Эндогенные и экзогенные геологические процессы

Министерство  образования и науки Российской Федерации 

Федеральное агентство  по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего

профессионального образования

«Уфимский государственный  нефтяной технический университет»

 

Кафедра прикладной экологии

 

 

 

 

 

 

 

Контрольная работа по науке о земле

 

Эндогенные  и экзогенные геологические процессы

 

 

 

 

 

 

 

 

Выполнила студентка группы

Проверила:

 

 

 

 

Уфа 2010г.

СОДЕРЖАНИЕ

 

Стр.

1. ПОНЯТИЕ О ПРОЦЕССАХ……………………………………………………3

2. ЭКЗОГЕННЫЕ ПРОЦЕССЫ…………………………………………………..3

2.1 ВЫВЕТРИВАНИЕ……………………………………………………...3

2.1.1ФИЗИЧЕСКОЕ ВЫВЕТРИВАНИЕ………………………….4

2.1.2 ХИМИЧЕСКОЕ ВЫВЕТРИВАНИЕ………………………...5

2.2 ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ ВЕТРА………………………6

2.2.1 ДЕФЛЯЦИЯ И КОРРОЗИЯ………………………………….7

2.2.2 ПЕРЕНОС……………………………………………………...8

2.2.3 АККУМУЛЯЦИЯ И ЭОЛОВЫЕ ОТЛОЖЕНИЯ…………..8

2.3 ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ  ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ ПОВЕРХНОСТНЫХ 

ТЕКУЧИХ ВОД……………………………………………………………...9

2.4 ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ  ПОДЗЕМНЫХ ВОД…………… 10

2.5 ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ  ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ ЛЕДНИКОВ………………. 12

2.6 ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ ОКЕАНОВ И МОРЕЙ…… 12

3. ЭНДОГЕННЫЕ  ПРОЦЕССЫ…………………………………………………. 13

3.1 МАГМАТИЗМ…………………………………………………………. 13

3.2 МЕТАМОРФИЗМ……………………………………………………... 14

3.2.1ОСНОВНЫЕ  ФАКТОРЫ МЕТАМОРФИЗМА……………. 14

3.2.2.ФАЦИИ МЕТАМОРФИЗМА………………………………. 15

3.3 ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЕ……………………………………………………  15

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ……………………… 16

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. ПОНЯТИЕ О ПРОЦЕССАХ

На протяжении всего времени своего существования  Земля прошла длинный ряд изменений. В сущности она никогда не была такой, как в предыдущий момент. Она изменяется непрерывно. Изменяются ее состав, физическое состояние, внешний вид, положение в мировом пространстве и взаимоотношение с другими членами Солнечной системы[1].

Геология (греч. "гео" - земля, "логос" - учение) - одна из важнейших наук о Земле. Она занимается изучением состава, строения, истории развития Земли и процессов, протекающих в ее недрах и на поверхности. Современная геология использует новейшие достижения и методы ряда естественных наук - математики, физики, химии, биологии, географии [2].

Предметом непосредственного изучения геологии являются земная кора и подстилающий твердый слой верхней мантии - литосфера (греч. "литос" - камень) [2], имеющая важнейшее значение для осуществления жизни и деятельности человека[3].

Одним из нескольких основных направлений  в геологии является динамическая геология,изучающая разнообразные геологические процессы, формы рельефа земной поверхности, взаимоотношения различных по генезису горных пород, характер их залегания и деформации. Известно, что в ходе геологического развития происходили многократные изменения состава, состояния вещества, облика поверхности Земли и строения земной коры. Эти преобразования связаны с различными геологическими процессами и их взаимодействием.

Среди них выделяются две группы:

1) эндогенные (греч. "эндос" - внутри), или внутренние,связанные с тепловым воздействием Земли, напряжениями, возникающими в ее недрах, с гравитационной энергией и ее неравномерным распределением;

2) экзогенные (греч. "экзос" - снаружи, внешний), или внешние,вызывающие существенные изменения в поверхностной и приповерхностной частях земной коры. Эти изменения связаны с лучистой энергией Солнца, силой тяжести, непрерывным перемещением водных и воздушных масс, циркуляцией воды на поверхности и внутри земной коры, с жизнедеятельностью организмов и другими факторами. Все экзогенные процессы тесно связаны с эндогенными, что отражает сложность и единство сил, действующих внутри Земли и на ее поверхности[2]. Геологические процессы видоизменяют земную кору и ее поверхность, приводя к разрушению и одновременно созданию горных пород. Экзогенные процессы обусловлены действием силы тяжести и солнечной энергии, а эндогенные -влиянием внутреннего тепла Земли и гравитации. Все процессы взаимосвязаны между собой, а их изучение позволяет использовать метод актуализма для познания геологических процессов далекого прошлого.

 

 

2. ЭКЗОГЕННЫЕ ПРОЦЕССЫ

1. ВЫВЕТРИВАНИЕ

Термин «выветривание», широко вошедший в литературу, не отражает существа и сложности природных процессов, определяемых этим понятием. Неудачный термин привел к тому, что у исследователей нет единства в понимании его по существу. Во всяком случае, выветривание никогда не следует смешивать с деятельностью собственно ветра[1]. 

Выветривание — совокупность сложных процессов качественного и количественного преобразования горных пород и слагающих их минералов[4],происходящие под воздействием различных агентов, действующих на поверхности земли, среди которых основную роль играют колебания температур, замерзание воды, кислот, щелочей, углекислоты, действие ветра, организмов и т.д [3]. В зависимости от преобладания тех или иных факторов в едином и сложном процессе выветривания условно выделяются два взаимосвязанных типа:

1) физическое выветривание и 2) химическое выветривание[1].

 

2.1.1ФИЗИЧЕСКОЕ ВЫВЕТРИВАНИЕ

В этом типе наибольшее значение имеет  температурное выветривание, которое связано с суточными и сезонными колебаниями температуры, что вызывает то нагревание, то охлаждение поверхностной части горных пород[1].  В условиях земной поверхности, особенно в пустынях, суточные колебания температур довольно значительны. Так летом в дневное время породы нагреваются до + 80⁰С, а ночью их температура снижается до + 20⁰С[3]. Вследствие резкого различия теплопроводности, коэффициентов теплового расширения и сжатия и анизотропии тепловых свойств минералов, слагающих горные породы, возникают определенные напряжения[1].  Кроме попеременного нагревания и охлаждения разрушительное действие оказывает так же неравномерное нагревание пород, что связано с различными тепловыми свойствами, окраской и размером минералов, которые составляют горные породы[3].

Горные породы могут быть многоминеральными  и одноминеральными. Наибольшему  разрушению в результате процесса температурного выветривания подвергаются многоминеральные породы[1].

Процесс температурного выветривания, вызывающего механическую дезинтеграцию  горных пород, особенно характерен для  экстрааридных и нивальных ландшафтов с континентальным климатом и  непромывным типом режима увлажнения. Особенно наглядно это проявляется в областях пустынь, где количество выпадающих атмосферных осадков находится в пределах 100-250 мм/год (при колоссальной испаряемости) и наблюдается резкая амплитуда суточных температур на незащищенной растительностью поверхности горных пород. В этих условиях минералы, особенно темноцветные, нагреваются до температур, превышающих температуру воздуха, что и вызывает дезинтеграцию горных пород и на консолидированном ненарушенном субстрате формируются обломочные продукты выветривания. В пустынях наблюдается шелушение, или десквамация (лат. "десквамаре" - снимать чешую), когда от гладкой поверхности горных пород при значительных колебаниях температур отслаиваются чешуи или толстые пластины, параллельные поверхности. Этот процесс особенно хорошо можно проследить на отдельных глыбах, валунах. Интенсивное физическое (механическое) выветривание происходит в районах с суровыми климатическими условиями (в полярных и субполярных странах) с наличием многолетней мерзлоты, обусловливаемой ее избыточным поверхностным увлажнением. В этих условиях выветривание связано главным образом с расклинивающим действием замерзающей воды в трещинах и с другими физико-механическими процессами, связанными с льдообразованием. Температурные колебания поверхностных горизонтов горных пород, особенно сильное переохлаждение, зимой, приводят к объемно-градиентному напряжению и образованию морозобойных трещин, которые в дальнейшем разрабатываются замерзающей в них водой. Хорошо известно, что вода при замерзании увеличивается в объеме более чем на 9% (П. А. Шумский, 1954). В результате развивается давление на стенки крупных трещин, вызывающее большое расклинивающее напряжение, раздробление горных пород и образование преимущественно глыбового материала. Такое выветривание иногда называют морозным. Расклинивающее воздействие на горные породы оказывает также корневая система растущих деревьев. Механическую работу производят и разнообразные роющие животные. В заключение следует сказать, что чисто физическое выветривание приводит к раздроблению горных пород, к механическому разрушению без изменения их минералогического и химического состава[2].

 

 

2.1.2 ХИМИЧЕСКОЕ ВЫВЕТРИВАНИЕ

Одновременно с физическим выветриванием  в областях с промывным типом  режима увлажнения происходят и процессы химического изменения с образованием новых минералов. При механической дезинтеграции плотных горных пород образуются макротрещины, что способствует проникновению в них воды и газа и, кроме того, увеличивает реакционную поверхность выветривающихся пород. Это создает условия для активизации химических и биогеохимических реакций. Проникновение воды или степень увлажненности не только определяют преобразование горных пород, но и обусловливают миграцию наиболее подвижных химических компонентов. Это находит особенно яркое отражение во влажных тропических зонах, где сочетаются высокая увлажненность, высокотермические условия и богатая лесная растительность. Последняя обладает огромной биомассой и значительным спадом. Эта масса отмирающего органического вещества преобразуется, перерабатывается микроорганизмами, в результате в большом количестве возникают агрессивные органические кислоты (растворы). Высокая концентрация ионов водорода в кислых растворах способствует наиболее интенсивному химическому преобразованию горных пород, извлечению из кристаллических решеток минералов катионов и вовлечению их в миграцию. 

К процессам химического выветривания относятся окисление, гидратация, растворение  и гидролиз. 

Окисление. Особенно интенсивно протекает в минералах, содержащих железо. В качестве примера можно привести окисление магнетита, который переходит в более устойчивую форму - гематит (Fe₂0₄ Fе₂0₃). Такие преобразования констатированы в древней коре выветривания КМА, где разрабатываются богатые гематитовые руды. Интенсивному окислению (часто совместно с гидратацией) подвергаются сульфиды железа. Так, например, можно представить выветривание пирита:

FeS₂ + mO₂ + nН₂О FeS0₄ Fе₂(SО₄) Fе₂O₃^.nН₂О

Лимонит (бурый  железняк)

На некоторых  месторождениях сульфидных и других железных руд наблюдаются "бурожелезняковые шляпы", состоящие из окисленных и гидратированных продуктов выветривания. Воздух и вода в ионизированной форме разрушают железистые силикаты и превращают двухвалентное железо в трехвалентное.

Гидратация. Под воздействием воды происходит гидратация минералов, т.е. закрепление молекул воды на поверхности отдельных участков кристаллической структуры минерала. Примером гидратации является переход ангидрита в гипс: ангидрит-CaSO₄+2H₂O CaSO₄^.2H₂0 - гипс. Гидратированной разновидностью является также гидрогётит: гётит - FeOOH + nH₂O FeOH^.nH₂O - гидрогётит.

Процесс гидратации наблюдается и в более сложных  минералах - силикатах.

Растворение. Многие соединения характеризуются определенной степенью растворимости. Их растворение происходит под действием воды, стекающей по поверхности горных пород и просачивающейся через трещины и поры в глубину. Ускорению процессов растворения способствуют высокая концентрация водородных ионов и содержание в воде О₂, СО₂ и органических кислот. Из химических соединений наилучшей растворимостью обладают хлориды - галит (поваренная соль), сильвин и др. На втором месте - сульфаты - ангидрит и гипс. На третьем месте карбонаты - известняки и доломиты. В процессе растворения указанных пород в ряде мест происходит образование различных карстовых форм на поверхности и в глубине.

Гидролиз. При выветривании силикатов и алюмосиликатов важное значение имеет гидролиз, при котором структура кристаллических минералов разрушается благодаря действию воды и растворенных в ней ионов и заменяется новой существенно отличной от первоначальной и присущей вновь образованным гипергенным минералам. В этом процессе происходят: 1) каркасная структура полевых шпатов превращается в слоевую, свойственную вновь образованным глинистым гипергенным минералам; 2) вынос из кристаллической решетки полевых шпатов растворимых соединений сильных оснований (К, Na, Ca), которые, взаимодействуя с СО₂ , образуют истинные растворы бикарбонатов и карбонатов (К₂СО₃, Na₂СО₃, СаСО₃). В условиях промывного режима карбонаты и бикарбонаты выносятся за пределы места их образования. В условиях же сухого климата они остаются на месте, образуют местами пленки различной толщины, или выпадают на небольшой глубине от поверхности (происходит карбонатизация); 3) частичный вынос кремнезема; 4) присоединение гидроксильных ионов. 

Процесс гидролиза протекает стадийно с последовательным возникновением нескольких минералов. Так, при гипергенном  преобразовании полевых шпатов возникают  гидрослюды, которые затем превращаются в минералы группы каолинита или галуазита:

K[AlSi₃O₈] (К,Н₃О)А1₂(ОН)₂[А1Si₃О₁₀]^. Н₂O Аl₄(ОН)₈[Si₄O₁₀]

ортоклаз гидрослюда каолинит

В умеренных климатических зонах  каолинит достаточно устойчив и в  результате накопления его в процессах выветривания образуются месторождения каолина. Но в условиях влажного тропического климата может происходить дальнейшее разложение каолинита до свободных окислов и гидроокислов:

Al₄(OH)₈[Si₄O₁₀] Al(OH)₃+SiO₂^. nH₂O