Геология ответы

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

1) Содержание науки Геология

Геология, как наука, появилась практически сразу после появления человека, и входила в философию. Сам термин геология появился около 200 лет назад.

Геология – это наука о строении Земли, ее составе и развитии, процессами, протекающими в недрах и на поверхности, о формировании и размещении на Земле месторождений полезных ископаемых.

2) Подразделения дисциплины геология

Геология представляет собой комплекс знаний, в составе которых выделяются следующие науки:

1)Кристаллография – изучает кристаллы

2)Минералогия – изучает минералы

3)Геммология – изучает драгоценные камни

4)Литология – изучает горные породы (осадочные)

5)Петрография – изучает горные породы (магматические)

6)Тектоника – изучает движение земной коры

7)Гидрогеология – изучает воду как ископаемое

8)Стратиграфия – изучает особенности чередования пластов пород в земной коре

9)Палеонтология – изучает остатки живых организмов прошлого для геологических целей.

10)Геология нефти и газа – изучает геологические особенности м/р нефти и газа (их образования и залегания)

11)Геология полезных ископаемых – изучает полезные ископаемые

12)Петрофизика – изучает физические свойства горных пород и минералов

13)Геофизика – изучает физические свойства комплексов пород

иминералов в земной коре

1

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

3)Значение геологических знаний

Современная геология служит теоретической основой для поисков/разведки/разработки всех видов полезных ископаемых, в практическая геология создает сырьевую базу промышленной индустрии.

4) Прямые методы изучения геологических объектов

1) Физические

2) Химические

3) Оптические и др. методы исследования каменных материалов. При этом выясняют

состав, строение, особенности образования и существования этих материалов. Изучаются физические и химические свойства пород и минералов.

5) Понятие о гравиразведке

Гравиразведка – метод, основанный на изучении силы тяжести на поверхности Земли, или близь поверхности Земли (единица измерения

– 1 Гал = 1 м/c2).

Как известно, в среднем на планете g=9,8 м/c2. В каждой точке поверхности Земли g имеет своё значение, отличающееся от среднего в 5ом, 6ом, 7ом знаке после запятой. Оно (g) определяется плотностью пород, залегающих в недрах ниже точки наблюдений.

В рамках проведения методов гравиразведки на участках съемки располагают систему гравиметров. Они измеряют значение g. На основе данных вычислений можно построить гравиметрическую карту, на которой могут выделиться положительные и отрицательные аномалии.

6) Понятие о магниторазведке

Магниторазведка – метод, основанный на сравнительном дистанционном изучении магнитных свойств веществ Земли. Многие породы и минералы содержат в себе части Fe, и, как следствие, обладают магнитными свойствами. Эти свойства замеряются и устанавливается на поверхности магнетометрами. По результатам замеров составляют магнитометрическую карту, на которой могут выделиться положительные или отрицательные аномалии.

2

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Положительные аномалии могут быть вызваны залегающими в недрах железосодержащими породами.

7) Понятие о сейсморазведке

Сейсморазведка – метод, основанный на изучении

распространения сейсмических волн в

толще Земли. Эти волны вызываются

искусственными взрывом и с разной

скоростью проходят через разного

состава породы. На границах разделов

между массивами горных пород они частично преломляются, частично

отражаются и возвращаются к

поверхности. Здесь их улавливает система сейсмографов. Полученные

данные интерпретируются. В результате можно с высокой вероятностью определить состав залегающих под участком съемки пород (состав определяется скоростью прохождения сейсмоволн) и структуру земной коры.

8) Понятие об электроразведке

Электроразведка (аналог сейсморазведки) – метод, основанный на изучении проходящих через земное вещество искусственно возбужденных моделированных электроволн. На земной поверхности такие волны создаются специально и фиксируют вещества с различной удельной электропроводностью.

Эти волны частично отражаются, частично улавливаются специальными приборами. Интерпретация резонансов дает возможность определить структуру земной коры и состав пород под участком съемки.

9) Земля как планета

Плутон – не планета. Итого в солнечной системе – 8 планет. Земля – 3 планета из 8. За ее форму принимают 3х осный

эллипсоид – геоид, поверхность которого на океанах совпадает с поверхностью воды, а на материках с воображаемой поверхностью воды, как если бы сюда продолжались океаны.

Расстояние до Солнца – 149,6 млн. км.

3

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Rполярный – 6356,78 км

Rэкваторный – 6378, 16 км

Площадь поверхности – 510 млн. км2. Объем Земли – 5,08 * 1024 кг.

t° в ядре – 5000-6000 °C

10) Геосферы Земли, их свойства

Геосферы (от греч. гео — «Земля», сфера — «шар») — географические концентрические оболочки (сплошные или прерывистые), из которых состоит планета Земля.

Выделяются следующие геосферы: атмосфера, гидросфера, литосфера, земная кора, мантия и ядро Земли.

Ядро Земли делится на внешнее

ядро (жидкое) и центральное —

субъядро (твёрдое)

Верхняя оболочка Земли – земная

кора, имеет мощность от 5-80 км.

Нижняя граница земной коры и

верхняя граница мантии получила название «поверхность Махоровичича».

Земная кора + поверхность Махоровичича + верхняя часть мантии образуют литосферу. Её мощность под континентами составляет примерно 150 км, а под океаном около 90 км.

Сейчас считается, что ядро состоит из Ni и Fe, и верхняя часть ядра находится в расплавленном состоянии, а внутренний слой (около 1250 км.) – твердое железное ядро. Плотность ядра составляет 10 000 кг/м3 (1,7 % массы Земли). Граница между Внешней и внутренней части ядра проходит толщиной около 5 км на расстоянии примерно 1220 км от центра.

Мантия – первичная земная материя, включает в себя свойства жидкости и твердого вещества. Располагается между земной корой и ядром. В мантии протекает процесс дифференциации, когда тяжелые элементы стремятся опуститься в ядро, а легкие (O2, C и т.д)

поднимаются в земную кору.

Верхняя мантия протягивается на глубину до 400 км. В пределах этого слоя, в интервале глубин от 100-120 до 350-400 км под континентами и на глубине от 50-60 до 400 км под океанами, скорость продольных сейсмических волн не возрастает, а скорость поперечных

4

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

волн - даже падает. Это может указывать на уменьшение вязкости вещества, и, возможно, на его частично расплавленное состояние. Эта зона внутри верхней мантии получила название астеносфера («ослабленная сфера»), в отличие от верхней твердой литосферы. В астеносферном слое располагаются первичные очаги вулканизма и проявляются процессы, приводящие к тектоническим движениям в земной коре.

Средняя мантия охватывает глубины Земли от 400 до 900 км. В этом слое скорости прохождения сейсмических волн резко возрастают (с 8,5 км/с до 11,2 км/с), что указывает на значительное увеличение плотности и вязкости вещества. Этот слой назван слоем Голицына.

Нижняя мантия располагается на глубинах от 670 до 2900 км; здесь скорости сейсмических волн с глубиной возрастают медленно, но тем не менее достигают здесь максимальных для нашей планеты значений: продольная скорость увеличивается до 13,6 км/с, а поперечная - до 7,3 км/с. Полагают, что относительно равномерное нарастание скорости с глубиной связано только с ростом давления и свидетельствует об относительно однородном строении нижней мантии. В низах этого слоя, на глубине 2700-2900 км выделяется переходная оболочка (поверхность Вихерта-Гутенбрега), отличающаяся по свойствам от всей остальной нижней мантии. Здесь отмечается некоторое снижение скорости продольных волн, что, вероятно, связано с переходом к внешнему ядру.

Атмосфера (от. греч. атмос — «пар» и сфера — «шар») — газовая оболочка небесного тела, удерживаемая около него гравитацией.

Гидросфера (от. греч. гидро – «вода» и сфера – «шар») - водная оболочка Земли, совокупность всех её водных запасов.

11) Границы раздела между геосферами Земли

Граница (поверхность) Мохоровичича (сокращённо Мохо) – поверхность между нижней границей земной коры и верхнего слоя мантии, на которой происходит резкое увеличение скоростей продольных сейсмических волн с 6,7—7,6 до 7,9—8,2 км/сек, и поперечных — с 3,6—4,2 до 4,4—4,7 км/сек. Плотность вещества также возрастает скачком.

Поверхность Мохоровичича прослеживается по всему Земному шару на глубине от 7 до 70 км. Она может не совпадать с границей

5

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

земной коры и мантии, вероятнее всего, являясь границей раздела слоёв различного химического состава. Поверхность, как правило, повторяет рельеф местности.

Установлена в 1909 году хорватским геофизиком и сейсмологом Андреем Мохоровичичем на основании сейсмических данных.

Следующее по интенсивности отражение наблюдается на глубине 2900 км. Эта поверхность получила название Вихерта – Гутенберга. Происходит скачкообразное снижение скорости распространения продольных волн от 13,6 до 8,1 км/с и полное затухание поперечных сейсмических волн. Это определяет специфику прохождения ядра продольными волнами, испытывающими внутри него отклонение к центру Земли. Отсюда можно сделать вывод, что ниже лежит жидкое ядро: в жидкостях поперечные волны не распространяются. Этот слой расплавленного металла называют внешним ядром. В центре Земли находится твердое железное ядро плотностью около 10 000 кг/м3 (1,7 % массы Земли). Граница между ними толщиной около 5 км проходит на расстоянии примерно 1220 км от центра Земли.

12) Типы земной коры и их описание

Существуют два основных типа земной коры — материковый и океанический — и три переходных, или промежуточных, типа — субматериковый, субокеанический и материковой коры с редуцированным гранитным слоем

Материковая кора домезозойского возраста характеризуется большой её мощностью (в среднем 58 км, местами до 80 км). Она обычно состоит из верхнего слоя осадочных пород (средней мощностью 15 км), гранитного слоя (13 км) и подстилающего слоя базальтов (30 км). Этот тип коры слагает материки, образовавшиеся не позднее начала мезозоя, материковую отмель (шельф), материковый склон и материковое подножие.

Океаническая кора молодая, образовалась не раньше начала мезозоя и продолжает формироваться и ныне в океанах, где в результате горизонтального перемещения материков они удаляются друг от друга. Средняя мощность океанической коры 7 км. Состоит она из трёх слоёв: верхний слой — относительно рыхлые морские осадки, второй слой

6

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

(надбазальтовый) — прослои базальтовых лав и литифицированных осадков (уплотнённых осадков, превратившихся в горную породу), третий слой — базальтовый. К зонам разрыва и раздвижения океанической коры приурочены срединно-океанические хребты, в области которых мощность коры многократно возрастает. Океаническая кора слагает дно океанов, образовавшихся в мезозое.

Субматериковая кора по строению близка материковой коре, хотя обычно уступает ей по мощности. Слагает островные дуги, отделяющиеся от материка краевыми морями. Таковы островные дуги западной части Тихого океана. Природные процессы протекают с большими скоростями, как в геосинклинальных областях материков.

Субокеаническая кора слагает глубинные части краевых морей, отделяющих островные дуги от материков. По составу и строению она близка океанической коре, но не составляет с ней единого целого. Таким типом коры сложены глубинные части Охотского, Японского, Восточно-Китайского, Южно-Китайского и других морей.

погружения ниже уровня океана, при этом гранитный слой под воздействием высоких температур и давления приблизившейся мантии частично распадается и перекристаллизуется в базальты. Такие процессы имеют место в областях погрузившихся в кайнозое участков Гондваны и суши Тасмантис.

13) Химический состав земной коры

Для определения химического состава веществ в земной коре были собраны десятки тысяч химических анализов земного вещества из всех стран и регионов. Американский ученый Кларк первый обработал эти результаты, провел их сведение, сравнение и вычислил среднее содержание основных элементов таблицы Менделеева в земной коре.

Сейчас среднее значение содержащегося того или иного элемента в земной коре носит название Кларк. Кларки самых распространенных элементов, содержащихся в земной коре, следующие (по Виноградову):

7

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

14) Тепловое поле Земли и источники энергии

Тепловое поле Земли на поверхности определяется излучением солнца. Подсчитано, что за 1 секунду на Землю поступает энергия солнца примерно равная энергии сжигания 1 млрд. тонн нефти. Именно энергия солнца питает все поверхностные геологические процессы. Влияние солнечной энергии распространяется до глубины нескольких сотен метров. Ниже основную роль начинают играть глубинные факторы, и t° начинает закономерно повышаться. Скорость этого повышения зависит от 2х факторов:

1)Геотермический эффект, т.е. прирост t° с погружением на 100 метров. В среднем на планете он равен около 3х градусов. Но весьма различается в разных районах. Например, в Мск ~ 1 °С, а на Камчатке ~ 32,5 °С.

2)Геотермическая ступень – это глубина, на которую надо погрузиться, чтобы t° выросла на 1°С. В среднем на Земле ступень = 33 метрам. В Мск ~ 100 м. На камчатке ~ 3м.

Эти параметры довольно постоянны до глубины 4-5 км., а глубже значение геотермического градиента (эффекта) падает, а ступени – растет. В ядре t° = 5000-6000 °C

Источники внутреннего тепла таковы:

1)Гравитационная дифференциация веществ мантии, в результате которой легкие элементы всплывают к коре, а тяжелые элементы опускаются к земному ядру.

2)Боковое движение вещества в мантии

3)Распад радиоактивных элементов в составе земной коры и мантии, которое идет с выделением тепла в виде γ излучения

15)Время в геологии

Геохронология – наука, занимающаяся разделением геологического времени на условные отрезки, имеющие собственные названия и расположенные в определенной последовательности.

Земля имеет возраст примерно 4,5 млрд. лет. Геохронологическая таблица делит это время на: эры, периоды, эпохи и века с определенной продолжительностью. Для определения возраста в геологии используются абсолютные и относительные методы.

16) Методы определения относительного возраста

8

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Относительные методы определения возраста геологических объектов основаны на сравнении залегания пород, и не позволяет определить возраст этих пород в годах.

1) Стратиграфический (strata – лат. – слой, пласт)

Метод основан на положении, согласно

которому более древние породы залегают под

молодыми. Метод может привести к ошибкам, т.к. в ряде случаев геологические процессы могут

поставить на ребра или перевернуть почки пластов. Так молодые породы окажутся в глубине.

2) Петрографический Метод основан на сравнительном изучении

состава и ширины пород в разрезах. Считается, что

в одинаковые породы в разных разрезах имеют один возраст.

3) Палеонтологический Метод основан на изучении остатков животных и растительных

организмов, которые существовали в прошлом. Применим лишь для осадочных горных пород. Как известно, жизнь на Земле зародилась млрд. лет назад и с тех пор постоянно изменялась и совершенствовалась. Главные принцип палеонтологического метода заключается в том, что породы в разных разрезах, содержащие одни и те же органические остатки имеют один возраст

17) Метода определения абсолютного возраста

Геологические методы определения абсолютного возраста минералов и пород основаны на использовании процессов радиоактивного распада некоторых элементов. Как известно, многие химические элементы имеют по несколько радиоактивных элементов. Они не стабильны и распад происходит с выделением α и β частиц и γ излучения.

Природа распада у каждого элемента строго фиксирована, и могут измеряться миллиардами лет. При определении возраста берут образец минерала, содержащего радиоактивный изотоп и продукты его распада, и определяют количество обоих. Подставив полученное значение в формулу, получим T (период полураспада) минерала в годах.

Методы абсолютной геохронологии применимы для пород и минералов эндогенного происхождения. Сейчас используются и развиваются следующие методы:

9

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Калиорионовый (превращает радиоактивный калий в стабильный арион)

Уран-свинцовый (превращает радиоактивный U235 в стабильный свинец Pb207)

Рубидий-стронцевый (превращает радиоактивный рубидий в стабильный стронций)

Радио-углеродный (превращает нестабильный углерод в стабильный азот)

18)Экзогенные и эндогенные процессы

На поверхности и в недрах Земли, вплоть до ее центра, постоянно протекают геологические процессы разной природы разного масштаба. На поверхности и вблизи поверхности Земли геологические процессы питаются энергией солнца и носят название экзогенные. В глубине эти процессы носят название эндогенные.

На поверхности и вблизи поверхности Земли происходит взаимодействие внешних оболочек планеты, т.е. атмосферы, гидросферы, литосферы. В результате имеют место такие процессы, как геологическая работа: морей и океанов, рек, ветра, ледников и т.д.

Эти процессы протекают при низких t° и p, характерных для поверхности Земли. В геологических работах экзогенных процессов можно выделить следующие этапы:

1)Разрушение на поверхности известняковых пород водой, ветром

ипрочими поверхностными факторами.

2)Перенос продуктов, разрушенных этими же факторами

3)Отложение этих продуктов в пониженным участках рельефа в результате чего образуются породы экзогенного происхождения, называемые осадочными.

---------------------------------------------------------------------------------------------

Эндогенные процессы – процессы, зарождающиеся в глубинах земной коры и в мантии, проявляющиеся на поверхности.

Это: землетрясения, извержения вулканов, поднятие блоков земной коры (что привод к образованию гор), опускание блоков земной коры (формирование морей и океанов), образование в недрах специфичных горных пород (магматические и метаморфические)

Эти процессы питаются внутренней энергией Земли и происходят при высоких t° и p.

19) Общие сведения об атмосфере

Масса атмосферы – 5,3 * 1015 кг.

Примерный состав: кислород – 21%, азот – 78%, углерод – 1%

10