Лекции по "Геологии"

Происхождение магнитного поля Земли. Постоянное магнитное поле возникает под действием сложной системы электрических токов, сопровождающих турбулентную конвекцию в жидком внешнем ядре, т.е. Земля работает как динамомашина, в которой механическая энергия конвекционной системы генерирует  электрические токи и связанный с ними  магнетизм.

Магнитные аномалии –  это местное отклонение от регионального среднего значения магнитного поля. В океанах аномалии вызываются инверсиями полярности. Полосы  интенсивных положительных и отрицательных аномалий протягиваются вдоль срединно-океанических хребтов. Они образовались в результате подъема новой лавы и ее остывания в магнитном поле – нормальном или обращенном (в  том, какое преобладало в то время), и в результате  последующего раздвигания морского дна в стороны от хребта, где эти лавы появились на свет. Аномалии представляют собой  историю инверсий магнитного поля и спрединга морского дна. На суше аномалии связаны с типом и строением горных пород. Эти аномалии помогают находить железные руды.

Лекция 4

Земная кора: состав и  строение. Состав и строение земной; коры. Химический состав земной коры. Понятия о минералах. Принципы классификации минералов, основные сведения о них. Главнейшие горные породы и их разделение по условиям образования. Магматические, осадочные и метаморфические горные породы, их классификация. Земная кора и литосфера. Типы земной коры: континентальная, океаническая и переходная; мощность и отличительные особенности. Современное отношение к понятиям "гранитный" и "базальтовый" слои земной коры. Представление о расслоенности земной коры и литосферы.

Вещественный состав Земной коры. Самыми распространенными химическими  элементами, слагающими земную кору, являются:  О, Si, Al, Fe, Ca, Na, K, Mg, Ti, H, C. Свойства всех химических элементов находятся в функциональной зависимости от  положения их  в периодической системе Менделеева. Элементы,  близкие по своему положению в таблице, близки по химическим, физическим свойствам и геохимическим особенностям. Поэтому, встречаясь в земной коре, они дают  определенные  естественные  ассоциации химических элементов. Элементы, попадающие в верхнюю часть таблицы петрогенные.  Элементы,  находящиеся  в нижней части таблицы металлогенные. В земной коре установлено 93 химических элемента (в космосе - 97).

  Минералы обладают закономерным  внутренним строением, выражающимся  в наличии у них   кристаллических  решеток. Структурными единицами из которых строятся минералы являются ионы, атомы,  реже молекулы;  строя минералы, они соединяются друг с другом при помощи различных связей:  ионной,  ковалентной (атомной),  донорно-акцепторной, металлической, молекулярной. Характер  химических связей и их направленность определяют главное направление в "сцеплении"  атомов, ионов и групп (радикалов) в кристаллической решетке, т.е. "структурный мотив " решетки.  Выделяют следующие  основные  типы структурных мотивов: координационный, островной, кольцевой, цепочечный, слоистый, каркасный.

 Минералы имеют различную  окраску: идиохроматическую, псевдохроматическую, аллохроматическую. Совместное нахождение минералов в природе, обусловленное общностью их происхождения называется  парагенезисом.  Наиболее устойчивые парагенетические ассоциации – горные  породы,  они слагают самостоятельные тела в земной коре.  Горные породы характеризуются  структурой, текстурой  и минеральным составом. По генезису породы подразделяются на осадочные, магматические и метаморфические. Осадочные горные породы по условиям образования делятся на обломочные, органогенные, хемогенные (среди них по составу выделяют карбонатные, кремнистые, галоидные и сульфатные). Горные породы  принимают участие в сложении земной коры.

Вещество земной коры в порядке  усложнения степени его организации образует такой последовательный ряд: химический элемент-минерал-горная порода-комплекс (формация) горных пород.

Лекция 5

Возраст горных пород  и геологическое время. Возраст горных пород и геологическое время. Методы определения относительного и абсолютного возраста геологических образований. Геохронологическая шкала. Возраст Земли и земной коры.

В истории формирования и развития Земли выделяют два крупных и  различных по продолжительности  этапа:  догеологический и геологический.

Догеологический этап включает азойский  эон. Азойский эон – этап истории Солнечной системы, завершившийся консолидацией  космического вещества в планетное тело, которое на первой стадии своего существования, по-видимому, было лишено  органической жизни. Нижняя граница не установлена. Верхняя граница условно может быть проведена на уровне 4,0 млрд. лет (по последним данным 3,96 млрд. лет). События, произошедшие на его протяжении, являются до геологическими.

Геологический этап охватывает отрезок времени от начала формирования земной коры до настоящего времени, для него характерно проявление геологических процессов и формирование органического мира. Геологический этап включает в себя архей, протерозой, палеозой, мезозой и кайнозой. Относительный возраст горных пород определяют геолого-стратиграфическими и биостратиграфическими методами. Абсолютный возраст - радиологическими методами. В ходе  изучения  земной  коры геологами была   разработана   периодизация  истории Земли и создана для   всего земного шара  стратиграфическая  и соответствующая ей  геохронологическая  шкала.  К геохронологическим подразделениям относятся: эон, эра, период, эпоха, век. Геохронологическим подразделениям соответствуют стратиграфические подразделения (слои, накопившиеся за эон): эонотема, эратема, система, отдел, ярус.

Лекция 6

Геодинамические процессы. Геологические процессы: источники энергии, взаимодействие, закономерности развития и взаимообусловленность. Роль геологических процессов в формировании земной коры и рельефа земной поверхности. Экзогенные и эндогенные процессы. Выветривание.

Геодинамические процессы формируют рельеф.  Подразделяются на эндогенные и экзогенные. Эндогенные геологические процессы – процессы, вызванные в основном внутренними силами Земли. Обусловлены энергией, выделяемой при развитии вещества Земли, действием силы тяжести и сил, возникающих при вращении Земли. К ним относятся: колебательные  и тектонические движения земной коры, пликативные и дизъюнктивные деформации, землетрясения, магматизм и метаморфизм. 

Экзогенные геологические  процессы развиваются в результате взаимодействия земной коры с атмосферой, гидросферой и биосферой. К экзогенным агентам, вызывающим  какие-либо явления в природе относятся: ветер, реки, ледники, подземные воды, моря, океаны, озера, болота.  Геологическая работа  экзогенных  агентов заключается в разрушении, транспортировке и аккумуляции  горных пород, образовавшихся в экзогенных условиях. Рельеф земной поверхности сглаживается под воздействием экзогенных процессов: возвышенности разрушаются, а продукты их разрушения под действием силы тяжести смещаются в пониженные части рельефа. Этот процесс называется денудация. Денудация  - разрушение горных пород при экзогенных процессах и перенос продуктов разрушения в пониженные участки рельефа, где происходит их Аккумуляция  - накопление осадков или осадочных пород на поверхности Земли. 

Тема: Выветривание. Сущность и направленность процессов выветривания. Агенты и типы выветривания. Роль атмосферы  и биосферы в процессах химического выветривания. Коры выветривания. Теоретическое значение изучения кор выветривания. Полезные ископаемые, связанные с корами выветривания. Представление о почвообразовательном процессе.

На поверхности Земли  происходит разрушение и перераспределение вещества: горные породы, образовавшиеся в недрах Земли на поверхности разрушаются и образуют новые генетические группы пород, например при разрушении гранита может образоваться песок.     Процесс разрушения горных пород называется Выветриванием. Выветривание  -  процесс, протекающий на  поверхности Земли и приводящий  к разрушению даже самых крепких горных пород механическим (физическим),  химическим или органическим путем. Различают следующие виды выветривания: выветривание механическое  - разрушение  горных  пород  при резких колебаниях температуры,  когда минеральные зерна с разным коэффициентом теплового расширения отделяются друг от друга;  или  при длительном воздействии низких температур,  когда зерна минералов распадаются из-за  постоянного  уменьшения  их объема;  при периодическом замерзании и оттаивании воды, находящейся в трещинах, этот процесс называется десквамация - отслаивание тонких чешуек с обнаженных скалистых поверхностей  горных  пород,  вызванное резкими колебаниями дневных и ночных температур. Этот процесс характерен для пустынных районов.  Выветривание органическое - разрушение горных пород в результате жизнедеятельности организмов. Выветривание химическое   -  разрушение  горных  пород под действием воды или ее паров с помощью  химических  процессов: окисления, гидратации, гидролиза,  растворения. Образования в верхней части земной коры, переработанные в условиях влажного жаркого климата процессами выветривания, главным образом химическими, образуют кору выветривания, например латеритная кора выветривания - богатые глиноземом железистые породы кирпично-красного цвета -  продукты выветривания  алюмосиликатных  горных  пород  в жарком влажном климате (латеритное выветривание).Продукты выветривания: элювий, делювий и коллювий. Элювий  - продукты выветривания, оставшиеся на месте своего образования.  Делювий - обломочные, не окатанные и не отсортированные отложения,  перенесенные к основанию склона дождевыми и талыми водами. Коллювий  - продукты выветривания, смещенные вниз по склону под действием силы тяжести. Сливаются на склонах и у подножия в виде шлейфов (осыпи). В верхней части  осыпи располагаются мелкие обломки,  а в нижней - крупные. Обломки не окатанные, не отсортированные. Слоистость отсутствует.

Примеры выветривания. Великие пирамиды в Гизе, сложенные из песчаника ежегодно теряют 0,2 мм наружного слоя, у подножия накапливаются осыпи 50м³/год, скорость выветривания 2-3см/год. В Асуане гранитные блоки, высеченные 5400 лет назад, в результате выветривания образовался рыхлый слой мощностью 5-10 мм. Блоки известняка в крепости Кременец (Украина) за 250 лет разрушились примерно на 25 см .

Лекция 7

Геологическая работа ветра.

Условия разрушения горных пород, переноса и отложения разрушительного материала, дефляция и корразия. Эоловые формы рельефа и эоловые отделения. Пустыни и их типы. Борьба с развеваемыми песками.

Ветер возникает в тропосфере. Тропосфера  - нижний  слой  атмосферы (до 10 км толщиной в высоких широтах, до 18 км у экватора), составляет 4/5 всей массы атмосферы, содержит  почти  весь водяной пар,  образуются облака, температура понижается с высотой. Основными причинами движения воздуха являются солнечная энергия, вращение Земли, распределение суши и моря, характер рельефа, трение воздуха о поверхность Земли. Под воздействием этих факторов на Земле возникает неравномерное распределение атмосферного давления и порождаемые им воздушные течения, направленные из областей высокого давления в сторону низких давлений. Неравномерное распределение материков и океанов создает циркуляцию воздуха (муссоны – ветры дующие летом с более холодного океана в сторону суши, а зимой наоборот).

 В тропосфере зарождаются ветры, ураганы, тайфуны, смерчи. Ветер производит разрушительную работу – дефляцию и корразию. Результатом разрушительной работы являются: эоловые грибы, эоловые ниши, котлы выдувания, эоловые пещеры.

К аккумулятивным фармам эолового рельефа относятся барханы и дюны. Бархан  - серповидный песчаный холм с длинным и пологим (14 ⁰) наветренным и коротким крутым (30⁰-33⁰) подветренным склоном,  переходящим в вытянутые по  ветру рога. Высота достигает 10 -20 м (иногда 200 -300 м),  а скорость передвижения  по направлению господствующих ветров 200 м/год. Дюна  - песчаный холм  серповидной формы, напоминающий бархан,  но в отличие от него у дюны рога направлены навстречу ветру. Дюны распространены по берегам крупных рек и морей.

Типы пустынь: песчаные, глинистые, каменистые. Продукты эоловых отложений: лесс, песок. Характеристика эоловых отложений: преобладание – тонкозернистых частиц размером не более 1 мм, небольшое количество частиц от 1 до 10 мм; преобладает терригенный материал, слоистость неясная.

Лекция 8

Геологическая работа поверхностных  текучих вод.  Плоскостной склоновый  сток.

Временный русловой сток и образование пролювия. Конус выноса. Сели. Речные потоки. Разрушительная деятельность поверхностных текущих воц. Типы эрозии. Выработка продольного профиля реки. Базис эрозии и причина его колебания. Меандры. Перенос материала реками, изменение его при транспортировке; отложение и образование аллювия. Речные долины, их форма и развитие поймы. Надпойменные террасы их типы. Причины выработки нового продольного профиля долины реки. Погребённый аллювий, дельты, эстуарии и условия их образования. Пенеплены, поверхности выравнивания. Речные системы и их развитие. Полезные ископаемые, связанные с деятельностью текучих вод.

Условия формирования реки: источник питания и уклон рельефа. В  строении реки различают: истоки, русло, устье и притоки. Бассейн реки  – река вместе с притоками. Границы бассейна – водоразделы.

Разрушительная работа поверхностных  текучих вод: плоскостной смыв и эрозия. Эрозия - процесс разрушения  горных  пород,  складывающийся из механического размывания горных пород силой потока, шлифования и истирания русла водными потоками - корразия. Виды эрозии: донная и боковая. Стадии эрозии: юная, зрелая, дряхлая. Конечная стадия эрозия – выработка продольного профиля равновесия реки. Продольный профиль равновесия – кривая изменения высот дна реки на всем протяжении от истока до устья. По мере эрозионной работы реки ее продольный профиль непрерывно углубляется, приближаясь к базису. Профиль равновесия формируется не только по всей длине реки, но и по отдельным ее частям, поэтому в одной и той же реке может возникнуть несколько продольных профилей равновесия.  В русле реки образуются пороги, перекаты, водопады. При разрушении уступа водопада происходит регрессивная эрозия. Периоды юности, зрелости и старости образуют цикл эрозии реки. Возможен ряд причин: понижением базиса эрозии, повышение истока или какого-либо другого участка реки, изменение климата местности (увеличение атмосферных осадков). С омоложением реки циклы эрозии повторяются: вначале русло углубляется (юная, зрелая стадии), затем,  долина расширяется за счет размыва берегов (период дряхлости). Прежние берега оказываются приподнятыми над уровнем реки. Это террасы.

Транспортирующая работа рек:  перенос (перетаскивание, перекатывание) обломочного  материала, истинных и коллоидных растворов.

Речные отложения: аллювий и пролювий. Аллювий характеризуется хорошей окатанносттью, отсортированностью и слоистостью. Речные долины – узкие вытянутые, часто извилистые формы рельефа, по самой глубокой части долины течет река. В строении долины различают: дно, русло, пойму и террасы. Различают аккумулятивные, цокольные, эрозионные и структурные террасы. Строение речных устьев во многом определяется динамическим соотношением между количеством приносимых рекой осадков, волновыми, приливно-отливными процессами и тектоническими поднятиями или опусканиями в прибрежной зоне. Различают два типа речных устьев: дельты   и эстуарии.