Содержание

    Введение

   Геология (греч. «гео» – земля, «логос» – учение) – одна из важнейших наук о Земле. Она занимается изучением состава, строения, истории развития Земли и процессов, протекающих в ее недрах и на поверхности. Современная геология использует новейшие достижения и методы ряда естественных наук – математики, физики, химии, биологии, географии.

   Одна  из важнейших задач геологии – прогнозирование залежей минерального сырья, составляющего основу экономической мощи государства. Этим занимается наука о месторождениях полезных ископаемых, в сферу которой входят как рудные и нерудные ископаемые, так и горючие – нефть, газ, уголь, горючие сланцы.

   В данной работе рассмотрены общие положения о строении и происхождении планеты Земля, исследованы геологические процессы образования минералов и горных пород, описаны формы залегания угольного пласта, исследованы методы поиска и разведки угольных месторождений, рассмотрены общие сведения о Кузнецком угольном бассейне.

   При написании данной работы были изучены  соответствующие главы учебных  пособий по геологии В. П. Ананьева «Основы геологии, минералогии и петрографии», В. В. Ершова «Геология и разведка месторождений полезных ископаемых», А. В. Миловского «Минералогия и петрография» и др.

    1. Строение Земли и ее происхождение

   Земля – третья от Солнца планета Солнечной системы, крупнейшая по диаметру, массе и плотности среди планет земной группы.

   Форма Земли (геоид) близка к сплюснутому эллипсоиду. Средний диаметр планеты примерно равен 12 742 км. Высшей точкой твердой поверхности Земли является гора Эверест (8848 м над уровнем моря), а глубочайшей – Марианская впадина (11 022 м под уровнем моря)¹.

   Масса Земли приблизительно равна 5,98×10²⁴кг.

   Земля имеет слоистое внутреннее строение.

   Геологические слои Земли по глубине от поверхности:

   1. Земная кора – это внешняя твердая оболочка Земли. От мантии отделена границей с резким повышением скоростей сейсмических волн – границей Мохоровичича. Бывает два типа коры:

• континентальная;
• океаническая.

   Толщина коры колеблется от 6 км под океаном, до 30 – 50 км на континентах. В строении континентальной коры выделяют три геологических слоя:

• осадочный чехол;
• гранитный;
• базальтовый.

   Океаническая кора сложена преимущественно породами основного состава, плюс осадочный чехол.

2. Мантия – это силикатная оболочка Земли, сложенная преимущественно перидотитами – породами, состоящими из силикатов магния, железа, кальция и др. Мантия составляет 67% всей массы Земли и около 83% всего объема Земли. Она простирается от глубин 5 – 70 километров ниже границы с земной корой, до границы с ядром на глубине 2900 км².
3. Ядро – центральная, наиболее глубокая часть Земли, находящаяся под мантией и, предположительно, состоящая из железо-никелевого сплава с примесью других сидерофильных элементов. Глубина залегания – 2900 км. Средний радиус сферы – 3,5 тыс. км. Разделяется на твердое внутреннее ядро радиусом около 1300 км и жидкое внешнее ядро радиусом около 2200 км, между которыми иногда выделяется переходная зона. Температура в центре ядра Земли достигает 5000 С, плотность около 12,5 т/м³, давление до 361 ГПа. Масса ядра – 1,932×10²⁴ кг.

Рис. 1.1. Строение Земли

   Согласно  теории тектонических плит, внешняя  часть Земли состоит из двух слоев:

• литосфера, включает земную кору, и затвердевшие верхние части мантии;
• астеносфера, включает в себя внутреннюю часть мантии. Астеносфера ведет себя как перегретая и чрезвычайно вязкая жидкость.

   Помимо  твердой внешней оболочки – литосферы  выделяют также водную оболочку –  гидросферу и воздушную оболочку – атмосферу.

   Гидросфера  – совокупность всех водных запасов Земли. Большая часть воды сосредоточена в океане, значительно меньше – в континентальной речной сети и подземных водах. Также большие запасы воды имеются в атмосфере, в виде облаков и водяного пара. Часть воды находится в твердом состоянии в виде ледников, снежного покрова, и в вечной мерзлоте, слагая криосферу.

   Атмосфера – газовая оболочка, окружающая планету Земля. Атмосфера определяет погоду на поверхности Земли.

   Биосфера – это совокупность частей земных оболочек (лито–, гидро– и атмосфера), которая заселена живыми организмами, находится под их воздействием и занята продуктами их жизнедеятельности.

   Согласно современным научным представлениям, Земля и другие планеты Солнечной системы, сформировались 4,54 млрд. лет назад из протопланетарного диска пыли и газа, оставшегося после формирования Солнца. Многочисленные результаты исследования земной коры (химический состав и структура горных пород, их распределение по глубине, содержание радиоактивных изотопов, остатков ископаемых живых организмов) позволили установить картину формирования и развития планеты, определить возраст биосферы. Вся история существования Земли подразделяется на временные отрезки, для каждого из которых характерны определенные физические, химические, климатические условия, а также этапы эволюции живой природы³.

   Обезгаживание и вулканическая активность привели к образованию первичной атмосферы. Конденсация водяного пара, усиленная льдом, занесенным кометами, привела к образованию океанов. Существует ряд гипотез возникновения жизни на Земле. Около 3,6-4,1 млрд. лет назад появился «последний универсальный общий предок» (ближайший общий предок всех ныне живущих на Земле живых организмов).

   Развитие фотосинтеза позволило живым организмам напрямую накапливать солнечную энергию. В результате в атмосфере стал накапливаться кислород, а в верхних слоях – формироваться озоновый слой. Слияние мелких клеток с более крупными привело к развитию сложных клеток – эукариотов. Настоящие многоклеточные организмы, состоящие из группы клеток, стали все больше приспосабливаться к окружающим условиям. Благодаря поглощению губительного ультрафиолетового излучения озоновым слоем, жизнь смогла начать освоение поверхности Земли.

   Поскольку поверхность планеты постоянно изменялась в течение сотен миллионов лет, континенты появлялись и разрушались. Континенты перемещались по поверхности, порой собираясь в суперконтинент. Приблизительно 750 млн. лет назад, самый ранний из известных суперконтинентов – Родиния, стал раскалываться на части. Позже континенты объединились в Паннотию (600 – 540 млн. лет назад), затем в последний из суперконтинентов – Пангею, который распался 180 миллионов лет назад.

   В 1960 году была выдвинута гипотеза Snowball Earth (Земля-снежок), утверждающая, что в период между 750 и 580 млн. лет назад Земля была полностью покрыта льдом⁴. Эта гипотеза объясняет кембрийский взрыв, когда резко ускорилось распространение многоклеточных форм жизни.

   После кембрийского взрыва, около 535 млн. лет назад, было пять массовых вымираний. Последнее массовое вымирание случилось 65 млн. лет назад, когда, вероятно, падение метеорита привело к исчезновению динозавров (не птиц) и других крупных рептилий, но обошло мелких зверей, таких как млекопитающие, которые тогда напоминали землероек. В течение последних 65 миллионов лет, развилось огромное количество разнообразных видов млекопитающих, и несколько миллионов лет назад обезьяноподобные животные получили способность прямохождения. Это позволило использовать орудия и способствовало общению, которое помогало добывать пищу и стимулировало необходимость в большом мозге. Развитие земледелия, а затем цивилизации, в короткие сроки позволило людям воздействовать на Землю как никакая другая форма жизни, влиять на природу и численность других видов.

   Согласно  одной из гипотез резкие изменения  климата происходят раз в 210 - 215 млн. лет (галактический год), когда Солнечная система, обращаясь вокруг центра Галактики, проходит через газопылевое облако. Это способствует ослаблению солнечного излучения и, как следствие, похолоданию на планете. В эти моменты на Земле наступают ледниковые эпохи - появляются и растут полярные шапки. Последняя ледниковая эпоха началась примерно 5 млн. лет назад и продолжается до сих пор. Ледниковая эпоха характеризуется периодическими колебаниями температуры (раз в 50 тыс. лет). При похолоданиях (ледниковый период) ледники могут распространяться от полюсов к экватору до 30 - 40 градусов. Сейчас мы живем в «межледниковый» период ледниковой эпохи. Наследство ледниковой эпохи – зона вечной мерзлоты (в России свыше половины ее территории).

    2. Образование минералов и горных пород 
(геологические процессы)

   Минералы  – это природные химические соединения, возникающие при различных химических и физико-химических процессах, протекающих  в земной коре.

   Горные  породы – это природные образования, слагающие разнообразные геологические тела, из которых построена земная кора (литосфера). Они представляют собой закономерные сочетания или механические смеси различных по составу кристаллических минеральных зерен, наряду с которыми могут присутствовать аморфное вещество и органические остатки; к горным породам относятся встречающиеся в земной коре смеси жидких минеральных веществ (неорганических и органических)⁵.