Шпаргалка по "Геологии"

– Листовые (слоевые) силикаты представлены минералами, в которых тетраэдры объединены в ленты, образующие единый непрерывный слой. Наибольшим распространением среди них пользуются такие породообразующие минералы, как слюды: бесцветный мусковит и его мелкочешуйчатая разновидность серицит, черный биотит. Кроме них часто встречаются метаморфического происхождения серпентин (змеевик), тальк   и непостоянного состава хлориты. Эти минералы возникают при воздействии на ультраосновные породы горячих растворов и газов. Другая часть листовых силикатов образуется в результате гипергенеза – выветривания содержащих полевые шпаты и слюды магматических и метаморфических пород. Так возникают глинистые минералы каолин, монтмориллонит, бейделлит,  нонтронит, а также гидрослюды – минералы непостоянного состава. Среди листовых силикатов выделяется также глауконит – водный алюмосиликат K, Fe, Al, образующийся в шельфовой зоне на глубинах 200 – 300 м.

– Каркасные силикаты представлены группами полевых шпатов и нефелина. Важнейшей из них является группа полевых шпатов, доля которых в массе земной коре достигает 50 %. Каркас полевых шпатов создан тетраэдрами, сцепленными всеми четырьмя вершинами. Группа подразделяется на калиево-натриевые и кальциево-натриевые полевые шпаты. Первые представлены ортоклазом. Вторые – разновидностями плагиоклазов, в которых наблюдается последовательное уменьшение содержания SiO2. В соответствии с этим плагиоклазы включают ряд минералов: от натриевого (кислого по составу) альбита, до кальциевого (основного) анортита. Промежуточное расположение занимает кальциево-натриевый (средний по составу) лабрадор  – иризирующий плагиоклаз. Помимо полевых шпатов, в числе каркасных силикатов выделяют группу нефелина – породообразующего алюмосиликата магматического и пегматитового происхождения.

12 Экзогенные процессы

Экзогенными (внешними) называются процессы, протекающие на земной поверхности или на небольших глубинах в земной коре. Названные процессы осуществляются, например, текучими водами, ледниками, ветром и т.д. Деятельность этих процессов включает два важнейших вида работы: разрушение горных пород и их накопление (аккумуляцию).

Очевидно, что характер производимой работы определяется, с одной стороны, скоростью движения и массой геологического агента, а с другой – характером горных пород (их вещественным составом, плотностью и т. д.). Так, чем выше скорость движения и масса геологического агента, тем активнее идет разрушение горных пород и транспортировка обломков. С падением скорости начинается процесс аккумуляции, причем в начале на поверхность оседают самые крупные частицы, а затем все более мелкие. Главными энергетическими источниками экзогенных процессов являются солнечная радиация и сила тяжести. Поскольку солнечная радиация по земной поверхности распределяется зонально и неравномерно, ее приход изменяется по сезонам года, то и деятельность внешних процессов подчиняется тем же закономерностям. Влияние гравитации наиболее ярко сказывается в том, что чем больше угол наклона поверхности, тем активнее происходит снос материала. Самое главное в том, что, чем выше расположена территория, тем активнее разрушение и вынос обломков горных пород, а чем ниже поверхность, тем активнее аккумуляция, и, соответственно, больше мощность накапливающихся осадочных горных пород. Следовательно, наибольшие объемы осадочных горных пород накапливаются в океанах (морях).

Таким образом, работа внешних сил ведет к такому изменению земной поверхности, которое направлено на изменение форм, созданных процессами внутренними. В конечном итоге, такое изменение ведет к перераспределению горных пород и выравнивание рельефа. То есть, созданные внутренними силами выступы суши разрушаются и понижаются, а сносимые с них обломки горных пород накапливаются в океанах и уменьшают их глубину.

В зависимости от конкретных сил, определяющих характер происходящих явлений, все экзогенные процессы можно разделить на две группы: 1) процессы выветривания, 2) процессы работы внешних динамических сил. Различие между ними заключается в следующем:

– выветривание зависит от климата; осуществляется силами, воздействующими на земную поверхность стационарно и равномерно;  выветривание не вызывает перераспределения масс горных пород по земной поверхности;

– внешние динамические силы работают избирательно (зависят от энергии воздействующей силы, от рельефа, состава горных пород и др.), осуществляются подвижными агентами, ведут к перераспределению масс горных пород.

Накапливающиеся на по­верхности Земли горные породы объединяются в генетические типы отложений, которые, в свою очередь, подразделяются на фации.

8 магматические горные породы

Образование магматических пород тесно связано со сложнейшими проблемами происхождения магм и строения Земли.В зависимости от условий образования выделяют две основные группы магматических пород - глубинные (интрузивные) излившиеся (эффузивные). Глубинные - это породы, образовавшиеся при застывании магмы на разной глубине в земной коре. Излившиеся породы образовались при вулканической деятельности, излиянии магмы из глубин и затвердении на поверхности.Главные породообразующие минералы. Основными породообразующими минералами магматических пород являются: кварц (и его разновидности); полевые шпаты, железисто - магнезиальные силикаты.Все эти минералы отличаются друг от друга по свойствам, поэтому преобладание в породе тех или иных минералов меняет строительные свойства: прочность, стойкость, вязкость и способность к обработке (к полировке, шлифовке и т.п.).  Кварц, состоящий из двуоксида кремния (SiO2) в кристаллической форме, является одним из самых прочных и стойких минералов. Он обладает: исключительно высокой прочностью при сжатии (до 2000 МПа) и высокой для хрупких материал прочностью при растяжении (около 100 МПа); высокой твердостью, плотностью 2650 кг/м3 уступающей только твердости топаза, корунда и алмаза весьма высокой кислотостойкостью и вообще химической стойкостью при обычной температуре. Кварц обычно не прозрачен, цвет кварца чаще всего встречается молочно-белый, серый. Полевые шпаты - это самые распространенные минералы в магматических породах (до 2/3 от общей массы породы). Они представляют собой, так же как и кварц, светлые составные части пород (белые, розоватые, красные и т.п.). Главными разновидностями полевых шпатов являются ортоклаз и плагиоклазы.Ортоклаз - К2О*АI203*6Si02 (по гречески "прямораскалывающийся") характеризуется следующими свойствами: угол между спайностями 900, твердость 6-6,5, плотность 2,57 г/см3, плавится при 11700С, полное расплавление при 14500С. Встречаются в кислых (гранит) и средних (сиенит) по кислотности магматических породах.Плагиоклазы  (по гречески "косораскалывающийся") образуют изоморфный ряд от альбита Nа20*AI203*6Si02 входящего в состав кислых пород, до анортита - СаО*А1203*2SiO2, характерного для основных пород (габбро, базальт и др.По сравнению с кварцем полевые шпаты обладают значительно меньшей прочностью (120 - 170 МПа на сжатие) и стойкостью, поэтому они реже встречаются в осадочных породах (главным образом, в виде полевошпатовых песков). К цветным (темно окрашенным) минералам, встречающимся в магматических породах, относятся железисто-магнезиальные и магнезиальные силикаты и некоторые алюмосиликаты.В группе железисто - магнезиальных силикатов наиболее распространены оливин, пироксены (например, авгит), амфиболы, (роговая обманка). Среди магнезиальных силикатов встречаются вторичные минералы, чаше всего замещающие оливин - серпентин, хризотил - асбест.  В группе  алюмосиликатов  наиболее распространены слюды: обыкновенные - мусковит (почти бесцветный), флогопит и биотит (темного цвета): гидрослюды - гидромусковит, гидробиотит. Твердость слюд 2-3. Слюды встречаются и в песках, где также считаются вредной примесью. Глубинные горные породы.Магматические породы, образующиеся в различной геологической обстановке, отличаются специфическими признаками, к которым, прежде всего, относятся форма магматических тел и их взаимоотношения с вмещающими породами. Особенности строения горных пород, зависящие от условий образования, выражаются в структурных и текстурных признаках.Структура определяется степенью кристалличности и размерами зерен, а также формой и взаимными отношениями составных частей породы.При медленном остывании магмы в глубинных условиях возникают полнокристаллические структуры. Подавляющее большинство магматических пород характеризуется массивной текстурой.Следствием медленного охлаждения магмы является ряд общих свойств для разных глубинных горных пород: весьма малая пористость и, следовательно, большая плотность и высокая прочность.Кроме того, в связи с очень малой пористостью эти породы обычно обладают весьма низким водопоглошением, морозостойкостью и сравнительно высокотеплопроводны. Обработка таких пород из-за их высокой прочности затруднительна. Однако благодаря высокой плотности они хорошо полируются и шлифуются.Граниты. Граниты имеют высокую механическую прочность.  Граниты весьма разнообразны по цвету, зависящему в основном от окраски полевых шпатов, которые могут быть белыми, серыми, желтыми, розовыми, красными. Из всех изверженных пород граниты наиболее широко используют в строительстве, так как они являются самой распространенной из глубинных магматических пород. Остальные глубинные породы (сиениты, диориты, габбро и др.) встречаются и применяются значительно реже.   Сиениты. Горные породы группы сиенитов занимают около 2,6% магматических пород. Породы эти окрашены в розовые, серые и зеленоватые тона, что зависит от цвета полевых шпатов. По физико - механическим свойствам сиениты близки к гранитам, несколько уступая им в прочности из-за отсутствия кварца. Габброиды. Среди габброидов важнейшими являются габбро и анортозиты. Габбро - порода в свежем состоянии темно-серого или почти черного цвета, что объясняется темной окраской плагиоклазов и высоким содержанием цветных минералов. Типичное габбро состоит примерно из равного количества натриево-кальциевого шпата и моноклинного пироксена.     Излившиеся (эффузивные) горные породы. Магматическая порода, образовавшаяся при кристаллизации магмы на небольших глубинах и занимающая по условиям залегания и структуре промежуточное положение между глубинными и излившимися породами. При кристаллизации магмы в приповерхностных условиях образуются полнокристаллические неравномерно-зернистые и неполнокристаллические структуры. Среди неравномерно-зернистых структур выделяют порфировидные и порфировые структуры. Порфировые структуры обусловлены наличием относительно крупных кристаллов на фоне полнокристаллической основной массы породы. Порфировые структуры характеризуются наличием хорошо образованных кристаллов - порфировых "вкрапленников", погруженных в стекловидную основную массу породы.Структура - существенный признак, определяющий физико-механические свойства породы. Наиболее прочными являются равномерно зернистые породы, тогда как породы такого же минерального состава, но крупнозернистой порфировидной структуры быстрее разрушаются как при механическом воздействии, так и при резких колебаниях температур.   Излившиеся горные породы образовались в результате излияния магмы, ее охлаждения и застывания на поверхности земли, поэтому в большинстве случаев они состоят из отдельных кристаллов, вкрапленных в основную мелкокристаллическую, скрытокристаллическую и даже стекловатую массу.Излившиеся породы в результате неравномерного распределения минеральных компонентов сравнительно легко разрушаются при выветривании и под воздействием внешних условий, а также обнаруживают анизотропность механических свойств. Различают эффузивы: излившиеся плотные и  излившиеся пористые. К плотним излившимся породам относят трахиты, липариты, андезиты, базальты, диабазы. Трахиты. По своему минеральному и химическому составу трахиты схожи с сиенитами, но более пористы.  Излившиеся аналоги гранитов представлены липаритами. Среди  излившихся пород кислого состава широко распространены вулканические стекла с полным отсутствием или небольшим количеством кристаллов.Андезиты - излившиеся аналоги диоритов - порода серого или желтовато-серого цвета, порфировой структуры, с плотной основной массой. Андезиты содержат плагиоклазы, роговую обманку, некоторые пироксены и биотит. Структура может быть неполнокристаллическая или стекловатая, текстура - массивная или пористая. Физико-механические свойства сходны со свойствами базальтов. Базальты - излившиеся аналоги габбро - породы черного цвета, очень плотные, скрытокристаллические или тонкозернистые, иногда порфировые. Базальты ввиду большой твердости и хрупкости трудно обрабатываются, но хорошо полируются. Пемза - представляет собой пористые вулканическое стекло, образовавшееся в результате выделения газов при быстром застывании кислых и средних лав. Цвет пемзы белый или серый. Вулканический пепел - наиболее мелкие частицы лавы, обломки отдельных минералов, выброшенные при извержении вулкана.    Вулканические туфы - горные породы, образовавшиеся из твердых продуктов вулканических извержений: пепла, пемзы и других, впоследствии уплотненных и сцементированных. Цементом туфов является вулканический пепел, глинистое или кремнистое вещество, иногда с примесью продуктов разложения пепла.

9 осадочные горные породы

Осадочная порода образуется в условиях переотложения продуктов выветривания и разрушения различных горных пород, химического и механического выпадения осадка из воды, жизнедеятельности растений. Осадочные породы в зависимости от условий их образования делят на три основные группы: обломочные породы, или механические осадки: рыхлые (например, гравий, глины, пески), оставшиеся на месте разрушения пород или перенесенные водой, а также льдом (ледниковые отложения) или ветром (эоловые отложения); сцементированные (песчаники, конгломераты, брекчии);Обломочные породы, связанные между собой каким-либо веществом называют цементированными. Из них наибольшее значение имеют песчаники, т.е. цементированные кварцевые пески. Химические осадки (например, гипс и известковые туфы), образовавшиеся из продуктов разрушения пород, перенесенных водой в растворенном виде.Органогенные породы, образовавшиеся из остатков некоторых водорослей и животных (скелеты губок, кораллов, раковины и панцири ракообразных и др.); к органогенным породам относятся мел, большинство известняков, диатомиты. Большинство осадочных пород имеет более пористое строение, чем плотные магматические породы, а, следовательно, и меньшую прочность.     В составе осадочных пород можно выделить две различные по своему происхождению группы минералов: реликтовые и минералы осадочного происхождения. К первой группе относят минералы магматические и метаморфические; обычно зерна этих минералов окатаны, ко второй - минералы, образовавшиеся на месте в осадке или в породе.Главные породообразующие минералыГруппа кремнезема. Наиболее распространенные минералы этой группы - опал, халцедон и осадочный кварц. Гипс CaSO4*2H2O представляет собой скопление белых или бесцветных кристаллов, иногда окрашенных механическими примесями в голубые, желтые или красные тона. Спайность в одном направлении. Блеск стеклянный.. Для гипса, развивающегося в пустотах и трещинах, характерно волокнистое строение и шелковистый блеск. Иногда гипс встречается в виде тонкозернистых и землистых агрегатов, а также слагает цемент песчаника.Ангидрит CaSO4 - белый, серый, светло - розовый, светло - голубой минерал. Блеск стеклянный., твердость 3 - 3,5. Как правило, встречается в виде сплошных мелкозернистых агрегатов; крупные кристаллы образуются редко, они обычно имеют игольчатый или призматический облик. Обломочные породы.Породы рассматриваемой группы сложены преимущественно зернами устойчивых при выветривании минералов и горных пород.Рыхлые обломочные породы - песок и гравий - применяют в качестве заполнителей для бетона, в дорожном строительстве, для железнодорожного балласта. Пески служат компонентом сырьевой смеси в производстве стекла, керамических изделий и др. Песчаные породы широко используют при возведении намывных плотин, дамб и др. Глиной называют землистые минеральные массы или обломочные горные породы, способные с водой образовывать пластичное тесто, по высыхании сохраняющее приданную ему форму, а после обжига приобретающее твёрдость камня. Каолиновые глины сложены минералом каолинитом. Обычно эти глины окрашены в светлые тона, жирные на ощупь, они малопластичны, огнеупорны. Хемогенные породы.Среди пород химического происхождения наиболее важными в строительном деле являются карбонатные, сульфатные и аллитовые породы.Карбонатные породы. Наиболее распространенными карбонатными породами являются известняки и доломиты. Известняк - порода, сложенная более чем на 50% кальцитом; доломит - порода, состоящая более чем на 50% из доломита.. Пористость плотных известняков не превышает десятых долей процента, а рыхлых достигает 15-20%.Среди известняков, образовавшихся химическим путем, выделяют известковые туфы, а также некоторые микрозернистые известняки. Доломиты похожи на известняки. Цвет доломитов белый, желтовато - белый, светло-бурый. Для них характерны микрозернистые и кристаллически-зернистые структуры.Сульфатные породы состоят из сульфатных соединений, выпадающих в осадок в случае увеличения их концентрации в природных водах. Гипсовые и ангидритовые породы, слагаются одноименными минералами - гипсом и ангидритом, которые в природных условиях в результате гидратации и дегидратации переходят друг в друга. Ангидрит отличается от гипса большей твердостью. Обычно он имеет светлые цвета - белый, зеленоватый, светло - серый, серовато-голубоватый. Аллитовые породы характеризуются высоким содержанием глинозема. В этой группе выделяют две главные породы: бокситы и латериты. Бокситы. Породообразующими минералами бокситов являются гидрооксиды алюминия (гиббсит и диаспор). Бокситы характеризуются большим разнообразием внешнего вида. Они могут быть мягкими, рыхлыми, похожими на глину и плотными с раковистым изломом. Пластичностью бокситы не обладают. Окраска обусловлена наличием гидрооксидов железа. Чаще она бывает красная, бурая, коричневая, зеленовато-серая.Органогенные породы.К осадочным органогенным породам относятся биогенные кремнистые породы и органогенные известняки. Кремнистые биогенные породы (силициды) сложены осадочным кремнеземом (опалом, халцедоном, кварцем).Органогенные известняки могут быть сложены целыми раковинами или обломками раковин различных морских беспозвоночных, а также остатками известковых водорослей. Органогенные известняки иногда слагают рифы. Рифостроящими организмами являются преимущественно известковые водоросли, кораллы и др. Разновидность органогенных известняков - мел. Это микрозернистая слабоцементированная порода белого цвета.

11 эндогенные процессы

Эндогенные процессы проявляются в движениях блоков литосферы, изменениях характера залегания слоев горных пород, а также в процессах землетрясений, магматизма и метаморфизма. Энергетическим источником эндогенных процессов почти исключительно является внутреннее тепло Земли. В своей совокупности эндогенные процессы ведут к формированию главнейших структур земной коры и литосферы. Наука, изучающая строение земной коры и литосферы, геологические структуры и особенности их развития и распространения называется тектоникой.Тектонические движения проявляются в механических перемещениях блоков литосферы. По направлению движения их разделяют на вертикальные и горизонтальные; по скорости на медленные и быстрые; по времени протекания на неотектонические (происходили в кайнозое, или даже в мезозое – кайнозое) и собственно тектонические (тектонические движения более древних этапов развития Земли). В свою очередь, среди неотектонических движений выделяют современные, которые происходили в историческое время. Землетрясениями называются быстрые толчки земной поверхности, вызываемые сериями колебаний, проходящими через породы Земли. На поверхности землетрясения проявляются в виде подземных толчков, направленных либо вертикально вверх, либо распространяющимися субгоризонтально. Во время сейсмического толчка вещество планеты подвергается упругим деформациям двух видов: изменяется объем вещества и его форма. Изменения объема, вызванные прямолинейным поступательно-возвратным движение частиц, проявляются в виде продольных (первичных) волн (когда слои горных пород то мгновенно увеличиваются по мощности, то сокращаются). Изменения формы вещества связаны с изменением объема и вызваны колебаниями, направленными перпендикулярно к направлению продольных волн. Такого рода колебания проявляются в виде поперечных (вторичных) волн, которые распространяются только в твердых телах и обладают почти вдвое более низкой скоростью движения, чем продольные волны. Кроме того, во время землетрясения распространяются еще и поверхностные (длинные) волны, движущиеся вдоль земной поверхности. Быстрее всего движутся волны продольные (от 5 до 13,8 км/с), они в состоянии распространяться в твердых, жидких и газообразных средах. Скорость движения поперечных волн меньше (от 3,2 до 7,3 км/с), они не проходят через газы и жидкости. Медленнее всего распространяются поверхностные волны (от 2,0 до 4,5 км/с). Место возникновения сейсмических волн в глуби Земли называется гипоцентром землетрясения (или фокусом, очагом). Проекция гипоцентра на земную поверхность называется эпицентром землетрясения. По глубине расположения гипоцентра землетрясения бывают трех типов.

1.                      Мелкофокусные – очаг лежит не глубже 60 км. Около 80 % всех землетрясений зарождаются на глубине менее 8 – 10 км.

2.                      Промежуточные – глубина залегания очага 60 – 150 км.

3.                      Глубокофокусные – очаг расположен глубже 150 км (наибольшие установленные глубины достигают 700 км).

По происхождению землетрясения делятся на ряд типов.

1.                      Тектонические – обусловлены мгновенной разрядкой напряжений в слоях горных пород. Чаще всего это происходит при подвижках в тектонических разломах. К этому типу относятся все катастрофические землетрясения, охватывающие огромные площади (в миллионы квадратных километров).

2.                      Вулканические – связаны с давлением поднимающейся магмы; наблюдаются при взрывных извержениях.

3.                      Экзогенные – происходят при обрушении кровли карстовых пустот, падении метеоритов и т.д.

4.                      Техногенные – обусловленные деятельностью человека (заполнение водохранилищ, взрывы и др.).

Эффузивным магматизмом, или вулканизмом называется выброс на земную поверхность различных магматических продуктов. Последние подразделяются на газообразные, жидкие и твердые. В развитии вулкана можно выделить три стадии:1. Субвулканическая – на протяжении ее идут процессы формирования магматического очага и дифференциации магмы. Считается, что большая часть крупных магматических очагов формируется на глубинах 40 – 150 км. Отсюда магма поступает в сравнительно небольшие вторичные очаги, расположенные на небольших глубинах и непосредственно питающие извергающийся вулкан.2. Собственно вулканическая (стадия извержения) – характеризуется выбросом твердых, жидких и газообразных вулканических продуктов на поверхность.3. Поствулканическая (фумарольная) – происходит выход только газообразных продуктов.В зависимости от характера подводящего канала вулканы можно разделить на два типа.1. Трещинные вулканы изливают, как правило, очень жидкую и подвижную лаву, в силу чего извержения обычно носят спокойный характер. Растекающаяся по поверхности лава создает обширные уплощенные покровы. Такие извержения очень широко были представлены в геологическом прошлом Земли, а сохранившиеся от них лавовые покровы получили название трапповых.2. Вулканы центрального типа в своей осевой части имеют цилиндрический канал (жерло), соединяющий кратер с магматическим очагом. Иногда на склонах вулканического конуса возникают паразитические кратеры.

13 выветривание горных пород