shpory_geologia

Земля в Мировом пространстве

Происхождение Солнечной системы .:Химический состав вселенной – ¾ Н и ¼ Не, на все остальные элементы приходится менее 1%.Обшество о вселенной знает на 4%.!видимое вещество-4%,тёмная материя-23%,тёмная энергия 73%.

В наблюдаемой форме Вселенная возникла 20 млрд. лет назад. До этого времени всё её вещество находилось в условиях бесконечно больших температур и плотностей (которые современная физика не может описать). Такое состояние вещества называется сингулярным (или сингулярностью).

Теория большого взрыва.Всё началось, когда Альберт Эйнштейн создал общую теорию относительности. В её уравнениях описаны фундаментальные свойства материи, пространства и времени. Применив свою теорию ко Вселенной как целой системе, Эйнштейн обнаружил, что такого решения, которому соответствовала бы не меняющаяся со временем Вселенная не получается.Чтобы добиться стационарного решения своих уравнений, Эйнштейн ввёл в них дополнительное слагаемое — так называемый ламбда-член. Однако до сих пор никто не смог найти какого-либо физическогообоснования этого дополнительного члена. В начале 20-х гг. советский математик Александр Александрович Фридман решил для Вселенной уравнения общей теории относительности, не накладывая условия стаци­онарности. Он доказал, что могут существовать два решения для Вселенной: расширяющийся мир и сжимающийся мир. Все эти теоретические рассуждения никак не связывались учёными с реальным миром, пока в 1929 г. американский астроном Эдвин Хаббл не подтвердил расширение видимой части Вселенной. Он использовал при этом эффект Доплера.

ПЕРЕРЫВ СТРАТИГРАФИЧЕСКИЙ — отсут ствие в нормальном разрезе слоистых пород, время образования которых может быть фик сировано при данной детальности изучения разреза. Перерыв стратиграфический не соп ровождается заметным различием в падении (наклоне) пограничных слоев.

Маркирующий горизонт - слой в толщах горн. пород, хорошо выдержанный по простиранию и выделяющийся по одному признаку или их набору (составу, окраске, зернистости, наличию включений, прослоев, комплексу органич. остатков). Является важнейшим элементом при геол. картировании и корреляции разрезов

Линии в спектре движущегося источника смещаются на величину, пропорциональную скорости его приближения или удаления, поэтому скорость галактики всегда можно вычислить по изменению положения её спектральных линий. Ещё во втором десятилетии XX в. американский астроном Весто Слайфер, исследовав спектры нескольких галактик, заметил, что у большинства из них спектральные линии сме­щены в красную сторону. Это означало, что они удаляются от нашей Галактики со скоростями в сотни километров в секунду. Хаббл определил расстояния до небольшого числа галактик и их скорости. Из его наблюдений следовало, что чем дальше находится галактика, тем с большей скоростью она от нас удаляется. Закон, по которому скорость удаления пропорциональна расстоянию, получил название закона Хаббла. Факт постоянного расширения Вселенной установлен твердо. Самые далёкие из известных галактик и квазаров имеют такое большое красное смещение, что длины волн всех линий в их спектрах оказываются больше, чем у близких источников, в пять—шесть раз. На начальной стадии всё вещество Вселенной имело настолько высокую плотность, что её даже невозможно себе представить. Идею о расширении Вселенной из сверхплотного состояния ввёл в 1927 г. бельгийский астроном Жорж Леметр, а предположение, что первоначальное вещество было очень горячим, впервые высказал Георгий Антонович Гамов в 1946 г. Впоследствии эту гипотезу подтвердило открытие так называемого реликтового излучения. Оно осталось как эхо бурного рождения Вселенной, которое часто называют БольшимВзрывом.Сингулярное состояни е ,расширение ,атомы, звезды галактики на образ солнца 1 млн лет.

Гипотеза Шмидта. Решение фундаментального вопроса природы Солнечной системы О. Ю. Шмидт объясняет захватом Протосолнцем космической туманности. главной частью которой является предположение об образовании планет путём объединения холодных твёрдых тел различных размеров, обращавшихся вокруг Солнца. Разработана в 1943 О. Ю. Шмидтом на основе критического изучения истории планетной космогонии и анализа закономерностей движения планет. Шмидту впервые удалось объяснить причины прямого осевого вращения планет (т. е. вращения в том же направлении, что и обращение вокруг Солнца) и открыть путь к объяснению закономерности расстояний планет от Солнца. Предположение об образовании Земли и родственных ей планет путём аккумуляции твёрдых тел приводит к заключению об относительно холодном начальном их сос тоянии. Шмидт выдвинул предположение, согласно которому рой тел, из которых аккумулировались планеты, был захвачен Солнцем из межзвёздного пространства.

Гипотеза Канта-Лапласа.Точки зрения Канта и Лапласа в ряде важных вопросов резко отличались. Кант, например, ис ходил из эволюционного развития холодной пы левой туманности, в ходе которого сперва воз никло центральное массивное тело — будущее Солнце, а потом уже планеты, в то время как Лап лас считал первоначальную туманность газо вой и очень горячей, находящейся в состоянии быст рого вращения. Сжимаясь под действием силы всемирного тяготения, туманность, вследст вие закона сохранения момента количества движе ния , вращалась все быстрее и быстрее. Из-за больших центробежных сил, возникающих при быстром вращении в экваториальном поясе, от него последовательно отделялись кольца. В даль нейшем эти кольца конденсировались, об разуя планеты.Таким образом, согласно гипотезе Лап ласа, планеты образовались раньше Солнца. Од нако, несмотря на такое резкое различие между двумя гипотезами, общей их важнейшей особен ностью является представ ление, что Сол нечная система возникла в ре зультате законно мерного развития туманности. Поэтому и принято назы вать эту концепцию «гипотезой Канта —-Лап

Планеты земной группы и луна. Планеты земной группы состоят главным образом из кислорода, кремния, железа, магния, алюминия и других тяжёлых элементов.Все планеты земной группы имеют следующее строение:в центре ядро из железа с примесью никеля. По-видимому, только Венера не имеет расплавленного железного ядра. У остальных планет часть ядра находится в жидком состоянии.мантия,состоит из силикатов. Кора ,образовавшаяся в результате частичного плавления мантии и состоящая также из силикатных пород,но обогащённая несовместимыми элементами. Из планет земной группы коры нет у Меркурия, что объясняют её разрушением в результате метеоритной бомбардировки. Земля отличается от других планет земной группы высокой степенью химической дифференциации вещества и широким распространением гранитов в коре. Планеты характеризуются глобальной асимметрией в распределении континентальной и океанической коры. В литосфере этих планет и у Луны обнаружены системы разломов, отчетливо видны трещины растяжения, приведшие к образованию на Земле, Марсе и Венере рифовых систем. Только на Земле и Меркурии пока установлены структуры сжатия. Лишь на нашей планете выделяются складчатые пояса, гигантские сдвиги и шарьяжи.( горизонтальный или пологий надвиг с перемещением масс в виде покрова нарасстояния)Сравнительно-планетологи ческий анализ показал, что в литосфере планет земной группы можно выделить континентальные, океанические области и области переходные. Мощность коры на Земле, Луне, Марсе и других планетах земной группы по расчетам геофизиков не превышает 50 км. Обнаружение древних вулканов на Марсе, Венере. показало общность процессов образования литосферы и ее последующих преобразований; оказалось похожи даже формы вулканических аппаратов. Изучение метеоритных кратеров Луны, Марса Венеры и Меркурия привлекло внимание к поискам подобных образований на Земле. Сейчас выявлены десятки древних метеоритных кратеров – астроблем – диаметром до 100 км.

Форма и размеры Земли. Гипсографическая кривая.В России за истинный размер планеты в настоящее время принимают эллипсоид Ф.Н. Красовского. Основные параметры эллипсоида подтверждаются данными, полученными с орбитальных станций. Согласно им экваториальный радиус равен 6378,245 км, полярный радиус – 6356,863 км, объём Земли составляет 1,083*10^12 км кубических, а масса – 6*10^27 г. Ускорение силы тяжести на полюсе 983см/с^2, на экваторе 978. Средний радиус равен 6371, 11 км. Гипсографическая кривая - кривая в прямоугольных координатах, показывающая распространённость на Земле различных высот (на суше) и глубин (на море). Эта кривая получается, если по оси ординат отложить высоты (вверх от начала координат) и глубины (вниз от начала координат), а по оси абсцисс - площади, занятые определёнными высотами и глубинами. Г. к. показывает, что 80% рельефа Земли приходится на пространство морского дна, невысоких равнин суши и шельфа, а также высоких выровненных поверхностей. Часть кривой, отражающая профиль дна океана, называется батиграфической кривой. Г. к. впервые была построена в 1883г. А. Лаппараном и в 1933г. уточнена Э. Коссина. В 1959г. В. Н. Степановым были пересчитаны данные для батиграфической кривой, которые внесли большие изменения в прежние представления

2.Гипотеза расширения Земли. Сторонники этой гипотезы предполагают, что объем земного шара первоначально был намного меньшим, чем сейчас. Радиус Земли составлял 3500 - 4000 км., а ее поверхность была вдвое меньше современной. Океанов еще не существовало. Материковая кора покрывала сплошной оболочкой весь земной шар. По мнению одних исследователей, расширение Земли началось с конца палеозойской эры. Другие считают, что это произошло в меловом периоде. С этого момента радиус Земли стал увеличиваться ежегодно приблизительно на 0,6 мм. Вследствие расширения первоначально единая материковая кора растрескалась. Образовались отдельные континенты, они все дальше и дальше отодвигались друг от друга по мере дальнейшего расширения Земли. В промежутках между материками обнажался подкоровый слой. Сюда проникало поднимавшееся снизу мантийное вещество, образуя новую кору океанического типа.

Гипотезы развития земной коры.1.Гипотеза дрейфа материков. Наиболее полную гипотезу дрейфа материков развил в 1912 г. известный немецкий геофизик А. Вегенер. Согласно представлениям А. Вегенера вся поверхность Земли первоначально была покрыта сплошным тонким гранитным слоем. В палеозойскую эру весь гранитный материал собрался в один блок. Образовался единый материк - Пангея. Он возвышался над уровнем окружавшего его безбрежного океана. Причиной этого могло явиться воздействие приливных и центробежных сил. Приливные силы связаны с притяжением Солнца и Луны; они действуют на земной поверхности с востока на запад. Центробежные силы вызваны вращением Земли и направлены от полюсов к экватору. В середине мезозойской эры Пангея начала раскалываться на отдельные глыбы - континенты. Под влиянием тех же сил они стали отплывать друг от друга в широтном направлении. Например, Америка откололась от Европы и Африки и продвинулась на запад. В промежутке между ними возник Атлантический океан. Южная Америка и Африка в своем движении испытали поворот по часовой стрелке. В результате перемещения Антарктиды к югу, Австралии к юго-востоку, а Индостана к северо - востоку между ними образовался Индийский океан. Таким образом, в гипотезе Вегенера Атлантический и Индийский океаны рассматриваются как вторичные, а Тихий океан - как остаток первичного океана. Площадь его последовательно уменьшалась в результате надвигания на него со всех сторон материков.

3.Пульсационная гипотеза. В начале ХХ в. была высказана идея о том, что эпохи расширения Земли сменяются эпохами ее сжатия. По их представлениям, эпохам сжатия соответствуют горообразовательные фазы, эпохам расширения - периоды покоя и прогибания бассейнов. Растяжение земной коры сосредоточено главным образом в рифтовых зонах. Оно компенсируется сжатием коры в области глубоководных желобов и горноскладчатых систем. Эффекты сжатия и растяжения распределяются неравномерно на поверхности Земли. Вследствие многократного попеременного сжатия и растяжения происходит дрейф глыб земной коры от зон растяжения к зонам сжатия. Так, например, происходит движение Сирийско - Аравийской плиты от грабенов Красного моря и Аденского залива в сторону складчатых хребтов Тавра, Загроса и Кавказа.

Океанический тип земной коры.По современ ным данным океанический тип земной коры та кже имеет трехслойное строение мощностью от 5 до 9 (12) км., чаще 6 -7 км. Первый слой – верх ний, осадочный, состоит из рыхлых осадков. Его мощность - от нескольких сот метров до 1 км (менее 3 км/с).Второй слой - базальты с просло ями карбонатных и кремниевых пород. Мощ ность от 1 до 3 км (4-4,5 км/с).Третий слой - нижний, бурением не вскрыт. Сложен основ ными магматическими породами типа габбро с подчиненными, ультраосновными породами (серпентинитами, пироксенитами). Скорость распространения от 6,3 о 6,4 (7) км/с.

Тепловое поле земли. Геотермические характеристики земной коры.тепловой режим земли существует 2 источника 1)внешний ,теп лота получаемая от солнца наибольшая часть теплоты,но она отражается в разных местах неодинаково2)внутренний ,ниже пояса постоян ных ткмператур теплота поступает из земных недр,выделятся2 источника радиогенная возни кает за счет распада радиоактивных элементов ,гравитационная – дефференциация вызванная недораспределением вещества в мантии и ядре. Геотермический градиент(G) характеризует из менение температуры горных пород на единицу расстояния. В зависимости от того, измеряется температура по площади или в вертикальном разрезе, выделяют горизонтальный и вертикаль ный геотермические градиенты. Величина, об ратная геотермическому градиенту называется геотермической ступенью. Она харак теризует длину интервала пород, в пределах которого температура повышается па 1 градус.Наиболь ший геотермический градиент, равный 150 °С на 1 км, отмечен в штате Орегон (США), соответ ствующая ему геотермическая ступень состав ляет 6,67 м. Наименьший градиент (6 °С на 1 км) зарегистрирован в Южной Африке, и ему соот ветствует геотермическая ступень, рав ная 167 м.Способность пород проводить тепло харак теризует коэффициент теплопроводности (К), который равен количеству тепла, переноси мого через единицу поверхности за единицу времени при градиенте температур, равном единице. Наи более полную характеристику тепловому полю даст плотность теплового потока (q), который рассчитывается как произведение геотермиичес кого градиента (G) на коэффициент теплопровод ности (k): q = kG.

. Континентальный тип земной коры.Континентальный тип земной коры имеет мощность от 35 до 75 км, в области шельфа - 20 - 25 км., а на материковом склоне выклинивается. Выделяют 3 слоя континентальной коры: Первый - верхний, сложенный осадочными горными породами мощностью от 0 до 10 км на платформах и 15 - 20 км в тектонических прогибах горных сооружений (3-5км/с).Второй - средний «гранитно – гнейсовый» или «гранитный» - 50% - граниты и 40 % гнейсы и др. метаморфизированные породы. Его средняя мощность - 15 - 20 км (в горных сооружениях до 20 - 25 км.). Скорость распространения волн от 5,5-6,5 км/с.Третий - нижний, «базальтовый» или «гранитно – базальтовый», по составу близок к базальту. Мощность от 15 - 20 до 35 км (6,6-7,2 км/с). Граница между «гранитовым» и «базальтовым» слоями - раздел Конрада.

Промежуточные типы земной коры .Субконтинентальный тип земной поверхности по строению аналогичен континентальному, но не имеет четко выраженного раздела Конрада. Этот тип коры связан обычно с островными ду гами - Курильскими, Алеутскими и окраинами материков. Первый слой - верхний, осадочно-вул каногенный, мощность - 0,5 - 5 км (в среднем 2 - 3 км). Второй слой - островодужный, «гранитн ый», мощность 5 - 10 км. Третий слой – «базаль товый», на глубинах 8 - 15 км, мощностью от 14 - 18 до 20 - 40 км.Субокеанический подтип зем ной коры подстилает котловины окраинных и внутренних морей: Черного, Охотского, Среди земного и др. Для него характерна большая мощ ность осадков — 5-10 км (до 20), которые перек рывают слой со скоростью сейсмических волн 6-6,4 км/с и мощностью от 5 до 10 км. Суммарная мощность земной коры 10-20 км, изредка она достигает 25 км.

Методы изучения земной коры.1. Методы полевой геологической съемки - изучение геоло гических обнажений, извлеченного при бурении скважин кернового материала, слоев горных по род в шахтах, изверженных вулканических про дуктов, непосредственное полевое изучение про текающих на поверхности геологических про цессов.2. Геофизические методы - используются для изучения глубинного строения Земли и лито сферы. Сейсмические методы, основанные на изучении скорости распространения продольных и поперечных волн, позволили выделить внутрен ние оболочки Земли. Гравиметрические методы, изучающие вариации силы тяжести на поверх ности Земли, позволяют обнаружить положите льные и отрицательные гравитационные анома лии и, следовательно, предполагать наличие определенных видов полезных ископаемых. Па леомагнитный метод изучает ориентировку на магниченных кристаллов в слоях горных пород. Осаждающиеся кристаллы ферромагнитных ми нералов ориентируются своей длинной осью в соответствии с направлениями силовых линий магнитного поля и знаками намагниченности полюсов Земли.

Метод основан на непостоянстве (инверсии) знака полярности магнитных полюсов. Современные знаки намагниченности полюсов (эпоха Брюнес) Земля приобрела 700 000 лет назад. Предыдущая эпоха обратной намагниченности - Матуяма.3. Астрономические и космические методы основаны на изучении метеоритов, приливно-отливных движений литосферы, а также на исследовании других планет и Земли (из космоса). Позволяют глубже понять суть происходящих на Земле и в космосе процессов. 4. Методы моделирования позволяют в лабораторных условиях воспроизводить (и изучать) геологические процессы.5. Метод актуализма - протекающие ныне в определенных условиях геологические процессы ведут к образованию определенных комплексов горных пород. Следовательно, наличие в древних слоях таких же пород свидетельствует об определенных, идентичных современных процессах, происходивших в прошлом.6. Минералогические и петрографические методы изучают минералы и горные породы (поиск полезных ископаемых, восстановление истории развития Земли).

задачи и методы абсолютной геохронологии. Абсолютный возраст – это возраст, выраженный в абсолютных единицах времени, время, прошедшее с момента возникновения горной породы. Абсолютный возраст горных пород определяется радиологическими методами, основанными на изучении природной радиоактивности минералов. Нестабильные изотопы урана, тория, калия, стронция, углерода обладают определенной скоростью распада, характеризуемой периодом полураспада. Период полураспада радиоактивного элемента известен и определение абсолютного возраста минерала, содержащего радиоактивный элемент, заключается в том, чтобы найти отношение массы вновь образованного химического элемента к массе материнского изотопа. Широкое применение получили свинцово-изотопный, калий-аргоновый, рубидиево-стронциевый и углеродный методы, позволяющие определить абсолютный возраст всех генетических типов горных пород. Радиологические методы определения абсолютного возраста горных пород появились в связи с открытием явления радиоактивности. Радиологические методы особенно важны для докембрийских образований, лишенных органических остатков. Первая геохронологическая шкала была разработана в 1938г английским геологом Холмсом

Стратиграфическая шкала – содержание и принципы организации .В стратиграфической шкале приведены геохронологические и стратиг рафические подразделения, их индексы, абсолю тный возраст, указано цветовое обозначение гор ных пород соответствующего возраста.Название эонотем и групп происходят от греческих слов: «археос» - древнейший, «протерос» - первичный, «палеос» - древний, «мезос» - средний, «кайнос» - новый.Название систем и соответствующих им периодов даны либо по названию местности, где отложения были впервые установлены (пермская – Пермская губерния), либо по характерным осо бенностям отложений (меловая), либо по народ ностям, населявшим ту или иную территорию (силурийская – по племени «силуры»), либо по характеру внутренних подразделений (триас – тройной). Четвертичную систему именуют антро погеновой, так как в этом возрастном интервале появился человек. Системы подразделяются на два или три отдела, которым соответствует ран няя, средняя, поздняя эпохи. Отделы разделяя ются на ярусы, которые характеризуются присут ствием определенных видов ископаемой фауны. Ярусы подразделяются на зоны, являющиеся наи более дробной частью стратиграфической шка лы, которой в геохронологической шкале соот ветствует время. Названия ярусов даются по гео графическим названиям районов, где этот ярус был выделен. Зона обозначается по наиболее ха рактерному виду ископаемой фауны. Всем под разделениям ст.шкалы соответствуют геологи ческие разрезы, в которых эти подразделения бы ли впервые выделены.

.методы относительной геохронологии. Относительный возраст дает представление о том, какие породы образовались раньше, а какие позднее без оценки продолжительности времени, прошедшего с момента их возникновения. Наибо лее применимыми методами определения относи тельного возраста горных пород являются стра тиграфический, петрографический, палеонтологи ческий и палеомагнитный.Стратиграфический метод заключается в установлении последовате льности напластования слоев горных пород, сла гающих район. Метод основан на правиле, сфор мулированном натуралистом Стено и заключаю щемся в том, что каждый вышележащий слой мо ложе нижележащего. Это правило справед ливо лишь для ненарушенного слоя горных по род, сформировавшегося в процессе осадкона копле ния. Петрографический метод основан на срав нении горных пород по их составу и строе нию. Одинаковый состав горных пород, находя щихся на значительном расстоянии друг от друга , пред полагает одновременное их формирование, что не всегда верно.Палеонтологический метод осно ван на выделении слоев, содержащих комплексы органических остатков. Обнаружение одинаков ых палеонтологических остатков в породах на у частках, значительно удаленных один от дру го го, позволяет установить их одновозрастность не зависимо от условий залегания слоев и состава горных пород. (применим лишь к слоистым оса дочным отложениям)Палеомагнитный метод ос нован на способности горных пород сохранять характер намагниченности того времени, в кото рое они образовывались. Магнитное поле Земли через различные интервалы времени меняет свой знак, то есть испытывает инверсию и северный полюс меняется местами с южным. Прямая и об ратная полярность, закрепляясь в горных поро дах, составляет сущность палеомагнитного мето да расчленения отложений.

Ряд Боуэна - эмпирически установленная Боуэном последовательность кристаллизации минералов из магмы в виде двух реакционных рядов: 1. прерывистого ряда фемических минералов: оливин -> ромбический пироксен -> моноклинный пироксен -> амфибол -> биотит; 2. непрерывного ряда салических минералов: основной плагиоклаз -> средний плагиоклаз -> кислый плагиоклаз -> калиевый полевой шпат. Совместная кристаллизация минералов двух рядов протекает с образованием эвтектики и в этом случае последовательность выделения зависит от состава расплава. Предложенные Боуэном реакционные ряды кристаллизации минералов могут нарушаться в зависимости от состава расплава, от температуры, давления и других условий.

Дифференциация магмы, её закономерности. Под дифференциацией магмы понимают процесс разделения расплава на составные части с после дующей кристаллизацией и превращением этих частей в магматические горные породы с разли чными количественными соотношениями одних и тех же минералов. Различают кристалллизаци онную дифференциацию (или фракционирова ние) и ликвацию. Кристаллизационная дифферен циация обусловлена перемещением в простран стве и последующим обособлением минералов, возникших в процессе кристаллизации магмати ческого расплава. Перемещение минералов про исходит при гравитационном осаждении выпав ших из расплава кристаллов с относительно боль шим удельным весом (например, оливина и пи роксенов), всплывании относительно легких ми нералов (полевых шпатов, плагиоклазов) или в результате действия конвекционных токов в маг матическом очаге. Результатом может явиться выделение из единой родоначальной магмы бол ее основной и более кислой составляющих. При ликвационной дифференциации, реже встреча ющейся в природе по сравнению с кристаллиза ционной, происходит разделение единого родона чального расплава на две несмешивающиеся жид кие фазы с различным химическим составом. Ли квация является следствием диффузии при неод нород ном охлаждении, гравитационного подня тия или погружения легких или тяжелых моле кул расплава

Абиссальные интрузивные тела. (глубинные) Абиссальные тела имеют обычно большие раз меры и более тесную связь с магматическим оча гом. Остывание магмы в них идет медленно, га ы в значительной мере сохраняются, в связи с чем кристаллизация вещества проходит полностью и создаются породы с крупно - и среднекристалли ческими структурами. Среди абиссальных пород наибольшим развитием пользуются граниты, гра нодиориты, диориты, габбро, пироксениты и пе ридотиты. Форма магматических абиссальных интрузий весьма различна; наиболее характерны батолиты, гарполиты, штоки, этмолиты и хоно литы.Батолиты — огромные магматические тела часто неправильной формы, застывшие глубоко в толще земной коры.Гарполиты представляют собой огромные тела, вытянутые между пласта ми вмещающих пород.Штоки представляют со бой интрузивные тела площадью до 100 км², изо метрической в плане формы, обычно вытянутые в вертикальном направлении.Этмолит — непра вильной формы тело, расширяющееся кверху наподобие огромной воронки, сложенные обыч но также кислыми породами.Все перечисленные интрузивные тела характерны для больших глу бин, но их верхние части иногда подходят довол ьно близко к поверхности. Форма их зависит це ликом от физического состояния и химического состава магмы.