Тема: «Задачи и методы геологии»

Геология – ( от латинского Geo - земля logos – слово, наука, учение) изучает строение Земли, ее происхождение, формирование и размещение месторождений полезных ископаемых.

Этот термин был введен в 1657 г. ученым Эмольтом.

Геология связана со многими другими дисциплинами: геофизика, география, астрономия.

Дисциплины:

1) петрография (от слов: петро – камень, графа – пишу) – это наука о горных пародах, рассматривает минералы как основную часть горных парод, их происхождение, формы залегания, связь с пародами месторождений полезных ископаемых.

Горные пароды:

• рыхлые

• сцементированные - плотно спаянные агрегаты из отдельных твердых частиц, каждая из которых представляет собой физически и химически однородное тело, то есть минерал.

2) минералогия – изучает минералы, их состав, строение, свойства, условия образования.

3) геохимия – наука о распространении химических элементов в Земной коре.

4) кристаллография – наука о внутреннем строении вещества, о его свойствах, кристаллографических формах.

5) тектоника – изучает отдельные структуры земли, их формирование и развитие в пространстве и времени.

6) геодезия – наука о более точных изменениях на Земной поверхности.

7) стратиграфия – наука, устанавливает хронологическую последовательность образования горных парод в Земной коре.

8) полионтология – наука, изучает ископаемые останки прошлого.

9) ришенальная геология – изучает геологическое строение и историческое развитие отдельных регионов Земного шара.

10) геологическое картирование – изучает методы составления геологических карт.

11) гидрогеология – наука о подземных водах, их происхождении и циркуляции.

12) разведочное дело

13) учение о подземных ископаемых

14) инженерная геология

15) военная геология

16) экологическая геология

17) геология нефти и газа

18) геоморфология (рельеф)

Для того чтобы изучить геологическое развитие Земли существует несколько методов:

• стратиграфический

• поле антологический

• метод актуализма (сущность которого заключается в понимании прошлого по средствам настоящего)

Тема: «История развития геологических знаний»

Первые упоминания о геологии можно найти в древних памятниках Месопотамии и Египта (второе-третье тысячелетие до нашей эры). В Китае сохранились рукописи 7-4 тысячелетия до нашей эры, где даны первые описания минералов и горных парод. В 11-13 веке до нашей эры многие восточные ученые занимались описанием минералов: таджикский философ-врачеватель Абу-Ибн-Син (Авирцека), узбек Аль-Бируни, азербайджанский ученый Мухамед Насеридин (Туси). В 1021-1023 годах в «Книге Исцеления» Алицена пытается объяснить процессы пародо образования и предложил первую классификацию минералов и горных парод. В 1048 Альберти в своей «Книге Сводок для познавания драгоценностей» описал более 100 минералов и горных парод. Польский астролог Н. Коперник доказал гелиоцентрическое строение солнечной системы.

В 18 веке появилось два направления:

• нептунизм.

• плутонизм

Нептунисты: все живое возникло из воды (Фалес)

Плутонисты: все возникло от огня (Аристотель)

Дарвин занимался изучением эволюции органического мира.

Лайель – выделил два процесса (экзогенный и эндогенный)

При Петре I был создан «Приказ Рудовых дел», который в 1719-ом был переименован в «Берг коллегию».

В 1725 году в Петербурге была основана Академия Наук.

Стали широко известны труды Ломоносова:

• «основание металлургии или рудных дел» (1741)

• «слово о рождении минералов от трясения Земли» (1757)

• «о слоях Земляных» (1763)

С конца 18 века началась геологическая съемка.

В России в 20-е, 30-е годы 19 века начали проводиться исследования по стратиграфии и поле антологии.

В 1882 году был создан «геологический комитет».

В настоящее время геологическими исследованиями занимается Академия Наук.

Тема: «Форма, физические свойства и химический состав Земли»

Еще в 50-ые годы до нашей эры Пифагор пришел к выводу о шарообразности Земли. В 17 веке Ньютон открыл «закон всемирного тяготения».

Следовательно стало очевидным, что планета, которая находится во вращении должна получить сжатие у полюсов и растяжение у экватора, то есть приобрести форму близкая к эллипсоиду.

Эллипсоид = сфероид= эллипсоид вращения = сфероид Красовского.

Геоид – тело ограниченное основной уровневой поверхностью.

Сфероид, ориентированный в теле геоида будет называться – референец эллипсоид (используется в геодезии).

В 1924 году были приняты постоянные величины Земли:

Радиус полярный – 6,356 км.

Радиус экваториальный – 3,378 км.

Радиус средний – 6,371 км.

Рельеф.

Под рельефом Земли понимают все неровности каменной оболочки. На картах рельеф изображается изогипсами. Отметки могут быть относительными и абсолютными. Абсолютная отметка отличается от нулевого уровня океана. Относительные отметки отсчитываются от любой другой горизонтальной поверхности плоскости по отношению к нулевой. Крупные выпуклости обычно располагаются по краям континента, а низкие расположены в центре.

Гравитационное поле Земли.

Сила тяжести, обусловливающая вес тел, всегда направлена перпендикулярно к поверхности геоида. Над океанами сила тяжести всегда больше, чем над континентом. Над континентом, на фоне пологого убывания силы тяжести, присутствуют участки оптимального возрастания и убывания силы тяжести. Они называются положительными и отрицательными гравитационными аномалиями.

Положительная аномалия – свидетельствует о более плотных горных пародах, связанных с рудообразованием.

Отрицательная аномалия – свидетельствует о более легких пародах (часто указывает на нефть и газ).

Температура Земли.

У поверхности Земли температурный режим определяется двумя факторами: солнечным теплом и собственным теплом планеты.

Солнечные лучи проникают на глубину 8 – 30 метров. Ниже этой границы расположен пояс постоянной температуры.

Геотермическая ступень - количество метров, на которое нудно погрузится ниже пояса постоянной температуры, чтобы получить прирост в 1 градус. Среднее ее значение – 33 метра.

Геотермический градиент – это величина возрастания температуры при погружении в Землю на каждые 100 метров (измеряется в градусах).

Магнетическое поле Земли.

Земля представляет собой магнит, полюса которого не совпадают с географическими полюсами. Северный магнитный полюс расположен на полуострове Беотия (Сев. Канада). Южный на меридиане Новой Зеландии у северо-восточной оконечности Земли Виктории. Линия, вдоль которой становится магнитная стрелка – магнитный меридиан.

Плотность Земли.

Очень просто определить плотность горных парод, которые находятся на поверхности Земли.

Нефть – 0,7 гр./см³

Торф – 1,5 гр./см³

Вода морская – 1,8 гр./см³

Антрацит – 1,4 гр./см³

Каменная соль – 2,3 гр./см³

Глина – 2,4 гр./см³

Пещаник – 2,6 гр./см³

Гранит – 2,6 гр./см³

Базальт – 2,9 гр./см³

Габбро - 3 гр./см³

Средняя плотность Земли 5,52 гр./см³.

Плотность ядра – 11 гр./см³.

Химический состав Земли.

Изучен до глубины 15 – 20 км. Впервые изучением химического состава Земли занялся Клерк Ферсман. Число Клерка показывает процентное распространение элементов в Земной коре.

Кислород – 50%

Кремний – 25%

Алюминий – 7%

Железо – 4%

Кальций – 2%

Натрий – 2%

Калий – 2%

Магний – 2,5%

Прочее – 2,76%

На первые восемь элементов приходится 97,24%.

С глубиной химический состав Земли меняется и возрастает роль тяжелых металлов (Fe, Mg, Ni, Hg).

Строение Земли.

Внутренние сферы Земли:

1. Ядро

• внутреннее ядро

• внешняя

1. Мантия

• D

• C

• B

1. Земная кора.

• базальт

• гранит

• осадочные пароды

Внешние сферы Земли:

1. гидросфера

2. биосфера

3. атмосфера

• тропосфера

• стратосфера

• мезосфера

• ионосфера

• экзосфера

Внутренние сферы Земли

Земная кора.

Осадочный слой сложен из рыхлых горных парод с небольшой плотностью, мощность осадочного слоя – 10-15 километров.

Гранитный слой сложен магматическими и метаморфическими горными пародами. Богатые алюминием и кремнеземом, местами гранитный слой может отсутствовать (на дне Тихого океана его нет). Мощность – 40-60 км. Температура у нижней границы слоя 1000 С. Давление 10000 атмосфер. Сейсмические волны проходят через данный слой со скоростью 6 км/с.

Базальтовый слой присутствует везде в основе Земной коры. Мощность 5-30 км. Вещество, слагающее данный слой менее богато кремнеземом, чем гранитный. Плотность 3,3 гр./см³. Скорость прохождения сейсмических волн 7 км/с.

Граница, отделяющая базальтовый слой от гранитного называется границей Мохоровича, граница Мохо, граница М.

Мантия.

Очень мощная геосфера, занимающая пространство от 8-80 км до 2900 км. По своему составу мантия неоднородна:

В (верхняя мантия) слагается в основном из магнезиальных силикатов (алев ин).

С (средняя мантия) в этом слое вещество находится в твердом состоянии, плотность 4,6 гр./см³. Давление 246000 атмосфер.

D (нижняя мантия) примерно однородна по составу (оксиды железа, магния, в меньшей степени алюминия и титана), граница между мантией и ядром отбивается довольно четко на глубине 2900 км.

Ядро.

Все сведенья о составе ядра основывается на предположениях. Ученые Молодецкий и Соверенский – советские географы, занимались изучением ядра.

Внешние сферы Земли.

Гидросфера.

Гидросфера объединяет всю совокупность форм проявления воды в природе (включая воду, которая входит в состав горных парод, минералов).

Рассмотрим: океаносферу, на которую приходится 71% всей гидросферы, что по площади составляет 361 млн. км^2. На материки же приходится 29%, что составляет 149 млн. км^2.

Осадки, накапливающиеся на дне морей и океанов постепенно образуют осадочный материал и осадочные горные пароды.

На скорость накопления осадков влияет рельеф дна, размеры морских бассейнов и течение.

Рельеф дна схематически (гипсографическая кривая).

Литораль это часть суши, которая во время приливов заполняется водой. Тут проживают амфибии.

Неритовая зона до глубины 200 метров в этой области наблюдается все разнообразие жизни.

Химический состав морской воды.

В водах морей и океанов растворено 48 квадролионов тонн химических элементов. Основными химическими элементами являются: CL, Na, O, H на их долю приходится 95,5%.

Средняя соленость воды – 65% (на 1 литр – 35 грамм солей), кислорода – 35%. Общее количество газов зависит от температуры и давления, при понижении температуры и повышении давления, количество газов увеличивается.

В морской воде еще есть – сероводород и углерод. Углекислота образуется в результате дыхания живых организмов и может быть как в свободном состоянии, так и в химических соединениях (карбонаты и бикарбонаты) Ca C O3 – кальцит, Ca Mg (C O3)2 – доломит. Сероводород является сильным восстановителем. Там где есть сероводород, нет кислорода – нет жизни.

В Черном море с глубины 200 метров начинается зона сероводородного заражения.

Прозрачность зависит от количества взвешенных частиц и от примесей глинистой мути.

Температура до 200-300 метров глубины меняется посезонно. А до глубины 10-20 метров – в течение суток.

Среднегодовая температура океанов убывает от экватора к полюсам. От +25 до 0,-2,-3 градусов.