Контрольная работа по "Геологии"

  I. Предмет и задачи  геологии.

  Геология - одна из фундаментальных естественных наук, изучающая строение, состав, происхождение  и развитие Земли. Она исследует  сложные явления и процессы, протекающие  на ее поверхности и в недрах. Современная геология опирается на многовековой опыт познания Земли и разнообразные специальные методы исследования. В отличии от других наук о Земле, геология занимается исследованием ее недр. Основные задачи геологии состоят в изучении наружной каменной оболочки планеты - земной коры и взаимодействующих с ней внешних и внутренних оболочек Земли (внешние - атмосфера, гидросфера, биосфера; внутренние - мантия и ядро).

  Объектами непосредственного изучения геологии являются минералы, горные породы, ископаемые органические остатки, геологические процессы.

  2. Цикл геологических  наук.

  Геология  тесно связана с другими науками  о Земле, например с астрономией, геодезией, географией, биологией. Геология опирается на такие фундаментальные  науки как математика, физика, химия. Геология является синтетической наукой, хотя в то же время распадается на множество взаимосвязанных отраслей, научных дисциплин, изучающих Землю в разных аспектах и получающих сведения об отдельных геологических явлениях и процессах. Так, изучением состава литосферы занимаются: петрология, исследующая магматические и метаморфические породы, литология, изучающая осадочные горные породы, минералогия - наука, изучающая минералы как природные химические соединения и геохимия - наука о распределении и миграции химических элементов в недрах земли.

  Геологические процессы, формирующие рельеф земной поверхности, изучает динамическая геология, частью которой являются геотектоника, сейсмология и вулканология.

  Раздел геологии, занимающийся изучением истории  развития земной коры и Земли в  целом, включает стратиграфию, палеонтологию, региональную геологию и носит название ╚Историческая геология.

  Есть в  геологии науки, имеющие большое  практическое значение. Такие, как о  месторождениях полезных ископаемых, гидрогеология, инженерная геология, геокриология.

  В последние  десятилетия появились и приобретают  все большее значение науки связанные  с исследованием космоса (космическая  геология), дна морей и океанов (морская геология).

  Наряду с  этим есть геологические науки, находящиеся  на стыке с другими естественными науками: геофизика, биогеохимия, кристаллохимия, палеоботаника. К таковым относятся также геохимия и палеогеография. Наиболее близкая и разносторонняя связь геологии с географией. Для географических наук, таких как ландшафтоведение, климатология, гидрология, океанография, более всего важны геологические науки, изучающие процессы, влияющие на формирование рельефа земной поверхности и историю образования земной коры всей Земли.

  3. Методы изучения  земных недр.

  В геологии применяют прямые, косвенные, экспериментальные и математические методы.

  Прямые - это  методы непосредственных наземных и  дистанционных (из тропосферы, космоса) изучений состава и строения земной коры. Основной - геологическая съемка и картирование. Изучение состава  и строения земной коры производится путем изучения естественных обнажений (обрывы рек, оврагов, склоны гор), искусственных горных выработок (каналы, шуффы, карьеры, шахты) и буровых скважин (мах - 3,5 - 4 км. в Индии и ЮАР, Кольская скважина - более 12 км., проект 15 км.) В горных районах можно наблюдать естественные разрезы в долинах рек, вскрывающих толщи горных пород, собранных в сложные складки и поднятых при горообразовании с глубин 16 - 20 км. Таким образом, метод непосредственного наблюдения и исследования слоев горных пород применим лишь к небольшой, самой верхней части земной коры. Лишь в вулканических областях по извергнутой из вулканов лаве и по твердым выбросам можно судить о составе вещества на глубинах 50 - 100 км. и больше, где обычно располагаются вулканические очаги.

  Косвенные - геофизические методы, которые  основаны на изучении естественных и  искусственных физических полей  Земли, позволяющие исследовать  значительные глубины недр.

  Различают сейсмические, гравиметрические, электрические, магнитометрические и др. геофизические методы. Из них наиболее важен сейсмический (╚сейсмос╩ - трясение) метод, основанный на изучении скорости распространения в Земле упругих колебаний, возникающих при землетрясениях или искусственных взрывах. Эти колебания называются сейсмическими волнами, которые расходятся от очага землетрясений. Бывают 2 типа: продольные Vp, возникающие как реакция среды на изменения объема, распространяются в твердых и жидких телах и характеризуются наибольшей скоростью, и поперечные волны Vs, представляющие реакцию среды на изменение формы и распространяются только в твердых телах. Скорость движения сейсмических волн в разных горных породах различна и зависит от их упругих свойств и их плотности. Чем больше упругость среды, тем быстрее распространяются волны. Изучение характера распространения сейсмических волн позволяет судить о наличии различных оболочек шара с разной упругостью и плотностью.

  Экспериментальные исследования направлены на моделирование  различных геологических процессов  и искусственное получение различных  минералов и горных пород.

  Математические  методы в геологии направлены на повышение  оперативности, достоверности и  ценности геологической информации.

  4. Строение Земли.

  Выделяют 3 оболочки Земли: ядро, мантию и земную кору.

  Ядро - наиболее плотная оболочка Земли. Полагают, что внешнее ядро находится в состоянии, приближающемся к жидкому. Температура вещества достигает 2500 - 3000 0С, а давление ~ 300Гпа. Внутреннее ядро, предположительно находится в твердом состоянии. Состав внешнего и внутреннего ~ одинаков - Fe - Ni, близкий к составу метеоритов.

  Мантия - самая  крупная оболочка Земли. Масса - 2/3 массы  планеты. Верхняя мантия характеризуется  вертикальной и горизонтальной неоднородностью. Под континентами и океанами ее строение существенно отличается. В океанах  на глубине ~ 50 км., а материках - 80 - 120 км. начинается слой пониженных сейсмических скоростей, который носит название сейсмического волновода или астеносферы ( т.е. геосфера ╚без прочности╩) и отличается повышенной пластичностью. (Волновод распространяется под океанами до 300 - 400 км., под материками - 100- 150 км. ) К ней приурочено большинство очагов землетрясений. Полагают, что в ней возникают магматические очаги, а также зона подкорковых конвекционных течений и зарождение важнейших эндогенных процессов.

  В. В. Белоусов объединяет земную кору, верхнюю мантию, включая астеносферу в тектоносферу.

  Промежуточный слой и нижняя мантия отличаются более  однородной средой, чем верхняя мантия.

  Верхняя мантия сложена преимущественно ферро-магнезиальными силикатами (оливин, пироксены, гранаты), что соответствует перидотитовому составу пород. В переходном слое С основной минерал - оливин.

  Химический  состав: оксиды Si, Al? Fe (2+, 3+), Ti, Ca, Mg, Na, K, Mn. Преобладают Si и Mg.

  5. Земная кора.

  Земная кора - это верхняя оболочка Земли, сложенная магматическими, метаморфическими и осадочными породами, мощностью от 7 до 70 - 80 км. Это наиболее активный слой Земли. Для нее характерен магматизм и проявления тектонических процессов.

  Нижняя граница  земной коры симметрична поверхности Земли. Под материками она глубоко опускается в мантию, и под океанами приближается к поверхности. Земная кора с верхней мантией до верхней границы астеносферы ( т.е. без астеносферы) образует литосферу.

  В вертикальном строении земной коры выделяют три  слоя, сложенных различными по составу, свойствам и происхождению породам.

  1 слой - верхний  или осадочный (стратосфера) сложен  осадочными и вулканогенно-осадочными  породами, глинами, глиняными сланцами, песчаными, вулканогенными и карбонатными  породами. Слой покрывает почти всю поверхность Земли. Мощность в глубоких впадинах достигает 20 - 25 км., в среднем - 3 км.

  Для пород  осадочного чехла характерна слабая дислоцированность, сравнительно низкие плотности и небольшие изменения, соответствующие диагенетическим.

  2 слой - средний  или гранитный ( гранито - гнейсовый), породы имеют сходство со свойствами  гранитов. Сложена: гнейсами, гранодиоритами, диоритами, окализами, а так  же габбро, мраморами, силинитами  и др.

  Породы этого  слоя разнообразны по сотаву и степени их дислоцированности. Они могут быть неизменными и метаморфированными. Нижняя граница гранитного слоя называется сейсмический раздел Конрада. Мощность слоя - от 6 до 40 км. На отдельных участках Земли этот слой отсутствует.

  3 слой - нижний, базальтовый состоит из более тяжелых пород, которые по свойствам близки к магматическим породам, базальтам.

  В отдельных  местах между базальтовым слоем  и мантией залегает так называемый эклогитовый слой с более высокой  плотностью, чем базальтовый.

  Средняя мощность слоя в континентальной части ~ 20 км. Под горными хребтами достигает 30 - 40 км., а под впадинами снижается до 12 - 13 и 5-7 км.

  Средняя мощность земной коры в континентальной части (Н. А. Белявский) -40,5 км., мин. - 7 - 12 км. в  океанах, макс. - 70 - 80 км. (высокогорье на континентах).