1. Земля – форма, размеры. Строение Земли по геофизическим данным. Геосферы, их названия, размеры, свойства

Земля имеет форму геоида, т.е. шара, несколько сплюснутого в полюсах (Экваториальный радиус почти на 21,4 км больше, чем расстояние от центра Земли до полюсов). Поверхность геоида совпадает с уровенной поверхностью Мирового океана мысленно продолженной под материками и островами. На поверхности Земли имеются крупные неровности рельефа – глубочайшие океанические впадины (Марианский желоб в Тихом океане 11022м) и высочайшие горные хребты. (Гималаи с горой Джомолунгма высотой 8848м). Экваториальный радиус – 6378 км, полярный радиус - 6356 км, площадь поверхности – 510 млн. км2, масса – 5,975*1027 т, средняя плотность 5,52 г/см3.

По геофизическим данным установлено, что Земля состоит из неоднородных по составу и различных по мощности сфер: 1) наружной или земной коры (от 5 до 75 км); 2) промежуточной или мантии Земли (до 2900км); земного ядра подразделяемого на внутреннее и внешнее (радиус около 3470 км). В коре по геофизическим данным выделяют три основных слоя: 1) осадочный, состоящий главным образом из разновозрастных осадочных пород; 2) гранитный; 3) базальтовый. Земная кора залегает на мантийном субстрате. На глубинах порядка 80 -200 км местами вещество мантии находится в состоянии, близком к расплавленному. Эту часть верхней мантии – области подвижного состояния вещества называют астеносферой. Земную кору и астеносферу объединяют в тектоносферу, в которой в основном происходят тектонические, магматические и метаморфические процессы. Сплошного расплавленного ядра внутри Земли нет. Вещество внешнего земного ядра не пропускает поперечные волны, что свидетельствует о том, что состояние его близко к жидкому. Внутреннее ядро находится в твердом состоянии. Земля состоит в основном из железа (32,1 %), кислорода (30,1 %), кремния (15,1 %), магния (13,9 %), серы (2,9 %), никеля (1,8 %), кальция (1,5 %) и алюминия (1,4 %); на остальные элементы приходится 1,2 %.

Литосфера – это земная кора с частью подстилающей ее мантии, которая образует слой толщиной порядка 100 км. Земная кора обладает высокой степенью жесткости, но и большой хрупкостью. В верхней части она слагается гранитами, в нижней – базальтами.

Гидросфера – водная оболочка Земли представлена на нашей планете Мировым океаном, пресными водами рек и озер, ледниковыми и подземными водами. Общие запасы воды на Земле составляют 1,5 млрд км3. Из этого количества 97 % приходится на соленую морскую воду, 2 % составляет замерзшая вода ледников и 1 % – пресная вода.

Атмосфера – это воздушная оболочка Земли, окружающая ее и вращающаяся вместе с ней. Она состоит из воздуха – смеси газов (азота, кислорода, инертных газов, водорода, углекислого газа, паров воды). Кроме того, воздух содержит большое количество пыли и различных примесей, порождаемых геохимическими и биологическими процессами на поверхности планеты.

Тропосфера – это нижний слой атмосферы, определяющий погоду на нашей планете. Имеет постоянную температуру. Его толщина – 10–18 км. С высотой падают давление и температура. В тропосфере содержится основное количество водяных паров, образуются облака и формируются все виды осадков.

Ионосфера – эта часть атмосферы, начинающаяся с высоты 50 км и состоящая из ионов (электрически заряженных частиц воздуха). Ионизация воздуха происходит под действием Солнца.

С высоты 80 км начинается мезосфера, роль которой состоит в поглощении ультрафиолетовой радиации Солнца озоном, водяным паром и углекислым газом.

На высоте 90–400 км находится термосфера. В ней происходят основные процессы поглощения и преобразования солнечного ультрафиолетового и рентгеновскго излучений.

Верхняя область атмосферы, простирающаяся от 450–800 км до 2000–3000 км, называется экзосферой. В ней содержатся атомарный кислород, гелий и водород. Часть этих элементов постоянно уходит в мировое пространство.

Магнитосфера – это внешняя и наиболее протяженная оболочка Земли. Магнитосфера представляет собой область, физические свойства которой определяются магнитным полем Земли и его взаимодействием с потоками заряженных частиц космического происхождения. Образует магнитный хвост Земли. В ней находятся радиационные пояса.

2. Земная кора – мощность, строение, типы. Тепловые свойства земли. Геотермическая ступень и геотермический градиент.

Наружная оболочка земли – земная кора. Выделяют кору двух типов: континентальную и океаническую. Кора первого типа состоит из осадочного, гранитного и базального слоёв. Средняя мощность континентальной коры 35-45 км, максимальная до 75 км. Океаническая кора отличается отсутствием гранитного слоя и значительно меньшей мощностью – 5-10 км. Она состоит только из одного базальтового слоя, прикрытого тонким слоем донных осадков. Химические элементы в коре встречаются в виде соединений и в свободном виде, образуя минералы. Скопления минералов составляют разнообразные геологические тела – горные породы. Термический земной режим коры обусловлен рядом фактором , и главнейшие из них – солнечная радиация и тепловая энергия, выделяющаяся при радиоактивном распаде. Кроме того, тепло выделяется при химических реакциях , кристаллизации минералов и тектонических процессах. Солнечное тепло проникает в земную кору примерно до глубины 25 м. В пределах верхних 20 м температура испытывает суточные и сезонные колебания. Слой горных пород, до которого проникают годовые колебания температуры, называется поясом постоянно температуры. Геотермический градиент – это величина, на которую повышается температура горных пород с увеличением глубины на каждые 100 м. В среднем для земной окры этот градиент равен 3 оС. Геотермическая ступень – интервал глубины земной коры в метрах, на котором температура повышается на 1 оС

3.Кристаллохимическая классификация минералов. Класс, подклассы, примеры.

Наиболее объективной классификацией минералов является кристаллохимическая, учитывающая химический состав и строение. Первый класс –самородные элементы 0.1% массы земной коры. Они делятся на самородные металлы (Pt, Au. Ag) и металлоиды (S, C). К этому классу относится графит C имеющий твердость 1 и алмаз C с твердостью 10. Это распространенное среди минералов явление, когда минералы одинакового состава имеют разную форму кристаллической решетки и обладают неодинаковыми свойствам, называется полиморфизмом. Второй класс – сульфиды. В основном это сернистые соединения 0.15-0.25% массы. Наиболее распространен пирит FeS2. Третий класс – оксиды и гидроксиды 17% массы. В этот класс входят такие минералы, как кварц SiO2 корунд Al2O3 опал SiO2. nH2O. Четвертый класс – силикаты 50% массы. В основе строения всех силикатов находится кремнекислородный тетраэдер [SiO4]4. В зависимости от сочетания и характера соединения тетраэдеров формируются минералы с различно формой кристаллической решетки и разнообразными свойствами от мягеих с твердостью 1 –тальк, до минералов с твердостью 8 – топаз. Пятый класс – карбонаты (соли угольной кислоты)1.7% массы земной коры. В этот класс входят такие распространенные минералы, как доломит Mg(CO3)2 и особенно кальцит. CaCO3. Шестой класс – сульфаты (соли серной кислоты) 0.1% массы. Наиболее распространенные – гипс CaSO4 . 2H2O и ангидирит CaSO4. Седьмой класс - фосфаты (соли фосфорной кислоты)0.7-1%. К ним относят апатит Ca5(PO4)3 (Cl, F) и фосфорит. Восьмой класс – галогениды. К наиболее распространенным относят галит NaCL, карналлит, KCl, и флюорит CaF2.

4. Породообразующие минералы осадочных пород.

Породообразующие минералы — минералы, входящие в качестве постоянных существенных компонентов в состав горных пород. Наравне с первичными минералами исходных пород (полевые шпаты, кварц, слюда, роговая обманка и др.) большое влияние на свойства осадочных пород оказывают минеральные новообразования (глинистые минералы – гидрослюды, каолинит) и ряд других минералов осадочного происхождения карбонаты (кальцит, доломит) и сульфаты (гипс и ангидрит), отсутствующие в магматических породах.

4. Горные породы. Генетическая классификация (структуры, текстуры, минеральный состав).

Горной породой называют природный агрегат минералов более или менее постоянного минерального и химического состава образующий самостоятельное геологическое тело в земной коре. По условиям образования все горные породы подразделяются на магматические, осадочные и метаморфические. Выделяются также переходные –вулканогенно-осадочные породы.

Структура – определяется строением минерального в-ва слагающего породу , размером и формой кристаллических зёрен или обломков, из которых состоит порода, и их взаимоотношением.

Текстура – сложение породы, т.е. расположение в пространстве слагающих её частиц.(слоистая, сланцеватая и т.д.)

Магматические, образующиеся в результате внедрения расплавленных масс из недр в земную кору. Застывшие на глубине – интрузивные, излившиеся – эффузивные.

Осадочные, образовавшиеся на поверхности в результате действия различных экзогенных факторов.

Метаморфические, возникшие в результате преобразования в результате высокого давления и t^o на глубине или под действием горячих жидких газообразных в-в из магматических или осадочных пород.

6. Магматические породы. Классификации, формы залегания, состав, примеры. Гидрогеологические и инженерно-геологические свойства.

Магматическими называют породы, образовавшиеся в результате отвердевания сложного силикатного расплава – магмы. По условиям образования различают глубинные (интрузивные), жильные и излившиеся (эффузивные) породы. Глубинные (интрузивные) породы образуются при затвердевании магматического расплава на глубине. В недрах земли происходит медленная последовательная кристаллизация минеральных агрегатов, возникают ясно- и полнокристаллические структуры. Интрузивные породы подразделяются на абиссальные, образовавшиеся на больших глубинах (граниты, сиениты), и гипабиссальные, сформировавшиеся на небольших глубинах (гранитпорфиры). Жильные породы образуются при затвердевании магмы в трещинах горных пород, в результате возникают полнокристаллические породы, например пегматиты. Излившиеся породы образуются в результате затвердевания лавы на поверхности Земли при низком давлении и небольшой температуре. В этих условиях часть расплава застывает в виде аморфной массы и обычно возникают неполнокристаллические породы с порфировой и стекловатой структурой (липариты, базальты и вулканические стекла). Интрузивные пароды образуют массивные тела согласные с окружающими породами (пластовые залежи) и не согласные с ними (батолиты, штоки, жилы). Излившиеся породы образуют на поверхности потоки, покровы, купола. В результате неравномерного охлаждения массивов магматических пород они часто пронизываются системой трещин, называемых трещинами отдельности. Эти трещины во многом определяют гидрологические свойства пород (в частности из проницаемость), а так же условия разработки. (Туф, пенза, гранит, базальт)