Строение земли (ядро, мантия, з.к.)
Сдам Сам

ПОЛЕЗНОЕ


КАТЕГОРИИ







Строение земли (ядро, мантия, з.к.)





Строение земли (ядро, мантия, з.к.)

Земное ядро состоит из внешнего (жидкого) и внутреннего (твердого) ядра. Радиус внутреннего ядра примерно равен 1200-1250 км, переходный слой – 300-400 км, внешнего ядра – 3450-3500 км. В центральной части внутреннего ядра плотность вещества достигает почти 14 г/см3. Внутреннее ядро имеет железо-никелевый состав, примесь серы, углерода, кислорода и водорода.

Мантия – это силикатная оболочка между ядром и подошвой литосферы. Она подразделяется на верхнююю мантию (до глубины 400 км), переходный слой Голицына (400-1000) и нижнююю мантию (подошва на глубине 2900 км). По современным представлениям мантия имеет ультраосновной состав. Мантийное вещество находится в частично расплавленном, пластическом состоянии.

Земная кора – верхний слой Земли, имеющий подошву (граница Мохо), где отмечено скачкообразное увеличение скорости распространения упругих (сейсмических) волн до 8,2 км/c. Земная кора имеет алюмосиликатный состав (кислород, кремний и алюминий в форме оксидов и силикатов), и содержит повышенные содержания радиоактивных изотопов урана, тория, калия.

Литосфера – верхняя оболочка Земли, объединяющая земную кору и верхнюю часть мантии, имеет сложное строение и отличается значительной неоднородностью. Поверхность земной коры формируется под воздействием противоположно направленных друг другу процессов: эндогенных – тектонические и магматические процессы, происходящие на глубине, экзогенные – внешние процессы, вызывающие денудацию (выравнивание рельефа) за счет выветривания, эрозии и гравитационных сил, седиментационные – процессы осадконакопления, заполняющие неровности в рельефе.

Существует три типа земной коры: материковая, океаническая и СОХи.



 

2. Научные направления геологии:

Геотектоника изучает строение земной коры, геологические структуры, закономерности их расположения и развития (платформа, геосинклиналь).

Тектоника изучает движения земной коры.

Минералогия – изучает минералы

Геология- это наука, изучающая строение земли, ее происхождение и развитие.

Инженерная геология – наука, изучающая свойства горных пород (грунтов), природные геологические и техногенно-геологические (инженерно-геологические) процессы в верхних горизонтах земной коры в связи со строительной деятельностью человека.

грунтоведение– грунты и почвы,

инженерная геодинамика – природные и антропогенные геологические процессы и явления,

региональная инженерная геология – строение и свойства геологической среды определенной территории. изучает региональный и зональный характер распространения инженерно-геологических процессов и явлений; оценивает применительно к данной территории геологические факторы, определяющие условия строительства и эксплуатации инженерных сооружений; даёт прогноз изменения инженерно-геологических условий в результате строительства.

Историческая геология – изучает историю Земли, горных пород и т.п.

ДВИЖЕНИЯ ЗЕМНОЙ КОРЫ

Геотектоника изучает строение земной коры, геологические структуры, закономерности их расположения и развития.

Тектоника изучает движения земной коры.

Тектоническими движениями называются движения земной коры, вызывающие изменения залегания геологических тел.

Выделяют три типа перемещения плит: раздвижение с образование рифтов, надвиг – подныривание одной плиты под другую при сжатии и сдвиг плит относительно друг друга. Эти явления происходят под влиянием конвективных течений в мантии.

Подвижность земной коры в значительной степени зависит от характера ее тектонических структур. Наиболее крупные структуры: платформы и геосинклинали.

Платформа - жесткая, малоподвижная структура. Им свойственны выровненные формы рельефа. Платформы имеют двухъярусное строение: нижний - фундамент, верхний – осадочный чехол. Пример древних платформ: Русская, Сибирская платформы. Платформам свойственны эпейрогенические движения – спокойные, медленные движения вертикального характера.

Геосинклиналирасполагаются на границах платформ. Это подвижные участки земной коры, для них характерны тектонические движения, вулканизм, сейсмические явления.

Три типа тектонических движений: колебательные (медленные эпейрогенические), складчатые, разрывные.

Минералы

Всё множество минералов по химическому принципу разбито на типы, которые, в свою очередь, подразделены на классы:

 

Простые вещества (состоят из одного химического элемента, около 130 минералов)

- Самородные металлы - например, медь Cu, серебро Ag, золото Au, железо Fe, платина Pt, ртуть Hg и т.д. и природные сплавы - камасит (Fe,Ni), тэнит (Ni,Fe).

- Неметаллы - алмаз C, графит C, мышьяк As, сера S, сурьма Sb и прочие.

 

• Сернистые соединения (сульфиды) и их аналоги (содержат металлы в соединении с сульфидной серой, либо заменяющими её мышьяком, сурьмой, теллуром и селеном, более 500 минералов)

- Низшие (простые) сульфиды и их аналоги - галенит PbS, сфалерит ZnS, халькопирит CuFeS2, борнит Cu5FeS4, киноварь HgS, антимонит Sb2S3, молибденит MoS2 и другие.

- Высшие сульфиды (персульфиды, полисернистые соединения) и их аналоги - пирит FeS2, марказит FeS2 и прочие.

- Сульфосоли - например, блёклые руды Cu+10Cu2+2[AsS3]4S.

 

• Галогенные соединения (состоят из металлов и галогенных элементов - фтора, хлора, йода, брома, около 200 минералов), среди них: флюорит CaF2, галит NaCl, сильвин KCl, нашатырь NH4Cl и др.

 

Далее в классификации выделяются кислородные соединения (более 2500 минералов):

• Оксиды и гидроксиды (окислы и гидроокислы металлов, содержат кислород либо гидроксогруппу (ОН-)

- Оксиды - отличаются особой прочностью - корунд (рубин, сапфир) Al2O3, гематит Fe2O3, рутил TiO2, касситерит SnO2, кварц SiO2, опал SiO2, хризоберилл (александрит) BeAl2O4, шпинель MgAl2O4, прочие.

- Гидрооксиды - гётит FeO(OH), манганит MnO(OH), брусит Mg(OH)2.

 

• Соли кислородных кислот

- Карбонаты, содержат металл и радикал [CO3], например - кальцит Ca[CO3], родохрозит Mn[CO3], арагонит Ca[CO3], церуссит Pb[CO3], магнезит Mg[CO3], доломит CaMg[CO3]2, малахит Cu2[CO3](OH)2, азурит Cu3[CO3]2(OH)2.

- Нитраты, содержат радикал [NO3].

- Сульфаты, содержат радикал [SO4], барит Ba[SO4], целестин Sr[SO4], ангидрит Ca[SO4], гипс Ca[SO4] • 2H2O.

- Фосфаты [PO4], арсенаты [AsO4] и ванадаты [VO4], вольфраматы [WO4] и молибдаты [MoO4], хроматы [CrO4] и бораты [BO3]. Например: апатит Ca5[PO4]3(F,Cl,O,OH), бирюза CuAl6[PO4]4(OH)8 • 2H2O, шеелит Ca[WO4], монацит Ce[PO4], крокоит Pb[CrO4], ванадинит Pb5[VO4]3Cl и прочие.

 

Но самым многочисленным классом среди солей кислородных кислот являются силикаты и их аналоги (алюмосиликаты, боросиликаты, бериллосиликаты). Это самые распространённые в земной коре и мантии минералы, слагающие их практически на 99%. В состав силикатов входят структурные радикалы - кремнекислородные тетраэдры [SiO4], которые могут быть расположены в структуре как отдельно друг от друга, так и объединяться в кольца, цепи, двойные ленты, слои и трёхмерные каркасы. В зависимости от структуры говорят об островных, кольцевых, цепочечных, ленточных, слоистых и каркасных силикатах.

 

Островные силикаты: например, гемиморфит Zn4[Si2O7](OH)2*H2O, хризолит (оливин) (Mg,Fe)2[SiO4], гранаты (Mg,Fe,Mn,Ca)3(Al,Fe,Cr)2[SiO4]3, циркон Zr[SiO4], кианит Al2[SiO4]O, ставролит FeAl4[SiO4]2O2(OH)2, топаз Al2SiO4](F,OH)2, эпидот Ca2(Fe,Al)3[Si2O7][SiO4]O(OH).

 

Кольцевые силикаты: берилл (аквамарин) Be3Al2[Si6O18], турмалин Na(Fe,Mg,Li,Al,Mn)3Al6[Si6O18] [BO3]3(OH,F)4, эвдиалит (Na,Ca)9(Zr,Ti,Mn)3[Si3O9][Si9O24(OH)3].

 

Цепочечные силикаты (пироксены): гиперстен (Mg,Fe)2[Si2O6], диопсид CaMg[Si2O6], эгирин NaFe[Si2O6], жадеит NaAl[Si2O6], родонит CaMn4[Si5O15].

 

Ленточные силикаты (амфиболы): актинолит и тремолит Ca2(Mg,Fe)5[Si4O11]2(OH)2, роговая обманка (Na,K)0-1(Ca,Na)2(Mg,Fe,Al,Ti)5[(Si,Al)4O11]2(OH,F,Cl,O)2.

 

Слоистые: хризотил (серпентин) Mg6[Si4O10](OH)8, тальк Mg3[Si4O10](OH), мусковит KAl2[AlSi3O10](OH,F)2, биотит K(Fe,Mg)3[AlSi3O10](OH,F)2, хризоколла (Cu,Al)2H2Si2O5(OH)4•nH2O), клинохлор Mg4Al2[Al2Si2O10](OH)8, пренит Ca2Al[AlSi3O10](OH)2, апофиллит КСа4[Si4O10]2F•8Н2O.

 

Каркасные: калиевые полевые шпаты (ортоклаз, минроклин) K[AlSi3O8], плагиоклазы (альбит, адуляр, лабрадор, анортит) (Na,Ca)[(Al,Si)2Si2O8], нефелин KNa3[AlSiO4]4, содалит Na8[AlSiO4]6[Cl2], лазурит Ca2Na6[AlSiO4]6[SO4][S2-], цеолиты (стильбит (Na2,Ca)[Al2Si5O14]•6H2O, пренит Ca2Al[AlSi3O10](OH)2).

 

Какими свойствами обладают минералы

Важнейшими характеристиками минералов, как уже было сказано, являются их кристаллическая структура и химический состав. Все остальные свойства минералов вытекают из них или с ними взаимосвязаны. Основные свойства минералов, являющиеся диагностическими признаками и позволяющие их определять, следующие:

 

Облик кристаллов и форма граней - обусловлены в первую очередь строением кристаллической решётки.

Твердость - определяется по шкале Мооса.

Блеск - световой эффект, вызываемый отражением части светового потока, падающего на минерал. Зависит от отражательной способности минерала.

Спайность - способность минерала раскалываться по определенным кристаллографическим направлениям с образованием ровных зеркальных поверзностей.

Излом - специфика поверхности минерала на свежем не спайном сколе.

Цвет - признак, с определённостью характеризующий одни минералы (зелёный малахит, синий лазурит, красная киноварь), и очень обманчивый у ряда других минералов, окраска которых может варьировать в широком диапазоне в зависимости от наличия примесей элементов-хромофоров либо специфических дефектов в кристаллической структуре (флюориты, кварцы, турмалины).

Цвет черты - цвет минерала в тонком порошке, обычно определяемый царапанием по шершавой поверхности фарфорового бисквита.

Магнитность - зависит от содержания, главным образом, двухвалентного железа, обнаруживается при помощи обычного магнита.

Побежалость - тонкая цветная или разноцветная плёнка, которая образуется на выветрелой поверхности некоторых минералов за счёт окисления.

Хрупкость - прочность минеральных зёрен (кристаллов), обнаруживающаяся при механическом раскалывании. Хрупкость иногда увязывают или путают с твёрдостью, что неверно. Иные очень твёрдые минералы могут с лёгкостью раскалываться, т.е. быть хрупкими (например, алмаз).

Шкала твердости минералов (шкала Мооса). Состоит из 10 эталонов твёрдости: тальк — 1; гипс — 2; кальцит — 3; флюорит — 4; апатит — 5; ортоклаз — 6; кварц — 7; топаз — 8; корунд — 9; алмаз — 10.

 

Горные породы

Классификация пород

Название Содержание SiO2 Породы (примеры)
Ультраосновные < 45% дунит, перидотит, пироксенит, горнблендит, кимберлит, оливинит
Основные 45-52% габбро, лабрадорит, базальт, диабаз
Средние 52-65% сиенит, диорит, андезит, полевошпатовый порфир, порфирит
Кислые 65-70% гранит, липарит, кварцевый порфир
Ультракислые > 75 % пегматит, аляскит и др.

 

По генезису:

Магматические.

Интрузивные – глубинные (гранит), крупнозернистые, хорошо раскристаллизованные

Эффузивные – излившиеся на поверхность (пемза, вулк.стекло), стекловатые, неполнокристаллические

Осадочные. Образуются при осаждении и накоплении в водной или воздушной среде продуктов физического и химического разрушения (выветривания) материнских горных пород с уплотнением и цементацией осадка.

Главный признак осадочных пород – слоистость – чередование горных пород в виде слоев в процессе периодического накопления осадков. По характеру залегания: согласное (параллельные слои) и несогласное.

Слой (пласт) имеет сравнительно постоянную мощность и занимает большую площадь.

Толща – комплекс слоев или один слой большой мощности.

Первоначально осадочные породы залегают почти горизонтально. Тектонические движения выводят слои из горизонтального положения и нарушают их первоначальное залегание, возникают дислокации складчатые и разрывные. Складчатые образуются без нарушения сплошности слоев или пластов, к ним относятся моноклиналь, складка, флексура. Складки: антиклиналь, синклиналь. Разрывные нарушения характеризуются разрывом сплошности пород и смещением слоев относительно друг друга.

По происхождению: обломочные, органогенные и химические. Морские и континентальные.

Обломочные – породы, которые образовались из продуктов физического и химического выветривания материнских горных пород. Подразделяются на собственно обломочные (рыхлые – пески, гравий, галька и сцементированные – песчаники, брекчии) и глинистые породы (несцементированные - глины, суглинки, супеси и сцементированные – аргиллиты и алевролиты). Наибольшее распространение имеют глинистые породы (около 50 %), в состав которых входят глинистые минералы – каолинит, монтмориллонит, гидрослюды и т.д.

Разновидность грунтов Размер зерен, частиц d, мм Содержание зерен, частиц, % по массе
Крупнообломочные:    
- валунный (при преобладании неокатанных частиц - глыбовый) > 200 > 50
- галечниковый (при неокатанных гранях - щебенистый) > 10 > 50
- гравийный (при неокатанных гранях - дресвяный) > 2 > 50
Пески:    
- гравелистый > 2 > 25
- крупный > 0,50 > 50
- средней крупности > 0,25 > 50
- мелкий > 0,10 ³ 75
- пылеватый > 0,10 < 75

 

Органогенные породы– образуются в водоемах в результате накопления и преобразования остатков животного мира и растений. Это доломиты, мергели, мел и др. К группе фитогенных относится также торф.

Породы химического происхождения образуются в результате выпадения из морских или озерных вод растворенных солей. Это гипс, мирабилит, ангидрид, калийная соль. Они залегают слоями большой мощности, до сотен метров. Растворимы в воде, трещиноватые.

Метаморфические.Образуются в результате преобразования пород магматического и осадочного происхождения под влиянием процессов метаморфизма – высокой температуры, давления и флюидов.

 

Карты геологические

Породы на них отображаются с учетом абсолютного и относительного возраста. Абсолютный возраст измеряется в общепринятых единицах времени: порода образовалась столько-то лет назад. Относительный же возраст определяет время по принципу древнее—моложе: такое-то событие произошло раньше, такое-то позже.

Абсолютный возраст – это продолжительность существования породы, выраженная в годах. Для его определения применяют методы, основанные на использовании процессов радиоактивных превращений в элементах (уран, калий, рубидий и др.), входящих в состав пород. С их помощью устанавливают возраст в миллионах лет.

Абсолютные значения возраста горных пород приведены в геохронологической шкале.

Относительный возраст позволяет определять возраст пород относительно друг друга. Используется два метода: стратиграфический и палеонтологический.

Стратиграфический метод применяют для толщ с ненарушенным горизонтальным залеганием слоев. При этом считают, что нижележащие слои (породы) являются более древними, чем вышележащие.

Палеонтологический метод позволяет определять возраст осадочных пород независимо от характера залегания слоев и сопоставлять возраст пород, залегающих на различных участках. В основу метода положена история развития органической жизни на Земле. Остатки вымерших организмов захоронялись в тех осадках, которые накапливались в тот отрезок времени, когда они жили. Зная последовательность и время жизни вымерших организмов, по их остаткам можно определить относительный возраст слоев осадочных пород.

Подземные воды

Вода в грунтах:

· парообразная;

· связанная – прочносвязанная (гигроскопическая), рыхлосвязанная;

· свободная – капиллярная, гравитационная

· в твердом состоянии (лед);

· кристаллизационная и химически связанная.

Пo степени минерализации подземные воды подразделяют на пресные (до 1 г/л), солоноватые (от 1 до 10 г/л), солёные (от 10 до 50 г/л) и подземные рассолы (свыше 50 г/л); в более поздних классификациях к подземным рассолам относят воды c минерализацией свыше 36 г/л.

. В отношении водопроницаемости грунты делятся на три основные группы: водопроницаемые, полупроницаемые и водонепроницаемые или водоупорные.

К водопроницаемым породам относятся крупнообломочные породы, галечник, гравий, пески, трещиноватые породы и т.д. К водонепроницаемым породам – массивно- кристаллические породы (гранит, мрамор), имеющие минимальную впитывать в себя влагу, и глины. Последние, пропитавшись водой, в дальнейшем ее не пропускают. К породам полупроницаемымотносятся глинистые пески, рыхлые песчаники, рыхловатые мергели и т.п.

По происхождению выделяется несколько типов подземных вод.

Инфильтрационные водыобразуются благодаря просачиванию с поверхности Земли дождевых, талых и речных вод. По составу они преимущественно гидрокарбонатно-кальциевые и магниевые. При выщелачивании гипсоносных пород формируются сульфатно-кальциевые, а при растворении соленосных — хлоридно-натриевые воды.

Конденсационные подземные воды образуются в результате конденсации водяных паров в порах или трещинах пород.

Седиментационные воды формируются в процессе геологического осадкообразования и обычно представляют собой измененные захороненные воды морского происхождения — хлоридно-натриевые, хлоридно-кальциево-натриевые и др. К ним же относятся погребённые рассолы солеродных бассейнов, а также ультрапресные воды песчаных линз в моренных отложениях.

Воды, образующиеся из магмы при её кристаллизации и вулканическом метаморфизме горных пород, называются магматогенными, или ювенильными (по терминологии Э. Зюсса).

Ламинарный закон движения – параллельные потоки, без завихрений.

Приток воды – дебит– максимальное количество воды, которое дает водозаборное сооружение в единицу времени при постоянном уровне воды.

Природные процессы

Сейсмические явления изучает сейсмология. Землетрясения порождаются сильными и внезапными нарушениями сплошности, разрывами и разломами, смещениями в земной коре. Эти явления характерны для районов геосинклиналей с современными горообразовательными процессами. По своей природе они подразделяются на денудационные, вулканические, тектонические и техногенные.

Денудационные - происходят на глубине и обусловлены разрушением природных сводов в подземных пустотах. Такие землетрясения характерны для карстовых районов. Характеризуются незначительными колебаниями.

Вулканические имеют место при извержении вулканов и обусловлены обрушением кровли, стенок больших пустот, образующихся при выходе лавы. Распространяются на небольшие расстояния, интенсивность их колебаний больше, чем у денудационных.

Тектонические- возникают вследствие тектонических процессов земной коры, распространяются на большие площади и обладают большой разрушительной силой.

Техногенные, или инженерные, происходят в результате инженерной деятельности человека. К ним относятся подземные взрывы.

Процессы выветривания – это разрушение и изменение горных пород под действием колебания температуры, замерзания воды в трещинах горных пород, а также под влиянием кислорода и различных организмов.

Физическое выветривание происходит преимущественно без существенного изменения минерального состава гонных пород. Температурные колебания и разрушительная сила воды приводит к механическому разрушению пород, образованию обломков различной величины и перемещению их вниз по склону.

Химическое выветривание происходит под воздействием паров газов и воздуха, воды, содержащей соли, различные органические кислоты. Выражается в окислении, гидратации, растворении, карбонизации и др.процессов. Приводит к изменению состава пород и появлению вторичных минералов.

Биологическое выветривание – под влиянием деятельности растений и живых организмов. Химическое воздействие выражается в выделении углекислоты и др.соединений, разрушающих горные породы.

Все процессы воздействуют на горные породы одновременно. Климат существенно определяет тип выветривания.

Геологическая деятельность ветра. Эоловыми называются континентальные отложения, обусловленные ветром. В результате происходит дефляция – выдувание тонких частиц пород и коррозия – механическая обработка поверхности пород с помощью переносимых ветром частиц.

Строение земли (ядро, мантия, з.к.)

Земное ядро состоит из внешнего (жидкого) и внутреннего (твердого) ядра. Радиус внутреннего ядра примерно равен 1200-1250 км, переходный слой – 300-400 км, внешнего ядра – 3450-3500 км. В центральной части внутреннего ядра плотность вещества достигает почти 14 г/см3. Внутреннее ядро имеет железо-никелевый состав, примесь серы, углерода, кислорода и водорода.

Мантия – это силикатная оболочка между ядром и подошвой литосферы. Она подразделяется на верхнююю мантию (до глубины 400 км), переходный слой Голицына (400-1000) и нижнююю мантию (подошва на глубине 2900 км). По современным представлениям мантия имеет ультраосновной состав. Мантийное вещество находится в частично расплавленном, пластическом состоянии.

Земная кора – верхний слой Земли, имеющий подошву (граница Мохо), где отмечено скачкообразное увеличение скорости распространения упругих (сейсмических) волн до 8,2 км/c. Земная кора имеет алюмосиликатный состав (кислород, кремний и алюминий в форме оксидов и силикатов), и содержит повышенные содержания радиоактивных изотопов урана, тория, калия.

Литосфера – верхняя оболочка Земли, объединяющая земную кору и верхнюю часть мантии, имеет сложное строение и отличается значительной неоднородностью. Поверхность земной коры формируется под воздействием противоположно направленных друг другу процессов: эндогенных – тектонические и магматические процессы, происходящие на глубине, экзогенные – внешние процессы, вызывающие денудацию (выравнивание рельефа) за счет выветривания, эрозии и гравитационных сил, седиментационные – процессы осадконакопления, заполняющие неровности в рельефе.

Существует три типа земной коры: материковая, океаническая и СОХи.

 

2. Научные направления геологии:

Геотектоника изучает строение земной коры, геологические структуры, закономерности их расположения и развития (платформа, геосинклиналь).

Тектоника изучает движения земной коры.









Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте:


©2015- 2018 zdamsam.ru Размещенные материалы защищены законодательством РФ.