Шпаргалка по "Геологии"

2. Внешние  геосферы Земли

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

Внешние:

Атмосфера • Биосфера • Гидросфера

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.

Атмосфера Земли имеет слоистое строение, причем слои отличаются по физическим и химическим свойствам. Важнейшими из них являются температура и давление, изменение  которых лежит в основе выделения  атмосферных слоев. Таким образом, в атмосфере Земли выделяют: тропосферу, стратосферу, ионосферу, мезосферу, термосферу и экзосферу.

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.

Гидросфера  – это сплошная оболочка Земли, так как моря и океаны переходят в подземные воды на суше, а между сушей и морем идет постоянный круговорот воды, ежегодный объем которого составляет 100 тыс. км3.

Воде  свойственны высокая теплоемкость, теплота плавления и испарения. Вода является хорошим растворителем, поэтому в ней содержится множество  химическим элементов и соединений, необходимых для поддержания  жизни.

Большую часть поверхности Земли занимает Мировой океан (71 % поверхности планеты). Он окружает материки (Евразию, Африку, Северную и Южную Америку, Австралию  и Антарктиду) и острова. Океан  делится материками на четыре части: Тихий (50 % площади Мирового океана), Атлантический (25 %), Индийский (21 %) и  Северный Ледовитый (4 %) океаны.

Важной  частью гидросферы Земли являются реки – водные потоки, текущие в естественных руслах и питающиеся за счет поверхностного и подземного стока с их бассейнов.

Озера, болота, подземные воды также часть  гидросферы Земли.

Ледники, образующие ледяную оболочку Земли (криосферу), также являются частью гидросферы нашей планеты. Они занимают 1/10 часть поверхности Земли. Именно в них содержатся основные запасы пресной воды (3/4)

Понятие биосферы впервые было введено австрийским ученым геологом Эдуардом Зюссом в 1875 году. Понятие биосферы имеет два аспекта: с одной стороны как специфическая оболочка земного пространства, с другой - как глобальная экосистема. С точки зрения составляющих компонентов биосфера - это нижняя часть атмосферы, гидросфера и верхняя часть литосферы, населенные живыми организмами, или по выражению Владимира Ивановича Вернадского - "область распространения живого вещества".

 

3. Внутренние  геосферы Земли

 

На основе изучения характера распространения  сейсм волн кот, что Земля имеет неоднор стр и сост из конц оболочек(геосфер) – внутр и внешних

 

1. Ядро: 2900-6371км

 

а. Внутренняя(твердая) температура до 10 000°С, плотность примерно равна 12,5 тонн/м3 никель 15%, железо 85%.

 

б. Внешняя(жидкая) температура до 2000°С, плотность примерно равна 5,5 т/м

 

2. Мантия расположена на глубине от 5,75 до 200 км. V=83% от объема Земли, вес прибл=69%. Плотность с глубиной повышается от 3,5 до 6 т/м3. Мантия разделяется на верх(800-900км), менее плотную и более эластичную, и нижнюю, кристаллич. Верхняя часть мантии – астеносфера. Это самая подвижная сфера земного шара. Именно с ней связан земной магнетизм, движения литосферных плит и изверж вулканов. В мантии др хим состав: никель, железо – на границ с ядром, далее – магний, кальции, алюминий; Кислород, кремний, SiO2= 40% Осн. составляет оливин.

 

t°:700-1000°С, все  проц-ы в мантии идут медл. и затух. с глубиной.

 

3. Земная кора. Нижняя граница земной коры четко проходит по всех площади Земли под сушей и океаном по изменению скорости прохождения сейсмических волн; максимальная глубина этой границы=70км. Земная кора – это верхняя оболочка твердой земли, отделенная от нижележащей мантии поверхностью Мохоровичича (Моха). Эта гр. была установлена в 1909 г. югославским геофизиком. Плотность равна 2,7-2,8г/см3 

4 Вертикальная  и горизонтальная неоднородность  земной коры

Вертикальная  неоднородность литосферы и земной коры. Раздел Мохоровичича.

  Существуют три слоя земной  коры: 1. Осадочный слой (очень непостоянный  слой, его в основном составляют  осадочные и вулканические горные  породы, прерывист, плотность от 2,3 до 2,6 г/см3); 2. Гранитный слой (прерывист,  плотность от 2,6 до 2,8 г/см3; окись  кремния от 40 до 75%; из металлов  распространены алюминий и кальций;  средние, кислые и интрузивные  горные породы, здесь есть граниты;  второе название – сиалический слой); 3. Базальтовый слой ( в основании земной коры, максимальная плотность от 2,8 до 3,3 г/см3; горные породы – минералы-силикаты, окись кремния менее 40%; из металлов распространены магний и железо, а также основные и ультраосновные горные породы, второе название – симатический, базальта нет, но химический состав близок.

Граница Мохоровичича (Мохо) разделяет внешние оболочки Земли и внутренние. Была установлена в 1909 г. югославским геофизиком.

Горизонтальная  неоднородность

Существуют  два типа земной коры: 1. Материковая  или континентальная. Она состоит  из трех слоев. Верхний – слой осадочных  пород. Мощность от 10 до15 км, под ним  залегает гранитный слой. Горные породы, слагающие его по своим физическим свойствам близки к граниту, толщина  от 5 до 15 км, под расположен базальтовый  слой, толщина которого от 10 до 30 км, таким образом общая толщина материковой земной коры достигает 30-70 км, она распространена не только под материками, но и под крупными островами. 2. Океаническая земная кора. Она отличается от материковой земной коры тем, что осадочный слой имеет значительно меньшую мощность, а гранитный либо вообще отсутствует, либо очень тонкий, поэтому толщина океанической коры от 6 до15 км. Она расположена под мировым океаном. В области перехода от материк к океану кора имеет переходный характер.

 

В пределах литосферы различают два  вида коры: континентальную и океаническую. Масса континентальной коры составляет 2,25*1019 т., а океанической 6*1018т. на долю земной коры приходится 0,48% всей массы  Земли

 

Континентальная кора резко отличается от океанической. Её мощность достигает 25 – 75 км. Строение континентальной коры можно представить в следующем виде. Верхний слой образуют осадочные породы, в которых скорость продольных сейсмических волн нарастает с глубиной от 2 до 5 км/с. далее прослеживается гранитный слой средней мощностью до 20 км под высокими горами до 70-80 км скорость продольных волн 5,5 – 6,5 км/с, здесь сосредоточены основные радиоактивные элементы земной коры. Ниже располагается базальтовый слой, его средняя мощность 25 км, наблюдается нарастание плотности пород и увеличение скорости продольных волн.

 

  Океаническая кора. Мощность от 5 до 15 км, состоит из двух слоев:  верхнего осадочного (от 2 до 5 км) и  нижнего базальтового(5-10 км).

 

 Особое строение земная кора  имеет в областях перехода  от материков к океану –  в современных геосинклинальных  поясах. Они обычно состоят из 3-х основных элементов: котловин  глубоководных морей, островных  дуг и глубоководных желобов.  Под глубоководными котловинами  морей кора напоминает океаническую, однако она мощнее, за счет увеличения осадочного слоя. Островные дуги сложены корой близкой к материковой. Характерной особенностью переходный областей является сложные взаимосочетания и резкие переходы одного типа коры в другой, такой тип называется геосинклинальный.

 

Рифтогенный тип земной коры расположен под срединно-океаническими хребтами. Детали строения коры этого типа, ещё не совсем ясны. Её важнейшая особенность – залегание под осадочным или промежуточными слоями пород, в которых упругие волны распространяются со скоростями на много большими, чем в базальтовом слое, но меньшими, чем в мании. Возможно здесь происходит смещение вещества коры мантии.

 

5. Закономерности распределения химических элементов в земной коре.

Впервые попытался оценить средний химический состав земной коры в 1815 г. английский минералог В. Филлипс на примере, правда, всего лишь 10 элементов. В общем, он правильно определил количественную последовательность распространенности их и показал, что в неорганической природе резко преобладают кислород и оксиды кремния, алюминия и железа, подобно тому как в живой природе «царствует» четверка элементов-органогенов: кислород, водород, углерод и азот. То была эпоха накопления сведений. Затем наступило время обобщений. Наиболее значимыми исследованиями были труды американского геохимика Ф. Кларка. Он проанализировал данные по химическому составу большого количества минералов и горных пород: этих данных было более 5000. В 1889 г. Ф. Кларк опубликовал первую сводную таблицу среднего химического состава земной коры. Это было лишь начало. Спустя 20 лет появился гораздо более капитальный труд, в котором Ф. Кларк обобщил работы почти 1000 исследователей. В этом справочнике можно было найти данные о составе горных пород, почв и вод. Вскоре Ф Кларк с помощью геолога Г. Вашингтона произвел классический расчет среднего содержания химических элементов в условном слое земной коры толщиной 16 км. Полученные данные для наиболее распространенных элементов q тех пор изменялись в незначительной степени.

 

Среднее содержание отдельных элементов  в земной коре называют кларками. Различают кларки весовые (массовые), атомные и объемные. Весовые кларки - это средние массовые содержания элементов, выраженные в процентах или в граммах на грамм породы. Атомные кларки выражают процентные количества числа атомов элементов. Объемные кларки показывают, какой объем в процентах занимает данный элемент.

 

В сумме эти числа дают около 98%. Следовательно, на долю всех остальных  элементов, существующих на Земле, приходится немногим более 2%. Словом, геохимия констатирует крайне неравномерное распределение  химических элементов в земной коре.

 

Анализ  кларковых содержаний различных химических элементов позволил установить некоторые закономерности их распространённости в земной коре:

 

· Кларки отдельных элементов изменяются от десятков процентов до 10-8 и ниже т. к. распространенность хим. элементов  в земной коре крайне неравномерна и характеризуется большими контрастами.

 

· Распространенность хим. элементов  связана с их положением в периодической  системе. Как отмечал еще Д.И. Менделеев, наиболее распространенные элементы земной коры располагаются в начале периодической  системы. С увеличением порядкового  номера распространённость элементов  неравномерно убывает. Таким образом, в земной коре явно преобладают легкие элементы. А.Е. Фермсан для более наглядного изображения особенностей распространения хим. элементов построил полулогарифмический график

 

7. Основные  причины изменения химического  состава земли

Химический  состав земной коры изменяется в течение  геологического времени, причем эта  эволюция продолжается по сей день. Основными причинами изменения химического состава являются:

 

· Процессы радиоактивного распада, приводящие к самопроизвольному превышению одних химически элементов в  другие, более устойчивые в условиях земной коры.

 

· Поступление метеорного вещества в  виде метеоритов и космической пыли.

 

· Продолжающиеся процессы дифференциации вещества Земли, приводящие к миграции химических элементов из одной геосферы в другую.

 

8. Минералы  и процессы их образования

Минерал - это результат природных физико-химических процессов в земной коре (литосфере). Все виды процессов образования минералов, можно разделить на три основные группы.

 

1. Эндогенные  процессы (гипогенные, глубинные), связанны с внутренними источниками энергии литосферы. Связаны с магматической деятельностью, и поэтому протекают в недрах Земли. Внедрившаяся в земную кору магма застывает, образуя горные породы, а выделяемые ей водные и газовые растворы переносят химические вещества, которые откладываются в трещинах, пустотах породы и образуют минералы.

Все эндогенные процессы, делятся на собственно магматические, пегматитовые,

2. Экзогенные  процессы образования (гипергенные, т.е. поверхностные), связанны с внешними источниками энергии. Эти процессы протекают на поверхности литосферы, в гидросфере, иногда в атмосфере. Они связаны с выветриванием (разрушением) горных пород и минералов, вследствие которых, образуются другие породы и минералы, более устойчивые к этой среде. К экзогенному типу, следует отнести и процессы образования минералов, в результате жизнедеятельности биосферы Земли. Такие процессы, называются - биогенными.

 

3. Метаморфические процессы образования минералов, при течении которых ранее образованные эндогенным или экзогенным способом минералы, изменяют свои физико-химические свойства, образуя совершенно новые минеральные виды.

 

10,Основные свойства кристаллических тел

1, Кристаллические тела имеют определенную температуру плавления t пл, не изменяющуюся в процессе плавления при постоянном давлении (рис. 1, кривая 1).

2, Для кристаллических тел характерно наличие пространственной кристаллической решетки, которая представляет собой упорядоченное расположение молекул, атомов или ионов, повторяющееся по всему объему тела (дальний порядок). Для любой кристаллической решетки характерно существование такого элемента ее структуры, многократным повторением которого в пространстве можно получить весь кристалл. Это монокристалл. Поликристалл состоит из множества очень мелких, сросшихся между собой монокристаллов, которые ориентированы в пространстве хаотически.

3, Физические свойства (механические, электрические, магнитные, тепловые и др.) монокристаллов различны по разным направлениям внутри кристалла. Это явление называют анизотропией кристаллов. Оно объясняется различием в плотности расположения частиц в кристаллической решетке по разным направлениям. На рисунке 2 условно изображено расположение атомов в одной из плоскостей монокристалла. Через узлы этой плоской решетки проведены различно ориентированные параллельные прямые (1, 2, 3, 4). Видно, что на единицу длины прямых приходится не одинаковое количество атомов. А механические свойства кристалла зависят от плотности размещения образующих его частиц.

4, Кристаллическая структура связана с минимумом потенциальной энергии, т.е. при образовании кристаллов частицы самопроизвольно располагаются так, чтобы их взаимная потенциальная энергия была минимальной.

Поликристаллы изотропны.

 

11, Элементы симметрии кристаллов