1. Предмет, задачи и методы геологии

Геология— одна из важнейших естественных наук, изучает строение, состав, происхождение и развитие Земли. Она исследует различные процессы (статические и динамические), проявлявшиеся в прошлом и протекающие на нашей планете в настоящее время.

Ответ: Задачи:

- изучение вещественного состава внутренних оболочек Земли;

- изучение внутреннего строения Земли;

- изучение закономерностей развития литосферы и земной коры;

- изучение истории развития жизни на Земли

Методы:

1. Методы полевой геологической съемки - изучение геологических обнажений, извлеченного при бурении скважин кернового материала, слоев горных пород в шахтах, изверженных вулканических продуктов, непосредственное полевое изучение протекающих на поверхности геологических процессов.

2. Геофизические методы - используются для изучения глубинного строения Земли и литосферы. Сейсмические методы, основанные на изучении скорости распространения продольных и поперечных волн, позволили выделить внутренние оболочки Земли. Гравиметрические методы, изучающие вариации силы тяжести на поверхности Земли, позволяют обнаружить положительные и отрицательные гравитационные аномалии и,следовательно, предполагать наличие определенных видов полезных ископаемых. Палеомагнитный метод изучает ориентировку намагниченных кристаллов в слоях горных пород.

3. Астрономические и космические методы основаны на изучении метеоритов, приливно-отливных движений литосферы, а также на исследовании других планет и Земли

4. Методы моделирования позволяют в лабораторных условиях воспроизводить (и изучать) геологические процессы.

5. Метод актуализма - протекающие ныне в определенных условиях геологические процессы ведут к образованию определенных комплексов горных пород

6. Минералогические и петрографические методы изучают минералы и горные породы

Предметом геологии является пространственно-временные модели развития геологических процессов. Чтобы познать строение Земли, геология вынуждена исследовать литосферу в различных направлениях.

2. Форма, размеры и внутреннее строение Земли.

Ответ: Форма Земли представляет собой геоид. По форме Земля близка к эллипсоиду, сплюснутому у полюсов и растянутому в экваториальной зоне. Радиус Земли 6371 км. Внутреннее строение Земли по геофизическим данным: Земная кора – твердая верхняя оболочка Земли мощностью 30-75 км. Мантия Земли распространяется до глубин 2900 км. Ядро Земли находится ниже 2900 км. Земная кора отделяется от мантии поверхностью Мохоровичича. Литосфера – твердый надастеносферный слой мантии с земной корой.

3. Строение земной коры, мантии и ядра Земли.

Ответ:

Земная кора— внешняя твёрдая оболочка Земли (геосфера), часть литосферы, толщиной от 5 км (под океаном) до 75 км (под материками). В ней различают 3 слоя – осадочный, гранитный, базальтовый.

Ниже коры находится мантия, которая отличается составом и физическими свойствами — она более плотная, содержит в основном тугоплавкие элементы.

Разделяет кору и мантию граница Мохоровичича, или слой Мохо, где происходит резкое увеличение скорости сейсмических волн.

Ма́нтия— часть Земли (геосфера), расположенная непосредственно под корой и выше ядра. В мантии находится большая часть вещества Земли. Земная мантия находится в диапазоне от 30 до 2900 км от земной коры.

Различают континентальную (материковую) и океаническую земную кору, а также ее переходные типы: субконтинентальную и субокеаническую земную кору.

Ядро́ Земли́— центральная, наиболее глубокая часть планеты Земля, геосфера, находящаяся под мантией Земли и, предположительно, состоящая из железо-никелевого сплава. Средний радиус сферы — 3,5 тыс. км. Разделяется на твердое внутреннее ядро радиусом около 1300 км и жидкое внешнее ядро радиусом около 2200 км, между которыми иногда выделяется переходная зона.

4. Геофизические свойства и агрегатное состояние вещества Земли

Ответ: Земная кора. Вещество земной коры, которая сложена различными горными породами, находится в твердом состоянии, так как температура здесь не достигает точки плавления (рис. 7). Однако на глубинах 15–20 км внутри земной коры сейсмологи отмечают участки (напоминающие астеносферный слой), с которыми, вероятно, и связано формирование магматических очагов гранитной магмы.

Мантия Земли. Эта геосфера является самым крупным элементом планеты. Она занимает 83% ее объема и составляет около 66% ее массы. По геофизическим данным в ее составе выделяется несколько границ раздела, залегающих на глубинах 410, 950 и 2700 км. Вещество мантии находится в твердом кристаллическом состоянии, через него проходят как продольные, так и поперечные волны. И только в слое В выделяются слои с пониженными скоростями сейсмических волн, (астеносфера), в которой вещество может быть в аморфном стекловидном или даже в расплавленном (до 10%) состоянии.

Ядро. Центральная геосфера Земли, занимает около 17% ее объема и составляет 34% ее массы. Ядро состоит из большого, жидкого внешнего ядра, через которое не проходят поперечные сейсмические волны, и малого твердого внутреннего (рис.12), что четко выделяется по сейсмическим данным. Ядро Земли имеет большую плотность и высокую металлическую электропроводность. Исходя из этого уже давно была высказана мысль, что ядро состоит из железа с примесью никеля

5. Литосфера, астеносфера и тектоносфера

Ответ:

Литосфера включает земную кору и самую верхнюю мантию. Под строением(структурой) земной коры подразумевается неравномерное распределение горных пород различного состава, происхождения и залегания.

Структурная форма– это структурный элемент земной коры. Примерами таких структурных форм являются платформы, антиклинории, синклинории, сбросы и т.п.

Движения литосферы выражаются в перемещении отдельных ее участков в вертикальном (поднятия, опускания) или горизонтальном направлениях. Они могут сопровождаться изменениями в условиях залегания, а нередко и во внутренней структуре масс горных пород. Эти изменения называются тектоническими деформациями, а конечный результат деформаций составляют новые формы залегания пород, называемые тектоническимидислокациями, илинарушениями. Дислокации подразделяются на пликативные(складчатые),дизъюнктивные(разрывные) иинъективные.

Главные источники тектонических движений и деформаций лежат не в самой литосфере, а в более глубоких недрах Земли, и прежде всего в астеносфере. В связи с этим литосферу и астеносферу нередко объединяют в одно понятие тектоносферы (илитектосферы) как главной области проявления тектонических процессов.

Литосфера- это внешняя, относительно прочная оболочка твердой Земли, расположенная над менее вязкой и более пластичной астеносферой.

Термин «литосфера» был предложен американским геологом Дж. Барреллом в 1916 г. и первоначально отождествлялся с земной корой. В современном понимании эти понятия следует различать. Земная кора и мантия выделяются по геологическим данным(по составу пород) и данным сейсмологии (по скачкообразному изменению скорости сейсмических волн на границе Мохо). Литосфера и астеносфера – понятие чисто физическое, вернеереологическое.

Астеносфера– слой пониженной вязкости в верхней мантии Земли. Кровля астеносферы лежит под материками на глубине 80 – 100 км, а под океанами 50 – 70 км и меньше, нижняя граница – на глубине 250 – 300 км, нерезкая.

Астеносфера выделяется по геофизическим данным как слой пониженной скорости поперечных сейсмических волн и повышенной электропроводности. Все эти свойства астеносферы, по сравнению с литосферой, характеризуют ее как оболочку пониженной вязкости. Пониженная вязкость астеносферы обусловлена, по мнению ученых, высокой температурой, приводящей к частичному выплавлению базальтовой магмы

6. Средний химический состав Земли и методы его определения

Ответ: Масса Земли приблизительно равна 5,9736·1024 кг. Общее число атомов, составляющих Землю, ≈ 1,3-1,4·1050. Она состоит в основном из железа (32,1 %), кислорода (30,1 %), кремния (15,1 %), магния (13,9 %), серы (2,9 %), никеля (1,8 %), кальция (1,5 %) и алюминия (1,4 %); на остальные элементы приходится 1,2 %. Из-за сегрегации по массе область ядра, предположительно, состоит из железа (88,8 %), небольшого количества никеля (5,8 %), серы (4,5 %) и около 1 % других элементов. Примечательно, что углерода, являющегося основой жизни, в земной коре всего 0,1 %.

Современные методы — радиометрия, радиоактива­ционный, рентгеновский, атомно-абсорбционный и дру­гие анализы позволяют с большой точностью и чувстви­тельностью определять содержание химических эле­ментов в горных породах и минералах Джерело:

Атомы химических элементов в земной коре образуют разнообразные сочетания друг с другом, главным образом химические соединения с атомами других элементов. Формы их нахождения достаточно многообразны, однако основной формой существования химических элементов в земной коре является минеральная. При этом в одних случаях они образуют самостоятельные минеральные виды, в других — входят в кристаллические решетки других минералов в виде примесей.

7. Вещественный состав земной коры (химические элементы, минералы, горные породы).

Ответ: Химический состав земной коры

А.П. Виноградов (1962) считал, что вся земная кора состоит из кислых (гранит и др.) и основных пород (базальт, габбро и др.) в пропорции 2:1. Расчеты Ф. Кларка, Г.Вашингтона показали, что земная кора (в пределах 1,6 км) состоит на 95% из изверженных, 4% - метаморфических и 1% осадочных пород.

Из перечисленных выше элементов 9 (O, Si, Al, Fe, Ca, Na, Mg, K, H) составляют качественную и количественную основу всей земной коры (98,58%), поэтому называются породообразующими. Но главный элемент земной коры – кислород, составляющий около половины ее массы. Следовательно земная кора – это кислородная сфера.

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

1. Процессы радиоактивного распада, приводящие к самопроизвольному превращению одних химических элементов в другие, более устойчивые в условиях земной коры. Согласно расчетам. В.И. Вернадского, в современную эпоху только за счет ядерных превращений ежегодно обновляет свой химический состав 10⁶— 10ᴵ⁰ т вещества земной коры.

2. Поступление метеорного вещества в виде метеоритов и космической пыли.

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

Элементы существуют в природе в виде минералов (более 3 тыс. видов). Минералы – это твердые продукты, обладающие определенным химическим составом, кристаллической структурой, которые образовались в литосфере в результате природных физико-химических реакций.

Под вещественным составом понимается химический (химические элементы), минералогический (минералы) и петрографический (горные породы) состав земной коры.

Химический состав земной коры — химические элементы

Химический состав земной коры изучает наука геохимия. Для установления ее состава исследуют горные породы, выходящие на поверхность и взятые из горных выработок и керна скважин. Непосредственному наблюдению земная кора доступна на глубину до 10 км, а в складчатых областях исследуются породы, выведенные на поверхность с глубины 15—20 км.

8.Классификация и методы определения минералов.

Ответ: Формы нахождения минералов в природе

1.В виде отдельных кристаллов (монокристаллов)

2.В виде закономерных сростков

3.В виде минеральных скоплений.

Классификация:

1.Самородные

2. Сульфиды

3. Галоиды

4. Оксиды и гидрооксиды

5. Карбонаты

6. Сульфаты

7. Фосфаты

8. Силикаты

Физические свойства минералов – твердость, спайность, излом, цвет, блеск, цвет черты, удельный вес, растворимость, прочность, вкус, ощущение на ощупь, горючесть и запах, габитус кристаллов.

Цвет минералов. В настоящее время различают три вида окраски минералов: идиохроматическую, аллохроматическую, псевдохроматисескую.

Цвет черты минерала на матовой фарфоровой пластинке или цвет ми¬нерала в порошке может совпадать с собственным цветом минерала (у красной киновари — черта красная, у черного магнетита — черная) или отличаться от него (у латунно-желтого пирита — черта черная, у стально-серого гематита — красновато-бурая и т.д.).

Блеск минералов. Зависит от кристаллохимических особенностей минералов. Различают стекляный (флюорит, полевые шпаты, карбонаты). Самый распространенный – 70% минералов. Алмазный (алмаз, сфалерит, циркон). Полуметаллический (киноварь, гематит, графит). Металлический

(пирит, галенит, молибденит). Жирный (кварц, самородная сера). Матовый (каолин, лимонит). Перламутровый (мусковит).

Прозрачность: прозрачные (горный хрусталь), полупрозрачные, просвечивающие (полевые шпаты), непрозрачные (большинство сульфидов, окислов, самородных элементов).

Удельный вес (плотность). Плотность многих минералов колеблется в пределах от 2,5 до 3,3 г/см3. Необычайно низкую плотность имеет графит (2,2). Ми¬нералы с высокой плотностью всегда характеризуются большим со¬держанием металла. Плотность пирита колеблется от 4,9 до 5,3, га¬ленита — от 7,3 до 7,6, золота — от 16,0 до 19,0 г/см3 и зависит от чистоты золота.

Магнитность. Единственный минерал, который обладает четко выраженными магнитными свойствами, является магнетит. Слабую намагниченность имеют минералы, содержащие железо.

Растворимость. Небольшое число минералов, например галит, легко растворяются в воде. Остальные или плохо растворимы или вообще не растворимы в воде. Некоторые минералы растворяются в кислотах. В разбавленной соляной кислоте растворяется кальцит с выделением пузырьков диоксида углерода. Несколько хуже раство¬ряются доломит, гипс и ангидрит.

Вкус, ощущение на ощупь, запах.

Основные минералы коры: полевой шпат, кварц, слюды, кальцит, амфиболы, пироксены. Средний состав мантии — ультраосновный. Основные минералы мантии: оливин (Mg,Fe)2SiO4, ромбический пироксен, моноклинный пироксен, гранат.

9. Главные породообразующие минералы и их диагностические свойства.

Основными породообразующими минералами горных пород являются: кварц, алюмосиликаты, железисто-магнезиальные силикаты, углекислые и сернокислые соли. Составной частью многих минералов является химически связанная вода.

Физические свойства минералов обусловлены их внутренним строением и химическим составом. К физическим свойствам относят плотность, механические, оптические, магнитные, электрические и термические характеристики, радиоактивность и люминесценцию.

То, что написано в 8 вопросе (свойства)

10 Генетическая классификация и распространенность горных пород.

Ответ: Горные породы представляют собой скопления одного или нескольких минералов. Минералами называют однородные по химическому составу и физическим свойствам составные части горной породы. Большинство минералов – твердые тела, иногда встречаются жидкие(самородная ртуть).  В зависимости от условий формирования горные породы делят на три генетические группы: 1) магматические породы, образовавшиеся в результате охлаждения и затвердевания магмы; 2) осадочные породы, возникшие в поверхностных слоях земной коры из продуктов выветривания и разрушения различных горных пород; 3) метаморфические породы,   являющиеся продуктом перекристаллизации и приспособления горных пород к изменившимся в земной коре физико-химическим условиям.

11 . Магматические горные породы и их классификация.

Магматические породы образуются в результате застывания и кристаллизации магмы при внедрении ее в земную кору или при излиянии на поверхность. При застывании магмы на большой глубине в условиях высоких давлений и длительного времени образуются породы полнокристаллической равномернозернистой структуры (интрузивные глубинные, или абиссальные). При застывании магмы, излившейся на поверхность, образуются породы скрытокристаллической или мелкозернистой структуры (излившиеся или эффузивные).

Магматические горные породы весьма разнообразны, но лишь немногие из них распространены в земной коре широко. Наиболее широко развиты породы основного и кислого состава.

Гипабиссальные породы, промежуточные по глубине образования

1. Кислые породы

(содержат более 65 % SiO₂ ) –

граниты, гранодиориты, липариты.

2. Средние породы

(содержат 65 - 52% SiO₂) – диориты,

андезиты

3. Основные породы (52-45 % SiO₂) –

габбро, базальты.

4. Ультраосновные ( менее 45 % SiO₂) –

перидотиты, пироксениты

12. Осадочные горные породы и их классификация.

Ответ: Осадочные породы образуются путем осаждения, главным образом в водной среде, минеральных и органических веществ и последующего их уплотнения и изменения.

По генетическим признакам среди осадочных пород выделяют три группы:

1. Обломочные породы

(размер частиц от более 1 м до 0,005 мм) –

валуны, пески, алевриты, песчаники.

2. Глинистые породы ( 0, 005-0, 001 мм) –

глины, аргиллиты, суглинки.

3. Химические и органогенные породы –

известняки, доломиты,

мергели, мел, яшмы, диатомиты,

трепелы, опоки, каменная соль,

гипс, мирабилит, торф, каменный

и бурый угли, горючие сланцы.