Геология:контрольные вопросы и ответы

Геология

Вопрос  1) Вопр 1

 Связь геологии с другими науками  методы, используемые при геологических исследованиях. 

Современная Геология тесно связана с очень большим числом др. наук, главным образом наук о Земле. Широкое применение при геологических исследованиях физических и химических методов способствовало бурному развитию таких пограничных дисциплин, как физика Земли и геохимия. Физика Земли изучает физические свойства Земли и её оболочек, а также происходящие в этих оболочках геологические процессы. Геохимия рассматривает химический состав Земли и законы распространения и миграций в ней химических элементов. Геология не может обойтись без применения методов и выводов этих наук. Тесная связь объединяет геологию с геодезией и с комплексом физико-географических наук (геоморфологией, климатологией, гидрологией, океанологией, гляциологией и др.) в задачи которых входит изучение рельефа земной поверхности, вод суши и Мирового океана, климатов Земли и др. вопросов, касающихся строения, состава и развития географической оболочки. Для полного понимания истории Земли необходимо знать её начальное состояние; такой вопрос решает планетная космогония, т. е. раздел астрономии, изучающий проблему образования планет. В вопросах происхождения и развития органической жизни на Земле геология взаимосвязана с биологическими науками и прежде всего с палеонтологией. Знание биологических и биохимических процессов необходимо геологу для выяснения путей образования ряда горных пород и полезных ископаемых (нефти, угля и др.). Т. е., весь комплекс наук, изучающих Землю, характеризуется многосторонней связью и взаимодействием. Геология использует данные этих наук для решения общих проблем развития планеты. Это позволяет некоторым исследователям отводить Геология ведущее место среди наук о Земле или даже понимать под геологией весь комплекс наук о Земле. 
 

Вопрос  2)Происхождение, формы и размеры Земли

Согласно современным  научным представлениям, Земля и  другие планеты Солнечной системы, сформировались 4,54 млрд лет назад^[3] из протопланетарного диска пыли и газа, оставшегося после формирования Солнца. Обезгаживание и вулканическая активность привели к образованию первичной атмосферы. Конденсация водяного пара, усиленная льдом, занесённым кометами, привела к образованию океанов^[12]. Существует ряд гипотез возникновения жизни на Земле. Около 3,6—4,1 млрд лет назад появился «последний универсальный общий предок» (англ. last universal common ancestor)^[13]. Развитие фотосинтеза позволило живым организмам напрямую накапливать солнечную энергию. В результате в атмосфере стал накапливаться кислород, а в верхних слоях — формироваться озоновый слой.

Форма Земли (геоид) близка к сплюснутому эллипсоиду. Расстояние точек геоида, до точек аппроксимирующего его эллипсоида составляет до 100 метров^[25]. Средний диаметр планеты примерно равен 12 742 км. Это 40 000 км/π, так как метр в прошлом определялся, как 1/10 000 000 расстояния от экватора до северного полюса через Париж^[26].

Вращение Земли  создаёт экваториальную выпуклость, поэтому экваториальный диаметр на 43 км больше, чем диаметр между полюсами планеты^[27]. Высшей точкой твёрдой поверхности Земли является гора Эверест (8848 м над уровнем моря), а глубочайшей — Марианская впадина (11 022 м под уровнем моря). Поэтому, по сравнению с идеальнымэллипсоидом, Земля имеет допуск в пределах 0,17 % (1/584), что меньше 0,22 % — допустимого допуска для бильярдного шара^[28]. Из-за выпуклости экватора, самой удалённой точкой поверхности от центра Земли фактически является вершина вулкана Чимборасо в Эквадоре^[29].

В России для геодезических  и картографических работ используется эллипсоид Ф. Н. Красовского (назван в честь ученого, под руководством которого велись расчеты): его экваториальный радиус а = 6378,2 км, полярный радиус в = 6356,8, длина меридиана равна 40008,5 км, длина экватора 40075,7 км, площадь поверхности Земли - 510 млн. км². 

Земля - не самая большая, но и не самая маленькая планета  среди своих соседей. Экваториальный радиус ее, равный 6378 км, из-за центробежной силы, создаваемой суточным вращением, больше полярного на 21 км. Давление в центре Земли составляет 3 млн. атм., а плотность вещества - около 12 г/см³. Масса нашей планеты, найденная путем экспериментальных измерений физической постоянной тяготения и ускорения силы тяжести на экваторе, составляет 6*10²⁴ кг, что соответствует средней плотности вещества 5,5 г/см³. 
 

Вопрос  3) Физические свойства и химический состав земной коры.

С глубиной в  Земле изменяются значения плотности, давления, силы тяжести, упругих свойств вещества, вязкости и температуры.

Средняя плотность  земной коры в целом -- 2,8 тонн/м³.

Средняя плотность  осадочного слоя коры -- 2,4--2,5 т/м³, «гранитного» -- 2,7 т/м³, «базальтового» -- 2,9 т/м³.

 На границе  земной коры и мантии (поверхность Мохоровичича) плотность увеличивается скачком от значений 2,9--3,0 т/м³ до 3,1--3,5 т/м³. Далее она плавно растет, достигая у подошвы слоя Гуттенберга 3,6 т/м³. у подошвы слоя Голицына 4,5 т/м³ и у границы ядра 5,6 т/м³. В ядре плотность скачком поднимается до 10,0 т/м³, а далее плавно возрастает до 12,5 т/м³ в центре Земли.

Ускорение силы тяжести в Земле не изменяется скачком. До глубины 2500 км оно отклоняется  от значения 10 м/сек менее чем  на 2%, на границе ядра равно 10,7 м/сек² и далее плавно убывает до нуля в центре Земли.

В земной коре и  верхней мантии температура повышается с глубиной. Из мантии к поверхности  «твёрдой» Земли идёт тепловой поток, в несколько тыс. раз меньший  поступающего от Солнца (в среднем  около 0,06 вт/м² или около 2,5*10¹³ вт на всю поверхность З.). В мантии температура везде ниже температуры полного расплавления слагающего её материала. в ядре она не превышает 4000--5000 °С.

Железо 34,6%           Кислород 29,5%             Кремний 15,2%                  Магний 12,7%       Никель 2,4%       Сера 1,9%         Титан 0,05% 
 

4)Современная модель внутреннего строения Земли  

0-35 км –кора.

35-670 км - верхняя мантия.

670-2900 км -  нижняя  мантия.

2900-5146км-внешнее ядро.

5146-6371км-внутреннее  ядро. 
 

5) Минералы. Определение, классы, главные породообразующие. 

Минера́л — природное тело с определённым химическим составом и кристаллической структурой, образующееся в результате природных физико-химических процессов и обладающее определенными свойствами. Является составной частью земной коры, горных пород, руд, метеоритов.

Классыфикация: породообразующие — составляющие основу большинства горных пород, акцессорные — часто присутствующие в горных породах, но редко слагающие больше 5 % породы, редкие, случаи нахождения которых единичны или немногочисленны, и рудные, широко представленные в рудных месторождениях. Породообразующие минералы — минералы, входящие в качестве постоянных существенных компонентов в состав горных пород

распространённые  минералы земной коры (каждой генетической группе пород свойственны свои породообразующие минералы):

• для магматических пород характерны: кварц, полевые шпаты, слюды и др.
• для осадочных пород характерны: кальцит, доломит, глинистые минералы

6) Горные породы. Определения,  типы, условия залегания.  Структура и текстура

Горные породы — природная совокупность минералов более или менее постоянного минералогического состава, образующая самостоятельное тело в земной коре. Планеты и другие твёрдые космические объекты состоят из горных пород.

Считается, что термин «горная порода» в современном  смысле впервые употребил в 1798 русский минералог и химик В. М. Севергин (8(19).9.1765, Петербург, — 17(29).11.1826, там же)

По происхождению  горные породы делятся на три группы: магматические (эффузивные и интрузивные), осадочные и метаморфические. Магматические и метаморфические горные породы слагают около 90 % объёма земной коры, однако, на современной поверхности материков области их распространения сравнительно невелики. Остальные 10 % приходятся на долю осадочных пород, занимающие 75 % площади земной поверхности.

Основная статья: Магматические горные породы

По глубине формирования породы делятся на три группы: породы кристаллизующиеся на глубине — интрузивные горные породы, например, гранит. Они образуются при медленном остывании магмы и обычно хорошо раскристаллизованны; гипабисальные горные породы образуются при застывании магмы на небольших глубинах, и часто имеют неравномернозернистые структуры (долерит). Эффузивные горные породы формируются на земной поверхности или на дне океана (базальт, риолит, андезит).

Подавляющее большинство  природных магм содержат в качестве основного компонента кремний и представляют собой силикатные расплавы. Много реже встречаются карбонатные исульфидные и металлические расплавы. Из карбонатных раплавов образуются карбонатные магматические горные породы — карбонатиты. В XX-том веке зафиксированно несколько извержений вулканов с карбонатитовыми магмами. Сульфидные и металлические расплавы образуются в следстивие несмесимости и ликвации с силикатными жидкостями.

Важнейшей характеристикой  магматической породы является состав. Существует несколько классификаций  магматических горных пород по составу (номенклатура горных пород). Наибольшее значение имеет классификация по содержанию в породах кремнезёма SiO₂, и щелочей(Na₂O + K₂O). По содержанию щелочей породы делятся на серии. Выделяются породы нормальной, субщелочной и щелочной серий. Формальным признаком такого деления служит появление в породе специфических щелочных минералов. По содержанию SiO₂породы разделены на ультраосно́вные — SiO₂ в породе меньше 45 %, осно́вные — если содержание SiO₂ находится в диапазоне от 45 % до 54 %, средние — если от 54 до 65 % и кислые — содержание SiO₂ больше 65 %.

Образование магматических пород непрерывно происходит и сейчас, в зонах активного вулканизма и горообразования.

Основная статья: Метаморфические горные породы

Метаморфические горные породы образуются в толще земной коры в результате изменения (метаморфизма) осадочных или магматических  горных пород. Факторами, вызывающими эти изменения, могут быть: близость застывающего магматического тела и связанное с этим прогревание метаморфизуемой породы; воздействие отходящих от этого тела активных химических соединений, в первую очередь различных водных растворов (контактовый метаморфизм), или погружение породы в толщу земной коры, где на неё действуют факторы регионального метаморфизма —высокие температуры и давления.

Типичными метаморфическими Г. п. являются гнейсы, разные по составу кристаллические сланцы, контактовые роговики, скарны, амфиболиты, мигматиты и др. Различие в происхождении и, как следствие этого, в минеральном составе Г. п. резко сказывается на их химическом составе и физических свойствах.