Часть 1. Общие сведения

Геология — наука о Земле, ее составе, строении, происхождении и развитии, о процессах, протекающих на ней, в ее воздушной, водной и каменной оболочках.

1. Земля мировом пространстве

Вселенная — единый материальный мир во всех его многообразных формах и проявлениях, безграничный во времени и в пространстве.

Звезды — светящиеся газовые (плазменные) шаровидные крупные скопления вещества Вселенной. Образуются из газово-пылевой среды (главным образом из гелия и водорода) в результате гравитационной конденсации. В процессе эволюции в зависимости от массы становятся либо белыми карликами, либо нейтронными звездами, либо черными дырами. В звездах заключена большая часть вещества Вселенной.

Межзвездное пространство — пространство между звездами с плотностью около 3 атомов водорода на 1 м , наполненное разреженным газом и пылью. Газ состоит в основном из водорода и гелия, а пылинки — из смеси льда, кристаллического аммиака, метана и примеси ме­таллов.

Газово-пылевое облако — уплотненная часть межзвездного пространства.

Галактика — система звезд, вращающаяся вокруг некоторого центра и являющаяся частью Вселенной.

Метагалактика — совокупность галактик, доступная для исследований часть Вселенной.

Космогония — наука, занимающаяся вопросами происхождения Солнца и планет.

Планеты — наиболее крупные тела Солнечной системы, движущиеся по эллиптическим орбитам вокруг Солнца. Планеты земной группы (Меркурий, Венера, Земля, Марс) близки по размерам, химическому составу, средней плотности (от 4,0 до 5,5 г/см³). Планеты-гиганты (Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун) очень отличаются от них. Так, например, их средняя плотность близка солнечной (1,4 г/см куб.)

Астероиды — космические тела неправильной формы с поперечником, равным единицам — сотням километров, движущиеся по эллиптической орбите между орбитами Марса и Юпитера. Синоним: малые планеты.

Метеориты — тела, падающие на Землю из межпланетного пространства. По составу делятся на железные — сидериты, каменные — хондриты, железокаменные — сидеролиты и стекловатые — тектиты. Кометы — небесные тела, члены Солнечной системы, движущиеся по сильно вытянутым орбитам, состоящие из ледяного ядра и газового «хвоста», вытянутого на миллионы километров. Земля — небесное тело, третья планета Солнечной системы.

2. Строение и состав

Земли Геоид — некоторая воображаемая уровенная поверхность, которая определяется тем, что направление силы тяжести к ней всюду перпендикулярно.

Геосферы — более или менее правильные концентрические слои, охватывающие всю Землю, меняющиеся с глубиной, в вертикальном разрезе планеты, и отличающиеся друг от друга особыми физическими, химическими и биологическими свойствами. Выделяют внутренние и внешние геосферы. Внешние: атмосфера, гидросфера. Внутренние: земная кора и мантия Земли Оболочки окружают ядро Земли, которое подразделяется на внешнее ядро, переходную зону и внутреннее ядро. Синоним: земные оболочки.

Поверхность раздела — граница раздела двух сред, на которой упругие свойства вещества изменяются скачкообразно.

Атмосфера — газовая оболочка Земля, состоящая из азота и кислорода с небольшим количеством водяных паров, пыли, углекислоты и инертных газов.

Гидросфера — водная оболочка Земли, включающая в себя воды океанов, морей, озер и рек, покрывающих свыше 70% поверхности Земли, а также подземные воды, насыщающие горные породы.

Биосфера — оболочка Земли, в пределах которой развита органическая жизнь. Охватывает атмосферу, гидросферу и верхнюю часть литосферы.

Земная кора — твердая оболочка Земли, ограниченная сверху поверхностью Земли, снизу — поверхностью Мохоровичича. И та и другая поверхности — неровные большими перепадами отметок. Мощность земной коры сильно уменьшается под океанами (до 5 км) и увеличивается под континентами (до 75 км).

Осадочный слой:— верхний слой земной коры, сложенный осадочными горными породами. Его мощность колеблется от 0 до нескольких километров.

Гранитный слой — слой, лежащий в земной коре континентального типа ниже осадочного слоя, сложенный породами, близкими к гранитам. Мощность слоя меняется в широких пределах: от 10 км под равнинами материков до 40 км под современными горными цепями.

Базальтовый слой — слой, лежащий ниже гранитного под материками и ниже осадочного, под дном океанов. Сложен породами, близкими по физическим свойствам к основным магматическим породам. Его мощность составляет около 10 км под дном океанов, 15—20 км — под горными хребтами, 30 км — под равнинами материков. Поверхность Конрада — граница между гранитным и базальтовым слоями земной коры.

Континентальный тип земной коры — имеет трехчленное строение и состоит из осадочного, гранитного и базальтового слоев. Отличается высокой мощностью (до 75 км).

Океанический тип земной коры — отличается от континентального меньшей мощностью (5—15 км) и отсутствием гранитного слоя. Состоит из базальтового и маломощного осадочного слоя.

Поверхность Мохоровичича — планетарная поверхность раздела, которая принята за нижнюю границу земной коры.

Мантия Земли — включает весь вещественный комплекс, залегающий между границей Мохоровичича (30— 35 км) — подошвой земной коры и границей Вихерта — Гутенберга (2900 км) — наружной границей ядра.

Верхняя мантия — зона между границей Мохоровичича и границей Репетти (~950 км).

Литосфера наружная оболочка Земли, включающая всю земную кору и верхнюю часть мантии до начала астеносферы, т. е. до глубины 70—75 км. Она состоит из твердого вещества — каменных горных пород.

Тектоносфера — оболочка Земли от ее поверхности до нижней границы астеносферы, в которой проявляются подкоровые конвекционные течения и зарождаются вертикальные и горизонтальные перемещения земной коры. Она включает литосферу и астеносферу и является областью зарождения и проявления тектонических движений.

Слой Гутенберга — слой, отличающийся пониженной скоростью распространения сейсмических волн. Залегает ниже границы Мохоровичича до глубины 410 км, по которой он граничит со слоем Голицына.

Астеносфера — часть слоя Гутенберга (75—150 км), характеризующаяся небольшим падением скоростей распространения сейсмических волн. К ней приурочены очаги плавления вещества мантии и фокусы многих землетрясений. Эта область — источник проявления внутренней активности планеты.

Слой Голицына — слой, залегающий на глубине 410— 950 км и отличающийся необычно быстрым ростом скоростей сейсмических волн.

Нижняя мантия — зона, расположенная между границей Репетти (~950 км) и наружной границей ядра — гранидей Вихерта — Гутенберга (2900 км). Характеризуется замедленным темпом возрастания скоростей сей­смических волн.

Граница Вихерта — Гутенберга — граница, разделяющая на глубине 2900 км мантию и ядро Земли.

Ядро Земли — центральная область " Земли, ограниченная сферической поверхностью на глубине 2900 км По сравнению с нижними областями мантии вещество ядра обладает повышенной плотностью, электропроводностью, пониженной скоростью распространения продольных сейсмических волн, поглощает поперечные сейсмические колебания. Делится на внешнее ядро (2900 — 4980 км), переходную зону (4980—5120 «м) и внутреннее ядро (5120—6370 км).

Изостазия — состояние равновесия земной коры и мантии, вызванное действием гравитационных сил, при котором земная кора как бы плавает на более плотном и пластичном подкоровом слое верхней мантии.

Геотермический градиент — приращение температуры с глубиной, выраженное в ° С/км. В разных районах его величина сильно колеблется: от 5 до 300° С/км. В среднем принята величина 33° С/км. С глубиной величина геотермического градиента снижается.

Геотермическая ступень — глубина в метрах, при погружении на которую температура недр возрастает на 1° С. Величина ступени в различных участках земной коры и на различных глубинах неодинакова и колеблется от 4 до 150 м. В среднем геотермическая ступень принимается равной 33 м.

Пояс постоянных температур — область глубин, где температура практически остается постоянной и равна среднегодовой температуре района. В Москве пояс постоянных температур (4,2° С) проходит на глубине 20 м; в Париже (11,83° С) — на глубине 28 м. Изменения тем­пературы ниже пояса постоянных температур обусловлены внутренней теплотой Земли.

Гидростатическое давление — давление столба воды над условным уровнем. Измеряется высотой столба воды в метрах или в атмосферах.

Методы прямого изучения земных недр — методы непосредственного изучения строения Земли. Изучению этими методами доступна лишь тонкая поверхностная оболочка земного шара толщиной не более 0,1% радиуса Земли. К числу таких методов относятся: метод визуального изучения обнажений горных пород, выходящих на поверхность Земли, изучение искусственных обнажений в горных выработках, изучение керна горных пород, поднятых из буровых скважин.

Методы косвенного изучения земных недр — методы, позволяющие судить о составе и строении земных недр на любой глубине. К числу таких методов относятся сейсмический, гравиметрический и др.

Сейсмический метод — метод, в основе которого лежит изучение скорости распространения сейсмических волн в толще Земли при искусственных взрывах. Выделяют продольные волны (Р.), распространяющиеся со скоростью 5—8 км/с, поперечные (S) — 3—5 км/с и поверхностные (L) — 3—4 км/с.

Гравиметрический метод заключается в изучении распределения на поверхности Земли силы тяжести. Величина ускорения силы тяжести меняется от места к месту вследствие неоднородностей в распределении масс в земной коре и в зависимости от геологического строения. В одних местах она увеличивается против некоторого теоретического значения, в других уменьшается.

Гравитационные аномалии — отклонения величины силы тяжести от некоторого теоретического ее значения. Выделяются положительные и отрицательные аномалии.

Магнитное склонение — угол между стрелкой компаса и северным направлением географического меридиана. Магнитное склонение бывает восточным и западным.

Магнитное наклонение — угол между стрелкой компаса и горизонтальной плоскостью. Магнитная стрелка, установленная на вертикальной оси, по мере движения от экватора к полюсам изменяет угол наклона от 0° (магнитный экватор) до 90° (магнитный полюс).

Горные породы — естественные минеральные агрегаты определенного состава и строения, сформировавшиеся в результате геологических процессов и залегающие в земной коре в виде самостоятельных тел. Среди горных пород различают 3 класса: осадочные, магматические, метаморфические.

Минералы — это природные тела, .более или менее однородные по составу и строению, являющиеся составной частью горных пород и возникающие в земной коре в результате физико-химических процессов. Кларк элемента — среднее содержание элемента в земной коре, выраженное в процентах.

Петрогенные элементы — главнейшие химические элементы, образующие горные породы. К ним относятся в первую очередь наиболее распространенные элементы земной коры (О, Si, Al, Fe, Са, Мд, К, Na и др.).

Микроэлементы — элементы, содержание которых в земной коре не превышает 0,1%. Часть микроэлементов встречается в земной коре в рассеянном состоянии, но большинство из них образует минералы и руды.