Состав и возраст земной коры

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

по дисциплине

 

ПОИСК И РАЗВЕДКА МЕСТОРОЖДЕНИЙ  НЕФТИ И ГАЗА

 

Вариант 1

 

1.   Каков состав и возраст земной коры.
2.   Происхождение нефти и газа.
3.   Фракционный, химический и физический состав нефти и газа.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.  Каков состав и возраст земной коры

 

Земная кора - внешняя твёрдая оболочка Земли (геосфера). Ниже коры находится мантия, которая отличается составом и физическими свойствами — она более плотная, содержит в основном тугоплавкие элементы. Разделяет кору и мантию граница Мохоровичича, или сокращённо Мохо, на которой происходит резкое увеличение скоростей сейсмических волн. С внешней стороны большая часть коры покрыта гидросферой, а меньшая находится под воздействием атмосферы.

Кора есть на большинстве  планет земной группы, Луне и многих спутниках планет-гигантов. В большинстве случаев она состоит из базальтов. Земля уникальна тем, что обладает корой двух типов: континентальной и океанической.

Строение Земли. Большую часть поверхности Земли (до 71%) занимает Мировой океан. Средняя глубина Мирового океана - 3900 м. Существование осадочных пород, возраст которых превосходит 3,5 млрд. лет, служит доказательством существования на Земле обширных водоемов уже в ту далекую пору. На современных континентах более распространены равнины, главным образом низменные, а горы - в особенности высокие - занимают незначительную часть поверхности планеты, так же как и глубоководные впадины на дне океанов. Форма Земли, как известно близкая к шарообразной, при более детальных измерениях оказывается очень сложной, даже если обрисовать ее ровной поверхностью океана (не искаженной приливами, ветрами, течениями) и условным продолжением этой поверхности под континенты. Неровности поддерживаются неравномерным распределением массы в недрах Земли.

Одна из особенностей Земли - ее магнитное поле, благодаря которому мы можем пользоваться компасом. Магнитный полюс Земли, к которому притягивается северный конец стрелки компаса, не совпадает с Северным географическим полюсом. Под действием солнечного ветра магнитное поле Земли искажается и приобретает «шлейф» в направлении от Солнца, который простирается на сотни тысяч километров.

О внутреннем строении Земли, прежде всего, судят по особенностям прохождения сквозь различные слои Земли механических колебаний, возникающих при землетрясениях или взрывах. Ценные сведения дают также измерения величины теплового потока, выходящего из недр, результаты определений общей массы, момента инерции и полярного сжатия нашей планеты. Масса Земли найдена из экспериментальных измерений физической постоянной тяготения и ускорения силы тяжести. Для массы Земли получено значение 5,967 1024 кг. На основе целого комплекса научных исследований была построена модель внутреннего строения Земли.

Твердая оболочка Земли - литосфера. Ее можно сравнить со скорлупой, охватывающей всю поверхность Земли. Но эта «скорлупа» как бы растрескалась на части и состоит из нескольких крупных литосферных плит, медленно перемещающихся одна относительно другой. По их границам концентрируется подавляющее число землетрясений. Верхний слой литосферы - это земная кора, минералы которой состоят преимущественно из оксидов кремния и алюминия, оксидов железа и щелочных металлов. Земная кора имеет неравномерную толщину: 35-65 км на континентах и 6-8 км под дном океана. Верхний слой земной коры состоит из осадочных пород, нижний из базальтов. Между ними находится слой гранитов, характерный только для континентальной коры. Под корой расположена так называемая мантия, имеющая иной химический состав и большую плотность. Граница между корой и мантией называется поверхностью Мохоровича. В ней скачкообразно увеличивается скорость распространения сейсмических волн. На глубине 120-250 км под материками и 60-400 км под океанами залегает слой мантии, называемый астеносферой. Здесь вещество находится в близком к плавлению состоянии, вязкость его сильно понижена. Все литосферные плиты как бы плавают в полужидкой астеносфере, как льдины в воде. Более толстые участки земной коры, а так же участки, состоящие из менее плотных пород, поднимаются по отношению к другим участкам коры. В то же время дополнительная нагрузка на участок коры, например, вследствие накопления толстого слоя материковых льдов, как это происходит в Антарктиде, приводит к постепенному погружению участка. Такое явление называется изостатическим выравнивание. Ниже астеносферы, начиная с глубины около 410 км «упаковка» атомов в кристаллах минералов уплотнена под влиянием большого давления. Резкий переход обнаружен сейсмическими методами исследований на глубине около 2920 км. Здесь начинается земное ядро, или, точнее говоря, внешнее ядро, так как в его центре находится еще одно - внутреннее ядро, радиус которого 1250 км. Внешнее ядро, очевидно, находится в жидком состоянии, поскольку поперечные волны, не распространяющиеся в жидкости, через него не проходят. С существованием жидкого внешнего ядра связывают происхождение магнитного поля Земли. Внутреннее ядро, по-видимому, твердое. У нижней границы мантии давление достигает 130 ГПа, температура там не выше 5000 К. В центре Земли температура, возможно, поднимается выше 10 000 К. 

Состав  земной коры. Земная кора состоит из нескольких слоев, толщина и строение которых различны в пределах океанов и материков. В связи с этим выделяют океанический, материковый и промежуточный типы земной коры, которые будут описаны дальше.  
 
По составу в земной коре выделяют обычно три слоя – осадочный, гранитный и базальтовый.

Осадочный слой сложен осадочными горными породами, являющимися продуктом разрушения и переотложения материала нижних слоев. Этот слой хотя и покрывает всю поверхность Земли, но местами настолько тонок, что практически можно говорить о его прерывистости. В то же время иногда он достигает мощности в несколько километров.

Гранитный слой сложен в основном магматическими породами, образовавшимися в результате застывания расплавленной магмы, среди которых преобладают разности, богатые кремнеземом (кислые породы). Этот слой, достигающий на материках мощности 15-20 км, под океанами сильно сокращается и даже может совсем отсутствовать.

Базальтовый слой также слагается магматическим веществом, но более бедным кремнеземом (основными породами) и обладающим большим удельным весом. Этот слой развит в основании земной коры во всех областях земного шара.

Материковый тип земной коры характеризуется присутствием всех трех слоев и является значительно более мощным, чем океанический.

Земная кора представляет собой основной объект изучения геологии. Земная кора состоит из весьма разнообразных  горных пород, состоящих из не менее  разнообразных минералов. При изучении горной породы прежде всего исследуют ее химический и минералогический состав. Однако этого недостаточно для полного познания горной породы. Одинаковый химический и минералогический состав могут иметь породы различного происхождения, а следовательно, и различных условий залегания и распространения.

Под структурой породы понимают размеры, состав и форму слагающих  ее минеральных частиц и характер их связи друг с другом. Различают  разные типы структур в зависимости  от того, сложена ли горная порода из кристаллов или аморфного вещества, какова величина кристаллов (целые кристаллы или обломки их входят в состав породы), какова степень окатанности обломков, совершенно не связанны друг с другом образующие породу минеральные зерна или они спаяны каким-либо цементирующим веществом, непосредственно срослись друг с другом, проросли друг друга и т. д.

Под текстурой понимают взаиморасположение составляющих породу компонентов, или способ заполнения ими пространства, занимаемого горной породой. Примером текстур могут быть: слоистая, когда порода состоит из чередующихся слоев разного состава и структуры, сланцеватая, когда порода легко распадается на тонкие плитки, массивная, пористая, сплошная, пузырчатая и т.д.

Под формой залегания  горных пород понимается форма тел, образуемых ими в земной коре. Для одних пород – это пласты, т.е. сравнительно тонкие тела, ограниченные параллельными поверхностями; для других – жилы, штоки и т.п.

В основу классификации  горных пород кладется их генезис, т.е. способ происхождения. Выделяют три крупные группы пород: магматические, или изверженные, осадочные и метаморфические.

Магматические породы образуются в процессе застывания силикатных расплавов, находящихся в недрах земной коры под большим давлением. Эти расплавы получили название магмы  (от греческого слова «мазь»). В одних случаях магма внедряется  в толщу лежащих выше пород и застывает  на большей или меньшей глубине, в других – она застывает, излившись на поверхность Земли в виде лавы.

Осадочные породы образуются в результате разрушения на поверхности Земли ранее существовавших пород и последующего отложения и накопления продуктов этого разрушения.

Метаморфические породы представляют собой результат метаморфизма, т.е. преобразования ранее существовавших магматических и осадочных горных пород под влиянием резкого повышения температуры, повышения или изменения характера давления (смены всестороннего давления на ориентированное), а также под влиянием других факторов.

Земля – третья по порядку  от Солнца планета Солнечной системы, обращается вокруг Солнца по близкой к круговой орбите на среднем расстоянии 149,6 млн. км. Если смотреть со стороны Северного полюса небесной сферы, то обращение Земли, как и других планет (кроме Венеры), вокруг Солнца происходит против часовой стрелки (планета как бы «катится» вокруг Солнца), и это направление считается прямым. Средняя скорость движения Земли по орбите равна 29,765 км/с, период обращения (продолжительность года) составляет 365,26 солнечных суток. Земля обладает собственным осевым вращением в прямом направлении (т.е. также против часовой стрелки, если смотреть со стороны Северного полюса), период осевого вращения Земли равен 23 час. 56 мин. 4,1 с. Средний диаметр Земли - 12756 км, масса - 5,98 · 1024 кг, средняя плотность - 5,52 г/см3, эксцентриситет орбиты - 0,0167, площадь поверхности - 510 млн. км², объем - 1,083 · 1012 км³.

В геологической истории  Земли выделяют ряд характерных  и крупных этапов ее развития. Древнейший геологический этап – архейский (4,0-2,6 млрд лет назад). В это время бомбардировка метеоритами Земли пошла на убыль и начали формироваться фрагменты первой континентальной коры, которая постепенно наращивалась, но продолжала испытывать раздробление. В глубоком архее, или в катархее, на рубеже 3,5 млрд лет формируется внешнее жидкое и твердое внутреннее ядро приблизительно тех же размеров, что и в настоящее время, о чем свидетельствует наличие в это время магнитного поля сходного с современным по своим характеристикам. Около 2,6 млрд лет назад отдельные крупные массивы континентальной коры «спаялись» в огромный суперконтинент, получивший название Пангеи 0. Этому суперконтиненту, вероятно, противостоял суперокеан Панталасса с корой океанического типа, т.е. не имеющий гранитно-метаморфического слоя, свойственного континентальной коре. Последующая геологическая история Земли состояла в периодическом раскалывании суперконтинента, образовании океанов, их последующем закрытии с погружением океанической коры под более легкую континентальную, формированием нового суперконтинента – очередной Пангеи – и ее новым раздроблением.

Исследователи сходятся во мнении, что в раннем архее  Земля сформировала основной объем  литосферы (80% от ее современного объема) и все многообразие горных пород: магматических, осадочных, метаморфических, а также ядра протоплатформ, геосинклинали. Возникли невысокие горно-складчатые структуры, первые авлакогены, рифты, прогибы, глубоководные впадины.

В геологическом развитии последующих этапов прослеживается наращивание континентов за счет закрытия геосинклиналей и перехода их в платформенную стадию. Наблюдается раскол древней континентальной коры на плиты, заложение молодых океанов, горизонтальные перемещения на значительные расстояния отдельных плит до их столкновения и надвигания, и, как следствие, – происходит увеличение мощности литосферы.

Раннепротерозойский этап (2,6-1,7 млрд лет) начало распада на отдельные крупные континентальные массивы огромного суперматерика Пангея-0, просуществовавшего около 300 млн лет. Океан развивается уже по теории Тектоники литосферных плит – спрединг, процессы субдукции, формирование активных и пассивных континентальных окраин, вулканических дуг, окраинных морей. Это время знаменуется появлением в атмосфере свободного кислорода благодаря фотосинтезирующим цианобионтам. Начинают формироваться красноцветные породы, содержащие окисное железо. Примерно на рубеже 2,4 млрд лет зафиксировано появление первого в истории Земли обширного покровного оледенения, названного гуронским (по имени озера Гурон в Канаде, на побережье которого были обнаружены древнейшие ледниковые отложения – морены). Около 1,8 млрд лет назад замыкание океанических бассейнов привело к созданию очередного суперматерика – Пангеи-1 (по Хаину В.Е., 1997) или Моногеи (по Сорохтину О.Г., 1990). Органическая жизнь развивается очень слабо, но появляются организмы, в клетках которых уже обособилось ядро.

Позднепротерозойский,илирифейскр-вендский этап (1,7-0,57 млрд лет.). Суперматерик Пангея-1 просуществовал почти 1 млрд лет. В это время отложения накапливались либо в континентальных условиях, либо в мелководных морских, о чем свидетельствует очень незначительное распространение пород офиолитовой формации, характерных для коры океанического типа. Палеомагнитными данными и геодинамическим анализом датируется время начала распада суперматерика Пангея-1 – около 0,85 млрд лет назад между континентальными блоками формируются океанические бассейны, ряд из которых замыкается к началу кембрия, увеличив тем самым площадь континентов. Во время распада суперматерика Пангея-1 океаническая кора погружается под континентальную, формируются активные континентальные окраины с мощным вулканизмом, окраинными морями, островными дугами. По краям увеличивающихся в размерах океанов образовывались пассивные окраины с мощной толщей осадочных пород. Отдельные крупные блоки континентов в той или иной степени были унаследованы и в более позднее палеозойское время (например, Антарктида, Австралия, Индостан, Северная Америка, Восточная Европа и т.д., а также Протоатлантический и Прототихий океан) (рис. 3.5). В венде произошло второе крупнейшее покровное оледенение – лапландское. На рубеже венда и кембрия – около 575 млн лет. назад – в органическом мире происходят важнейшие изменения – появляется скелетная фауна.