
409 |
|
15.8. Геологическая позиция |
|
|
|
действующих вулканов |
|
|
и понятие о магматических очагах ....................................................... |
413 |
ГЛАВА 16. |
МЕТАМОРФИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ .................................................................. |
418 |
16.1. Фации метаморфизма ................................................................................. |
419 |
|
16.2. Параметры и типы метаморфизма ........................................................ |
424 |
|
16.3. Ударный метаморфизм .............................................................................. |
427 |
|
ГЛАВА 17. |
ТЕКТОНИЧЕСКИЕ ДВИЖЕНИЯ |
|
|
И ДЕФОРМАЦИИ ГОРНЫХ ПОРОД ................................................................ |
430 |
17.1. Вертикальные и горизонтальные движения ..................................... |
430 |
|
17.2. Понятие о деформациях горных пород ............................................... |
432 |
|
17.3. Складчатые нарушения .............................................................................. |
438 |
|
17.4. Разрывные нарушения ............................................................................... |
448 |
ГЛАВА 18. |
ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЯ .............................................................................................. |
456 |
18.1. Механизм возникновения землетрясения и его параметры ....... |
456 |
|
18.2. Распространение землетрясений и их геологическая позиция . 467 |
||
18.3. Прогноз землетрясений .............................................................................. |
473 |
|
18.4. Сейсмостойкое строительство и поведение грунтов |
|
|
|
при землетрясениях ..................................................................................... |
476 |
18.5. Цунами .............................................................................................................. |
477 |
|
|
ЧАСТЬ IV |
|
|
ЗЕМЛЯ И ЧЕЛОВЕК: |
|
|
ДОСТИЖЕНИЯ, ПРОБЛЕМЫ, |
|
|
ПЕРСПЕКТИВЫ |
|
ГЛАВА 19. |
ГЛАВНЫЕ СТРУКТУРЫ ЛИТОСФЕРЫ .......................................................... |
481 |
ГЛАВА 20. ЧЕЛОВЕК И ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ СРЕДА ........................................................... |
484 |
|
ГЛАВА 21. ДОСТИЖЕНИЯ И ПРОБЛЕМЫ ......................................................................... |
490 |
|
21.1. Достижения в изучении Земли .............................................................. |
490 |
|
21.2. Концепция нелинейности в геологии .................................................. |
493 |
|
Предметный указатель ............................................................................................................ |
514 |
|
Рекомендуемая литература .................................................................................................... |
521 |
ПРЕДИСЛОВИЕ
Настоящий учебник по курсу «Общая геология» соответствует учебной программе. Курс читается всем студентам первого курса геологических специальностей вузов. Написание подобного учебника, учитывая огромный поток информации, поступающей каждый год, представляет большие трудности, т. к. требует тщательного отбора необходимого и вместе с тем достаточного материала для изложения основ геологической науки. Поэтому основной целью учебника была задача отразить в нем современные данные и представления о Земле как планете, ее месте в Солнечной системе и во Вселенной; рассмотреть внутреннее строение Земли и методы его изучения, а также геофизические поля; дать понятие о стратиграфии и геохронологии, строении земной коры и ее вещественном составе. В пособии рассмотрены все геологические процессы внешней и внутренней динамики. В заключение подводится итог нашему современному знанию о Земле и о процессах, изменяющих ее лик, в том числе техногенного характера. Впервые для учебников такого типа помещен раздел о нелинейных процессах в геологии. Стиль изложения материала таков, что он доступен студентам первого курса и характеризует уровень современной геологической науки. Автор стремился дополнить изложение значительным количеством графиков, таблиц и рисунков, помогающих усваивать материал. Для каждой главы дается список рекомендуемой дополнительной литературы. В настоящее, 2-е издание учебника внесены многочисленные дополнения, ряд глав существенно переработан, добавлено большое количество новых иллюстраций, в том числе цветных фотографий. Раздел 3.2 в учебнике написан старшим научным сотрудником М. И. Волобуевым , раздел 21.2. — старшим научным сотрудником А. А. Наймарком, и раздел о магнетизме частично написан ведущим научным сотрудником В. Н. Вадковским, которым автор искренне благодарен.
За обстоятельную рецензию и замечания, способствовавшие улучшению работы, автор глубоко признателен профессору В. М. Ненахову (Воронежский государственный университет). Автор благодарит ведущего научного сотрудника В. Н. Вадковского , доцента В. С. Захарова, доцента В. А. Зайцева, заведующего лабораторией М. А. Гончарова, профессора М. Г. Ломизе, профессора В. Е. Хаина, старшего ведущего научного сотрудника Л. И. Демину, доцента М. А. Романовскую, доцента Н. В. Макарову, научного сотрудника Т. В. Суханову, старшего
8 |
Предисловие |
научного сотрудника В. С. Гарагулю, Г. Н. Гордееву и научного сотрудника М. Ю. Никитина за прочтение ряда глав, ценные советы и замечания.
Автор также выражает благодарность профессору А. М. Никишину за тщательный анализ рукописи учебника, заведующей библиотекой
Н.В. Бакшеевой и сотруднице этой же библиотеки М. Д. Рябухиной за доброжелательную помощь в поисках литературы.
Особую и самую искреннюю благодарность автор выражает своему ближайшему помощнику старшему научному сотруднику Г. В. Брянцевой, без самоотверженной помощи которой подготовка учебника была бы невозможна, и старшему научному сотруднику А. А. Наймарку, сделавшему очень много ценных замечаний, написавшему раздел «Концепция нелинейности в геологии» и всегда с большой заинтересованностью обсуждавшему разнообразные проблемы.
Автор будет признателен за все советы и рекомендации, направленные на дальнейшее совершенствование учебника. Просьба посылать их по адресу: 119899, Москва, ГСП-3, Воробьевы горы, МГУ им. М. В. Ломоносова, геологический факультет, кафедра динамической геологии,
Н.В. Короновскому.
ВВЕДЕНИЕ
Древние греки, населявшие прекрасную страну Элладу, называли нашу Землю Геей. Уже во втором тысячелетии до нашей эры, в кри- то-микенский период, широкое развитие получила добыча руд, из которых выплавлялись различные металлы. Вообще-то их начали добывать еще раньше, в конце нового каменного века — неолита. Уже тогда были известны золото, серебро, медь, олово, железо, свинец и другие металлы. Древние металлурги умели делать из них разные сплавы. Умение искать и находить руды чрезвычайно высоко ценилось, как, впрочем, и в последующие времена. Но все же следует признать, что большинство месторождений в глубокой древности было открыто не с помощью целенаправленных поисков, а случайно. Действительно, не надо было обладать знаниями для того, чтобы поднять с поверхности Земли золотой самородок и искать вокруг другие самородки. Но постепенно накапливались определенные признаки, сопутствующие разным рудам, о которых писал, например, знаменитый ученый Древнего мира Плиний Старший. Зачатки геологических знаний развивались благодаря существовавшим горным разработкам, прежде всего у египтян, греков, китайцев, индийцев и других народов. Во многих местах найдены остатки древних горных промыслов — в Армении, на Урале, в Забайкалье, на Алтае, в Узбекистане, Таджикистане, Казахстане. Во втором тысячелетии до нашей эры на Урале плавили медь, в Северном Казахстане добывали золото, в горах Средней Азии получали свинец и серебро, а в Азербайджане (в Нахичевани) разрабатывали каменную соль.
Геологические знания постепенно набирали силу, но при рабовладельческом строе трудно было успешно развивать производство, а с ним и горные промыслы. Появление феодализма, установление новых производственных отношений дали толчок развитию и горного дела. В Средние века в Центральной и Восточной Европе было открыто много рудников, да и в Киевской Руси, в окрестностях Великого Новгорода, добывали железо, строительный камень, а на Белом море — слюду, которая в прошлом веке была названа мусковитом (от слова «моска» — Москва). В эпоху Возрождения появились первые зачатки научной геологии. Когда начали формироваться капиталистические отношения в сфере производства, геология сделала резкий шаг вперед. Ученые стали задумываться над тем, откуда взялись высоко в горах древние морские раковины.
10 |
Введение |
Наверное, когда-то там плескалось море, а гор не было. Следовательно, суша не была чем-то постоянным, ее очертания менялись. Стали обращать внимание не только на горные породы — известняк, гранит, песчаник, глинистый сланец, мел, но и на то, как они располагаются, залегают в природе. Выяснилось, что слои могут быть наклонными, иногда даже вертикальными. Какая же сила заставила их так наклоняться и изгибаться в складки? Землетрясения и извержения вулканов, приносившие столько бед и несчастий человечеству, тоже стали изучаться.
И вот в XVIII и XIX вв. геология как наука сделала поистине героический рывок вперед. Великий Ломоносов заложил своими трудами фундамент геологического учения, на котором в дальнейшем росло здание геологической науки. Можно только удивляться, как много сделал Ломоносов для развития геологических знаний, как, впрочем, и для других наук.
Стремительно растущая промышленность требовала все новых и новых полезных ископаемых и во все возрастающем количестве. Для геологии начался золотой век. Изобретение двигателя внутреннего сгорания дало повод для поисков нефти. Электростанции, заводы, фабрики требовали угля, сельское хозяйство — удобрений, строительство — камня, песка, глины, воды. Но как же все это дать производству? Где искать новые руды, нефть, газ, алмазы? Как заглянуть поглубже в недра Земли, где подземные клады лежат за семью печатями?
Ответы на все эти и многие другие вопросы дает нам геология — наука о строении Земли, о ее происхождении, возрасте, развитии и образовании полезных ископаемых. «Гео» — по-гречески земля, «логос» — знание. Не следует, конечно, думать, что геологи получают все эти знания только с помощью молотка и лупы, как это многие еще до сих пор представляют. Геология сейчас использует данные физики, химии, биологии, математики, астрономии и сама подразделяется на многочисленные ветви, которые даже просто перечислить затруднительно.
Так, историей нашей планеты занимается историческая геология, которая использует палеонтологию — науку о древнем животном и растительном мире; динамическая геология изучает разнообразные процессы: вулканизм, образование рельефа, возникновение землетрясений, деятельность рек, морей и океанов, образование складок в земных пластах, движение земной коры; стратиграфия занята изучением последовательности образования пластов и установлением их возраста; петрография изучает горные породы, которые состоят из минералов, а петрология — способы образования горных пород; кристаллография рассматривает внутреннюю структуру минералов, их кристаллическую решетку; геохимия изучает распределение химических элементов в земной коре, горных породах,