Типы вулканов. Магматизм. Минералы класса фосфатов. Состав и строение земной коры. Науки геологического цикла

1. Науки геологического цикла.

Геология тесно связана с другими науками о Земле, например с астрономией, геодезией, географией, биологией. Геология опирается на такие фундаментальные науки как математика, физика, химия. Геология является синтетической наукой, хотя в то же время распадается на множество взаимосвязанных отраслей, научных дисциплин, изучающих Землю в разных аспектах и получающих сведения об отдельных геологических явлениях и процессах. Так, изучением состава литосферы занимаются: петрология, исследующая магматические и метаморфические породы, литология, изучающая осадочные горные породы, минералогия - наука, изучающая минералы как природные химические соединения и геохимия - наука о распределении и миграции химических элементов в недрах земли.

Геологические процессы, формирующие рельеф земной поверхности, изучает динамическая геология, частью которой являются геотектоника, сейсмология и вулканология.

Раздел геологии, занимающийся изучением истории развития земной коры и Земли в целом, включает стратиграфию, палеонтологию, региональную геологию и носит название - Историческая геология.

Есть в геологии науки, имеющие большое практическое значение. Такие, как о месторождениях полезных ископаемых, гидрогеология, инженерная геология, геокриология.

В последние десятилетия появились и приобретают все большее значение науки связанные с исследованием космоса (космическая геология), дна морей и океанов (морская геология).

Наряду с этим есть геологические науки, находящиеся на стыке с другими естественными науками: геофизика, биогеохимия, кристаллохимия, палеоботаника. К таковым относятся также геохимия и палеогеография. Наиболее близкая и разносторонняя связь геологии с географией. Для географических наук, таких как ландшафтоведение, климатология, гидрология, океанография, более всего важны геологические науки, изучающие процессы, влияющие на формирование рельефа земной поверхности и историю образования земной коры всей Земли.

 

2.Состав и строение  земной коры.  

Земная кора - это верхняя оболочка Земли, сложенная магматическими, метаморфическими и осадочными породами, мощностью от 7 до 70 - 80 км. Это наиболее активный слой Земли. Для нее характерен магматизм и проявления тектонических процессов.

Нижняя граница земной коры симметрична поверхности Земли. Под материками она глубоко опускается в мантию, и под океанами приближается к поверхности. Земная кора с верхней мантией до верхней границы астеносферы ( т.е. без астеносферы) образует литосферу.

В вертикальном строении земной коры выделяют три слоя, сложенных различными по составу, свойствам и происхождению породам.

1 слой - верхний или осадочный (стратосфера) сложен осадочными и вулканогенно-осадочными  породами, глинами, глиняными сланцами, песчаными, вулканогенными и карбонатными  породами. Слой покрывает почти всю поверхность Земли. Мощность в глубоких впадинах достигает 20 - 25 км., в среднем - 3 км.

Для пород осадочного чехла характерна слабая дислоцированность, сравнительно низкие плотности и небольшие изменения, соответствующие диагенетическим.

2 слой - средний или гранитный ( гранито - гнейсовый), породы имеют сходство со свойствами гранитов. Сложена: гнейсами, гранодиоритами, диоритами, окализами, а так же габбро, мраморами, силинитами и др.

Породы этого слоя разнообразны по составу и степени их дислоцированности. Они могут быть неизменными и метаморфированными. Нижняя граница гранитного слоя называется сейсмический раздел Конрада. Мощность слоя - от 6 до 40 км. На отдельных участках Земли этот слой отсутствует.

3 слой - нижний, базальтовый состоит из более тяжелых пород, которые по свойствам близки к магматическим породам, базальтам.

В отдельных местах между базальтовым слоем и мантией залегает так называемый эклогитовый слой с более высокой плотностью, чем базальтовый.

Средняя мощность слоя в континентальной части ~ 20 км. Под горными хребтами достигает 30 - 40 км., а под впадинами снижается до 12 - 13 и 5-7 км.

Средняя мощность земной коры в континентальной части (Н. А. Белявский) - 40,5 км., мин. - 7 - 12 км. в океанах, макс. - 70 - 80 км. (высокогорье на континентах).

 

4. Характеристика минералов  класса фосфатов. Метаморфические  горные породы. стр. 103

Фосфаты: апатит, фосфорит. Соли фосфорной кислоты имеют породообразующее значение и практическое применение. Образуются при магматических процессах, а также осадочным путем из фосфорсодержащих остатков древних организмов или из вулканогенных растворов в бассейнах.

Фосфорная кислота имеет химическую формулу Н3РО4. Соли фосфорной кислоты называются фосфатами. Простейшими из них являются фосфат калия — К3Р04, трехкальциевый фосфат — Са3 (РО4)2, фосфат алюминия АlРО4, фосфат окиси железа — FеРО4. К ним относятся также апатит, фосфаты фосфоритов и вивианит.

Содержание фосфора в фосфатах выражают в процентах, обычно пересчитанных на фосфорный ангидрид — Р2O5.

Минералы, как и всякие другие химические соединения, характеризуются определенным химическим составом и определенными физическими свойствами.

Апатит Са5 (РО4)3 (Fе, Сl, OH).

Обычно встречается в виде кристаллов удлиненно-призматического габитуса, иногда – короткопризматических или таблитчатых.

Физические свойства. Спайность несовершенная. Тв.5. Уд.вес – 3,15 – 3,20. Блеск стеклянный до смолистого. Цвет: обычно варьируют оттенки зеленного и коричневого; бывает голубым, фиолетовым, бесцветным.

Диагностические признаки. Обычно узнается по форме кристаллов, цвету и твердости. Имеет пирамидальные головки кристалла. Царапается лезвием ножа.

Нахождение. Распространен в виде акцессорной вкрапленности в различных типах пород.

 В природе известно свыше 120 фосфатных минералов, но лишь несколько десятков из них встречаются часто или относительно часто.

Фосфориты являются сырьем для удобрений и получения фосфора.

Метаморфические горные породы — горные породы, образованные в толще земной коры в результате изменения (метаморфизма) осадочных или магматических горных пород вследствие изменения физико-химических условий. Благодаря движениям земной коры, осадочные горные породы и магматические горные породы подвергаются воздействию высокой температуры, большого давления и различных газовых и водных растворов, при этом они начинают изменяться.

Метаморфические породы залегает в виде пластов, массивов, жил и ореолов вокруг интрузивных тел. Являются кристаллическими плотными агрегатами, сложенными зернами различной величины и формы. Для них характера чешуйчатая и листоватая форма зерна (реже зернистокристаллическая), большая плотность и сланцеватость. Слагают минералы, устойчивые в условиях высоких температур и давления, - кварц, альбит, биотит, роговая обманка, пироксены, магнетит, гематит, а также минералы метаморфического происхождения, характерные только для метаморфических пород – серицит, хлорит, тальк, серпентит, графит, гранат, дистен и др.

С метаморфическими породами связаны месторождения ценных руд, а также нерудных и строительных полезных ископаемых (графиты, окисные руды, тальк и др.). Разнообразие метаморфических горных пород связано с равными типами метаморфизма. Типы метаморфизма выделаются по преобладанию одного и факторов воздействия на первоначальные породы и по приуроченности к определенной зоне земной коры:

1. Породы контактового метаморфизма  образуются в верхних горизонтах  земной коры, когда туда внедряется  магма.

2. Породы термального метаморфизма образуются в контактной зоне, когда вмещающие породы преобразуются под преобладающим влиянием температур магматических тел (мрамор, кварцит).

3. Породы пневматолитово-гидротермального  метаморфизма образуются и вмещающих  пород под воздействием газов, паров и растворов, выделяющихся из магмы (скарн, тальковый сланец).

4. Породы автометаморфизма возникают во внешней зоне интрузии после ее отвердения под воздействием собственных, выделившихся из этой же магмы горячих остаточных растворов, газов и остаточного расплава (серпентинит – змеевик).

5. Породы регионального метаморфизма образуются на участках глубокого погружения земной коры под воздействием всех агентов метаморфизма (глинистый сланец, слюдяной сланец, хлоритовый сланец, гнейс).

6. Породы динамометаморфизма образуются в верхних частях земной коры в зонах тектонических нарушений од воздействием стресса (тектоническая брекчия).

 

 5. Эффузивный магматизм. Типы изменения магмы. стр. 140

Эффузивный магматизм или вулканизм - это излияние на поверхность Земли лавы, выход газов или выброс обломочного материала взрывом газов.

В зависимости от количества газов, их состава и температуры происходит:

а) изменение лавы - эффузия (медленное выделение газов, Т°С - высокая);

б) взрывное извержение - эксплозия (быстрое выделение газов, вскипание, Т°С - высокая);

в) медленное вскипание магмы - экструзия (вязкая магма, Т°С - высокая).

Различают жидкие, твердые и газообразные продукты извержения вулканов.

1) Газообразные (летучие). Состав газов и их концентрация зависят от температуры и от типа земной коры, поэтому они могут меняться в пределах одного вулкана.

2) Жидкие вулканические продукты  представляют собой лаву, вышедшую  на поверхность.

Характер эффузивных извержений, форма и протяженность лавовых потоков определяется химическим составом, вязкостью, температурой, содержанием летучих веществ.

Наиболее распространены - базальтовые лавы, имеют температуру до 1100 – 1200 оС, низкую вязкость, V течения = 60 км/ч (образуют лавовые реки или покровы).

3) Твердые вулканические продукты  образуются при эксклюзивных  взрывных извержениях. При этом  образуются вулканические бомбы (застывшие выбросы жидкой лавы), размером 6 см. и более. Скопления  вулканических бомб - агломераты.

Лапикки (шарик) - размеры 1 - 5 см. более мелкие продукты выброса - вулканический песок, пепел и пыль. Последняя разносится на тысячи км.

Взрывы дробят и выбрасывают уже отвердевшие вулканические породы и распыляют жидкую лаву, образуя туфы, размеры которых от 1 - 2 долей мм.

4.3.Типы вулканов.

Существует 2 основных вида вулканов: центрального и линейного типа.

Вулканы центрального типа - конусообразные или куполообразные возвышенности, сложенные вулканическими извержениями, высотой несколько тысяч метров.

На вершинах чашеобразные углубления - кратеры, которые соединяются с магматическим очагом, который находится на глубине 80 км. и более в верхней мантии, через жерло. Выбрасываемые при извержении обломки и лава наращивают конус. К кратерам часто приурочены озера. При извержении образуются грязевые потоки, приводящие к катастрофическим разрушениям.

Кратер древнего вулкана, разрушенного в результате экзогенных процессов, внутри которого располагается несколько более молодых конусов, до 2 - 3 десятков км. в поперечнике, называется кальдерой.

Вулканы линейного или трещинного типа - имеют протяженные подводящие каналы

Как правило изливается базальтовая жидкая лава, образуя покровы. Вдоль трещин образуются валы разбрызгивания (лавы), плоские конусы, лавовые поля.

Если магма кислая, то образуются кислотные экструзивные валы и массивы.