Контрольная работа по "Геологии"

  Окисление. Процессы окисления наиболее интенсивно протекают в минералах, содержащихзакисные соединения железа, марганца и других элементов. Так, сульфиды в кислой среде становятся неустойчивыми и постепенно замещаются сульфатами, окислами и гидроокислами. Направленность этого процесса можно схематически изобразить следующим образом:

  FeS₂ + nO₂ + mH₂О ® FeSO₄ ® Fe₂(SO₄)₃ ® Fe₂O₃žnH₂О

  железняк  пирит сульфат сульфат (лимонит) закиси окиси железа

  На  первой стадии получаются сульфат закиси железа и серная кислота. Наличие серной кислоты значительно усиливает интенсивность выветривания, способствует дальнейшему разложению минералов. На второй стадии сульфат закиси железа переходит в сульфат окиси железа. Последний в свою очередь оказывается неустойчивым и под действием кислорода и воды -переходит в водную окись железа — бурый железняк. Бурый железняк фактически представляет собой сложный минеральный агрегат близких по составу минералов гётита(FeO·OH) и гидрогётита (FeO·OH·nH₂O). На поверхности ряда месторождений сульфидных руд и других железосодержащих минералов наблюдается “бурожелезняковая шляпа”, возникшая в результате одновременных окисления и гидратации. Местами при недостаточном количестве влаги образуются бедная водой окись железа, гидрогематит (Fe₂O₃·H₂O). В результате процессов окисления магнетит переходит в гематит, как это имеет место в районе КМА. Гематит образуется и при окислении таких минералов, как оливин, пироксены, амфиболы, под действием воды, кислорода и углекислоты. Направленность реакции следующая:

  (Mg, Fe)₂[SiO₄] ® Fe₂O₃ + nMg(HCO₃)₂ + mH₄SiO₄.

  оливин  гематит бикарбонат растворимый  натрия кремнекислота

  Дальнейший  процесс окисления и гидратации может привести к образованию  гидроокислов железа (Fе₂O₃·nН₂O).

  Гидратация — это процесс, заключающийся в присоединении воды к первичным минералам горных пород и образовании новых минералов. Можно привести следующие примеры гидратации:

  1. Переход ангидрита в гипс по  реакции

  СаSO₄+2H₂OÛCaSO₄-2H₂O (реакция обратима при изменении условий)

  2. Переход гематита в гидроокислы  железа:

  Fе₂О₃+nН₂ОÛFе₂О₃·nН₂О

  При гидратации объем породы увеличивается  и покрывающие отложения деформируются.

  Растворение. Под влиянием воды, содержащей углекислоту, происходит растворение горных пород. Растворение особенно интенсивно проявляется в осадочных горных породах —хлоридных, сульфатных и карбонатных. Наибольшей растворимостью отличаются хлориды: соли натрия, калия и др. За хлоридами по степени растворимости стоят сульфаты, в частности гипс, за которыми следуют карбонатные породы: известняки, доломиты, мергели. В результате растворяющей деятельности поверхностных и подземных вод на поверхности растворимых пород образуются карстовые формы рельефа.

  Гидролиз. Сложный процесс гидролиза особенно большое значение имеет при выветривании силикатов и алюмосиликатов. Он заключается в разложении минералов, выносе отдельных элементов, а также в присоединении гидроксильных ионов и гидратации. В ходе гидролиза первичная кристаллическая структура минерала нарушается и перестраивается и может оказаться полностью разрушенной и заменена новой, существенно отличной от первоначальной и соответствующей вновь образованным гипергенным минералам. В ряде случаев гипергенное преобразование силикатов и алюмосиликатов под влиянием воды, углекислоты и органических кислот протекает стадийно с образованием различных глинистых минералов. В качестве примера можно привести схему разложения полевых шпатов (полевой шпат®промежуточный минерал®каолинит):

  K[AlSi₃O₈] ® (К, Н₂О) А1₂ (ОН)₂[A1Si₃O₁₀]·nH₂0 ® A1₄ (ОН)₈[A1Si₃O₁₀] ортоклаз гидрослюда каолинит

  При образовании из полевых шпатов каолинита  происходит несколько превращений  и реакций:

  1. Все катионы К, Na, Са при взаимодействии с углекислотой образуют истинные растворы карбонатов (СаСО₃, Na₂CО₃, К₂СОз) и бикарбонатов. В условиях влажного и теплого климата карбонаты выносятся за пределы; места их образования. В условиях сухого климата и недостатка влаги карбонаты остаются на месте, образуя твердую корку, или выпадают из раствора на некоторой глубине от поверхности. Такой процесс образования карбонатов называется карбонатизацией.

  2. Каркасная структура полевых  шпатов превращается в слоевую,  свойственную каолиниту и другим  глинистым минералам.

  3. Часть растворенного кремнезема  выносится водой, что подтверждается  наличием в твердом стоке речных вод в среднею около 11% SiO₂. Значительная часть выносимого кремнезема быстро переходит в коллоидальное состояние и выпадает в виде аморфногогидратированного осадка SiO₂·nН₂O, который при высыхании и частичной потере воды превращается в опал. Часть SiO₂ остается прочно связанной в каолините.

  4. Присоединение гидроксильных ионов в каолините. В результате выветривания магматических и метаморфических горных .пород, богатых алюмосиликатами (гранитов,гранодиоритов, гнейсов и др.), образуются месторождения каолина. Каолинит в условиях земной поверхности достаточно устойчивый минерал. Но при благоприятных условиях — высокой температуре, большом количестве атмосферных осадков и огромном растительном отпаде—происходит дальнейшее разложение и образуются наиболее устойчивые соединения — гидроокислы алюминия, такие, как гиббсит, или гидраргиллят, А10(ОН)з—один из рудоносных минералов основной алюминиевой руды — боксита. Иногда гидроокислы алюминия распространены в виде пятен в каолинитах.

  При выветривании полиминеральных горных пород наряду с гидроокислами алюминия на конечных стадиях образуются гидроокислы железа, иногда марганца, титана. Наибольшая интенсивность химического выветривания проявляется в железисто-магнезиальных минералах (оливин, пироксены, амфиболы) и основных плагиоклазах. [1, стр.17-23]

  Следы химического выветривания

физический  химический биогенный выветривание 

ОРГАНИЧЕСКОЕ    ВЫВЕТРИВАНИЕ. 

    Разрушение горных пород организмами осуществляется физическим или химическим путем. 
     Простейшие растения — лишайники — способны селиться на любой горной породе и извлекать из нее питательные вещества с помощью выделяемых ими органических кислот; это подтверждается опытами посадки лишайников на гладкое стекло. Через известный промежуток времени на поверхности стекла под лишайниками появляется помутнение, свидетельствующее о его частичном растворении. 

    Простейшие растения подготавливают почву для поселения на поверхности горных пород более высокоорганизованных растений. 
Древесная растительность иногда поселяется и на поверхности горных пород, не имеющей рыхлого почвенного покрова. Корни растений используют при этом трещины в породах, постепенно их расширяя. Они способны разорвать даже очень плотную породу, так как тургор, или давление, развивающееся в клетках тканей корней, достигает 60 и даже 100 атм. 
     Значительную роль в разрушении земной коры в ее верхней части играют земляные черви и особенно муравьи и термиты, Они проделывают незначительные по диаметру, но многочисленные и длинные подземные ходы, способствуя проникновению в глубь почвы атмосферного воздуха, содержащего влагу и углекислый газ — мощные факторы химического выветривания. Кроме того, они перемешивают разрыхленные выветриванием массы, механически их нарушая. 
     Нарушают верхние слои коры выветривания также землерои из числа позвоночных животных—кроты, суслики и др. 
     Человек своей деятельностью значительно преобразует поверхность земной коры, а местами проникает в нее на глубину до нескольких километров. Обрабатывая почву, вспахивая ее, человек переворачивает за год около тысячи кубических километров пород, что почти в 10 раз превышает объем обломочного материала, переносимого за год всеми реками земного шара. 
     Шахты, по стволам которых извлекают на поверхность большие объемы полезных ископаемых и вмещающих пород, углубляются на глубину до 2 км и более. 
     Буровые скважины сейчас бурят до глубины 6км (нефтяные), извлекая при этом большие массы жидких (нефть, вода) и газообразных пород. 
     Но наиболее важным видом органического выветривания горных пород является почвообразование. 

ВПРОС №3   

Относительная Геохронология. Для определения относительного возраста слоистых осадочных и пирокластических пород (См. Пирокластические породы), а также вулканических пород (лав) широко применяется принцип последовательности напластования [т. н. закон Стенсена (Стено)]. Согласно этому принципу, каждый вышележащий пласт (при ненарушенной последовательности залегания слоистых горных пород) моложе нижележащего. Относительный возраст интрузивных пород и других неслоистых геологических образований определяется по соотношению с толщами слоистых горных пород. Послойное расчленение геологического разреза (См. Геологический разрез), т. е. установление последовательности напластования слагающих его пород, составляет стратиграфию (См. Стратиграфия) данного района. Для сравнения стратиграфии удалённых друг от друга территорий (районов, стран, материков) и установления в них толщ близкого возраста используется Палеонтологический метод, основанный на изучении захороненных в пластах горных пород окаменевших остатков вымерших животных и растений (морских раковин, отпечатков листьев и т.д.). Сопоставление окаменелостей различных пластов позволило установить процесс необратимого развития органического мира и выделить в геологической истории Земли ряд этапов со свойственным каждому из них комплексом животных и растений. Исходя из этого, сходство флоры и фауны в пластах осадочных пород может свидетельствовать об одновременности образования этих пластов, т. е. об их одновозрастности. Впервые этот метод определения относительного возраста горных пород был применен в начале 19 в. У. Смитом в Великобритании и Ж. Кювье во Франции. Тогда ему не было дано надёжного теоретического обоснования. Кювье объяснял различия в составе комплексов ископаемых, встречаемых в пластах горных пород, вымиранием организмов в результате внезапных геологических катастроф и появлением затем новых их комплексов. Последователи Кювье, в том числе французский геолог и палеонтолог А. Д’ Орбиньи, предполагали, что смена органического мира Земли после каждой катастрофы связана с «творческими актами божества». Учение Ч. Лайеля (См. Лайель) о медленных естественных преобразованиях лика Земли и классические труды Ч. Дарвина и В. О. Ковалевского (См. Ковалевский) об эволюционном развитии органического мира дали материалистическое обоснование палеонтологическому методу.