Задачи и методы геологии

Более легкие частицы транспортируются на десятки и сотни километров. Тяжелые частицы и обломки  г.п. образуют терригенный материал. В результате притяжения луны и солнца на земле возникает явление приливов и отливов, которые сменяются за сутки четыре раза. Геологическая роль приливно-обливных движений ила намного меньше чем волнения течений.

 

Биосфера.

Биосфера – это области нашей  планеты заселенная живыми организмами. В зависимости от физика географической обстановки и от глубинны, выделяются несколько биономических зон, которые разделяются по условиям существования организмов. Живые организмы играют большую роль в  образовании осадочных пород и в росте океанического слоя земли. Микроскопические одноклеточные водоросли диатомеи способны накапливать кремнезем, в последствии они образуют кремнистые осадки. Одноклеточные растения кокколитофориды накапливают углекислый кальцит и образуют залежи мела и некоторых известняков. Из кремнистых раковин радиолярий образуется осадочная порода радиолярит. В результате отмирания растительности образуют горючие ископаемые (каустобиолиты) т.е. каменный и бурый уголь, сапропей, горючие сланцы.

 

Атмосфера.

Атмосфера представляет собой воздушную  оболочку земли. Общая масса атмосферы 5,19*10²¹г, что составляет 1\1000000 массы земли. Атмосфера в основном состоит из Азота=78% и кислорода=21%, на долю остальных газов приходится меньше одного %. Также в состав атмосферы входят инертные газы: аргон, неон, кретон, ксенон.

По данным, полученным со спутника, атмосфера на высоте 250км состоит из азота и кислорода  с преобладанием кислорода. Атмосфера  состоит из пяти сфер, между которыми переходные слои тропопаузы и т.д.

Для геологии наибольший интерес представляет тропосфера. Тропосфера отличается от всех других сфер: плотностью, постоянным наличием водного пара угле кислоты, пыли, вулканических и эоловых частиц, постепенным понижением температуры. Температурные режим тропосферы обусловлен теплом планеты. На каждые 100м температура понижается на 0,5 градусов по Цельсии. При возникновении разности в давлении воздух начинает перемещаться из области повышенного давления, в область пониженного давления – это перемещение называется ветром. Существуют: посады, антипосады, циклоны, антициклоны и муссоны.

Влажность воздуха и  осадки.

Присутствие в тропосфере водяного пара определяет ее влажность.

Абсолютная влажность – это количество водяных паров содержащемся в одном кубическом метре воздуха.

Относительная влажность  – это выраженная в процентах отношение содержащегося в воздухе влаги к ее количеству достаточного для полного насыщения воздуха водяным паром (при данной температуре). При относительной влажности 100%, водяные пары начинают выделяться в туман, снег и дождь.

 

Выветривание.

 

Выветривание – процесс разрушения горных пород под действием температуры, давления, воды, CL.

Процессы выветривания делятся на: физические (механические), химические и биологические.

1.Физическое (механическое) выветривание – это разрушение г.п. без изменения их химического состава, (рассмотреть на примере граната).

Важным фактором для  этого выветривания является инсоляция (процесс нагревания и остывания земли под действием температуры).

При инсоляции появляются первичные трещины, образование которых зависит от слоистости, сланцеватости, наличие различных по составу минералов, от спайности составляющих минералов. 

При физическом выветривании образуются различные по размерам г.п., размерность  обломков г.п. влияет на скорость и дальность  их переноса. Интенсивность физического выветривания зависит от теплоемкости, теплопроводности породы, от состава (однородный или полиминеральный), наличие пустотного пространства.

Механическое разрушение г.п. особенно интенсивно в тех местах, где суточные температуры отрицательные или положительные, т.е. колеблются около нуля. При отрицательных температурах проявляется процесс морозного выветривания (водаÞлёдÞтрещина).

В результате физического  выветривания образуются слабые формы  ландшафтов (элювиальные (рассыпчатые) и каменистые).

2. Химическое выветривание – разрушение г.п. с изменением химического состава (основными факторами являются О_{2 ,} CL₂ , H₂O).

Химическое выветривание включает в себя следующие процессы:

2.1. Растворение – это процесс происходит под действием воды стекающей по поверхности выхода г.п. Растворы могут быть:

2.1.1. Истинными (кристолизоционные) растворами – растворы образуются при распадении вещества на ионы и молекулы, особенностью данного раствора является выпадение твердого вещества (т.е. минерала) – данный процесс происходит при перенасыщении раствора каким-либо химическим компонентом.

2.1.2.Коллойдные растворы – вещество распадается до частиц, которые превышают размеры молекул. И могут быть: а)жидкие, б)вязкие, в)прозрачные и г)ярко окрашенные.

Особенностью данных растворов  является процесс коагуляции (свертывания). Например: глицерин, образуются хлопья (гель)

2.2. Процесс гидролиза интенсивно проявляется при выветривании силикатов. (Гидролиз – это процесс распадения кристаллической решетки под действием воды, на отдельные комплексы ионов и радикалов). Например: в полевом шпате водород замещается на кальций и натрий. При гидролизе происходит вынос элементов из кристаллической решетки или замещение одних элементов на другие.

K₂O* AL₂O *6SIO₂+CO₂ +3H₂OÞK₂CO₃ +AL₂O₃2SIO₂*2H₂O+4SIO₂*nH₂O

        ß                                                    ß                   ß                            ß

Ортоклаз                                          поташ          каолин           водный кремнезем

При воздействии углекислого  газа и воды образуется легкий поташ, который переносится на большие  расстояния, каолин который остается на месте и слагает каолиновые коры выветривания водный кремнезем  пере отлагается в виде опала.

По степени растворимости г.п. и минералы могут быть легко растворимыми (хлориды: NaCl, CaCl, CaMgCl), хорошо растворимыми (сульфаты соединения с SO₄), растворимые (карбонаты CaCO₃, CaMg).

2.3. Окисление – в первую очередь окислению подвергаются минералы которые содержат: Fe, S, V, Ni, Mg, Ca. При окислении сульфиды переходят в сульфаты, закиси металлов в окиси металлов (гимотит). Если металлы содержат большое количество железа, при процессах окисления данные породы могут образовывать латеритные коры выветривания.

2.4. Карбонаттизация – процесс присоединения угле кислоты к продуктам изменения г.п. – это способствует образованию карбонатов (Ca, Mg, Fe) и бикарбонатов (Ca, Mg, Fe). При образовании каолина образуется поташ. Много карбонатов образуется при геологической работе подземных вод. Наличие карбонатов обуславливает жесткость воды.

2.5. Восстановление – процесс обратный окислению, т.е. отнятие кислорода.

3. Органическое выветривание – это процесс разрушения г.п. под действием живых организмов. Экзогенные процессы делятся на процессы выветривания: денудация (разрушение) и аккумуляция.

Геологическая работа ветра.

Наиболее активно геологическая  работа ветра проявляется в областях сухого климата, т.е. там, где имеются  резкие суточные колебания температуры. Наиболее интенсивная работа ветра происходит в тех местах, где ветер непосредственно соприкасается с земной поверхностью, т.е. поверхностью выхода г.п.

Все геологические явления, связанные с ветром называются эоловые  процессы. Разрушающая работа ветра  проявляется в двух процессах: дефляции и корразии.

1. Дефляция (развеевание, выдувание) – наиболее интенсивно проявляется в районах, не защищенных растительностью. Может быть: плоскостная и бороздовая.

1. Плоскостная дефляция – срыв первых сантиметров земли с обширных территорий.
2. Бороздовая дефляция – заключается в разрушение г.п. в борозде. Сила ветра в борозде больше Þ ,что рыхлые породы или менее плотные г.п. интенсивно разрушаются борозда углубляется, образуются рытвинные выдувания.
2. Корразия – ветер несет мелкие различные частицы и обтачивает выступ горы или стену. Может быть: точечная, царапающая и сверлящая.

Максимальное насыщение  ветра происходит в нескольких сантиметрах  от земли, поэтому на небольшой высоте в г.п. выдуваются ниши. В пустынях при обтачивании камней, камни приобретают трехгранную форму – дрейкантеры. В слоистых г.п. истираются и выдуваются в первую очередь более мягкие породы, в результате образуются карнизы. Коррозия способствуют расширению трещин.

1. Сверлящая корразия способствует образованию сотовых ячеистых форм выветривания. В плоскостях со скрыто концентрической текстурой, при выдувании образуются шарообразные формы выветривания. Эоловый процесс происходит, путем волочения по земле г.п. или переноса г.п. во взвешенном состоянии. Состояние переносимых ветром частиц может быть разнообразным, но преобладают кварцевые, полевошпатовые, глинистые и известняковые частицы (присутствуют элементы органического происхождения), большое количество песка и пыли имеет земное происхождение и являются продуктами разрушения г.п. Часто пыли имеют вулканическое происхождение (вулканическая пыль, пепел, песок). И небольшая часть имеет космическое происхождение (метеоритная пыль).

Среди эоловых отложений  по составу выделяется: глинистые, пылевые, песчаные.

Эоловые отложения преимущественно рыхлые. Процесс цементации и уплотнения происходит менее интенсивно, чем у водных осадков. Сортировка эоловых отложений хуже, чем у речных и морских, в месте с песчаными фракциями почти всегда обнаруживается примесь глинистого матерела.

В эоловых песчаниках среди хорошо окатанных зерен, встречаются угловатые частицы. Цвет эоловых отложений различный но преобладает желтая, серая и белая краска. Эоловые отложения имеются параллельные и косо направленные.

Основными формами аккумуляции  являются холмы, дюны, барханы и гряда образные валы.

Дюна – это удлиненный осиметричный холм с округлой вершиной склон, обращенный к ветру имеет угол наклона 5-12 градусов,  а противоположный склон угол 30-35 градусов. Высота дюн от 5 до30м (в Тунисе обнаружена дюна 200м, в Сахаре 500м).

Бархан - это характерно эоловый формы. В пустыне представляет собой холм который в плане имеет форму полу месяца. На ветреной стороне склон пологий 10-15 градусов, противоположный более крутой до 35 градусов.

Гряда образные валы – это длинные симметричные валы с пологими склонами вытянутые в направлении движения ветра. Гряда образные валы параллельны друг другу.

Пустыни.

Геологическая работа ветра  наиболее активна в пустыне по преобладанию различных типов эоловой  работы пустыни можно подразделить на: дефляционные и аккумулятивные.

Дефляционные  пустыни называются Гоммады – это каменистые пустыни в которых чередуются участки остроугольных скал с участками, заваленными цельными глыбами и с пещаными участками.

Аккумулятивные  пустыни – по типу слагающего материала делятся на: пещаные, глинистые, лессовые и т.д.

Пещаные пустыни занимают площадь 800 тыс. км² в пещаных пустынях хорошо выражены все формы эоловой аккумуляции.

Глинистые пустыни  (такыры) – располагаются по краям или внутри пещанных пустынь. Глинистые слои могут быть сильно трещиноватыми, трещины заполнены песком. 

Салон чековые  пустыни (Шоры) – это наиболее безжизненный вид пустынь. Поверхность такой пустыни покрыто корочкой соли или постепенно высыхающим сольеносным озером, роль ветра сводится к выдуванию солей в поле с поверхности шоры.

Лессовые пустыни (Адыры)  - пустыни покрытые лессом или суглинками которые выдуваются с поверхности каменистых пустынь.

 

Геологическая работа подземных вод.

По происхождению воды делятся на: инфильтрационные (образуются путем просачивания осадков в верхние горизонты земли). Долгое время всем подземным вода приписывали инфильтрационное происхождение, такая гипотеза не могла объяснить наличие сухого слоя между водными горизонтами. В 1877г. Фоле Гер выдвинул гипотезу подземной росы или конденсатную гипотезу. Ее суть заключалась в том, что при проникновении паров в верхние горизонты земной коры, они конденсируются и образуют конденсатную воду. Конденсатную гипотезу продолжал Лебедев. Он доказал, что перемещение воды происходит в результате разности упругости  пород.

Эрнс-Зюсс объяснил происхождение  водных горизонтов в близи магматических  очагов. Он доказал, что водные пары которые поступают от магматического очага на некотором расстоянии от него могут конденсироваться. Вода образованная таким способом получила название –ювелирная.

 

Физический состав подземных  вод.

Вода может быть: химически связанной  и свободным составляющем. Химически  связанная вода входит в состав минералов  и г.п. Кристаллизационная вода участвует в образовании кристаллической решетки. Конституционная вода входит в в состав г.п. Гедратная и циолитная.

Физический состав подземных вод  в г.п. определяется различными факторами, главная из них температура и  давление. Вода входящая в состав г.п. может быть:

1. гигроскопическая вода;
2. пленочная вода;
3. капиллярная вода;
4. гравитационная вода.

Гигроскопическая вода. Содержится в более влажных породах образуется из-за поров воды, которые проникают в поры и трещины породы. Данная вода осаждается на зерне породы или может быть отсорбирована зерном породы.

Пленочная вода. Образуется при увеличении капель на поверхности частицы, образует вокруг частицы пленку. Пленка удерживается силами молекулярного притяжения, как и в гигроскопической воде.