Геохронологическая таблица. Минералы (каркасные силикаты)

 

Министерство образования и науки Республики Татарстан

Альметьевский Государственный нефтяной институт

 

 

Кафедра геологии

 

 

 

 

 

 

 

 

Контрольная работа по дисциплине

«Геология»

 

 

Вариант

 

 

 

 

 

 

 

                                                 Выполнил:

                                                                  

                    

                                                Проверил:

                                                      

 

 

 

 

 

 

 

Содержание:

 

1.Геохронологическая таблица………………….…………3

2.Минералы (каркасные силикаты)…………….………….7

Список литературы………………….…………………….20

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.Геохронологическая таблица

   Одной из важнейших задач геологии является реконструкция геологической истории Земли. Для выполнения этой задачи необходима информация о событиях и отложениях, которые имели место от момента образования Земли и до наших дней. Так была создана сначала стратиграфическая шкала (лат. «стратум» – слой, «графо» – описываю), в которой были показаны слоистые осадочные отложения от древних к молодым, а в 1881 г. на 2-м Международном геологическом конгрессе в г. Болонье (Италия) стратиграфическая шкала была совмещена с геохронологической, в которой уже были указаны временные рамки стратиграфических подразделений. После этого, на протяжении почти 120 лет геохронологическая шкала дополнялась и уточнялась и сейчас она выглядит следующим образом (табл.8).

   Наиболее крупным подразделением является эон, которых выделяется 3: 1) архейский (греч. «археос» – древнейший) – более 3,5-2,6 млрд. лет;

2) протерозойский (греч. «протерос» – первичный) – 2,6 млрд. лет - 570 млн. лет;

3) фанерозойский (греч. «фанерос» – явный) – 570 – 0 млн. лет. Эоны подразделяются на эры, а они в свою очередь на периоды и эпохи (см. геохронологическую шкалу).

   Фанерозойский эон подразделяется на эры: палеозойскую ( греч. «палеос» – древний, «зоо» - жизнь) (6 периодов); мезозойскую (греч. «мезос» – средний) ( 3 периода) и кайнозойскую (греч. «кайнос» – новый) (3 периода). 12 периодов названы по той местности, где они были впервые выделены и описаны – кембрий – древнее название полуострова Уэльс в Англии; ордовик и силур – по названию древних племен, живших также в Англии; девон – по графству Девоншир опять-таки в Англии; карбон – по

каменным углям; пермь  – по Пермской губернии в России и т.д. Геологические периоды обладают разной длительностью от 20 до 100 млн. лет. Что касается четвертичного периода или антропогена ( греч. «антропос» – человек), то он по длительности не превышает 1,8-2,0 млн. лет, но он еще не окончен.

   Следует обратить внимание на стратиграфическую шкалу, которая имеет дело с отложениями. В ней употребляются другие термины: эонотема (эон), эратема (эра), система (период), отдел (эпоха), ярус (век). Поэтому мы говорим, что в «в каменноугольный период формировались залежи каменного угля», но «каменноугольная система характеризуется распространением угленосных отложений». В первом случае речь идет о времени, во втором – об отложениях.

   Все подразделения геохронологической и стратиграфической шкал ранга периода-системы обозначаются по первой букве латинского наименования, например кембрий є, ордовик – О, силур – S, девон – D и т.д., а эпохи (отделы) – цифрами – 1,2,3, которые__ставятся справа от индекса внизу: нижняя юра J1, верхний мел – К2 и т.д. Каждый период (система) имеет свой цвет, которым и показывается на геологической карте. Эти цвета общепринятые и замене не подлежат.

   Геохронологическая шкала является важнейшим документом, удовлетворяющим последовательность и время геологических событий в истории Земли. Ее надо знать обязательно и поэтому шкалу необходимо выучить с первых же шагов изучения геологии.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Эон	Эра (продол. в  млн. лет)	Период (Система) (начало и продол. в  млн. лет)	Эпоха	Ин- декс	тип склад.	Органич. Мир
Фанерозой	Кайнозойская(Kz) 67	Четвертичный (Антропогенная) 1.5*\1.5*	Голоцен	Q4	Салаирская        Каледонская   Герцинская    Мезазойская                   Кайнозойская(апльпийская и океаническая)	Крупные форминеферы-нумулиты. В неогене  хоботные: слоны, мастодонты, динотерии; тигры, носороги, медведи, собаки, человекообразные обезьяны. Развитие насекомых, птиц. В четвертичном в связи с похолоданием на севере     - волосатый мамонт, шерстистый носорог. Появление человека.
			Поздний плейстоцен	Q3
			Средний плестоцен	Q2
			Ранний плейстоцен	Q1
		Неогеновый 25\23.5	Миоцен	N2
			Плиоцен	N1
		Полиогеновый Pg( P ) 67\42	Олигоцен	Pg3
			Эоцен	Pg2
			Полиоцен	Pg1
	Мезозийская(Mz) 163	Меловой Cr(K) 137\70	Поздний мел	Cr2		Из фауны широкое развитие получили  головоногие молюски- аммотиты, двустворчатые молюски, шестилучевые коралы, брахиподы. Развитие рептилий, особенно динозавров;плистозавры, ихтеозавры. Флора характеризуется  появлением голосемянных.Регрессия моря. В мелу развивается белемнитов, костистых рыб.
			Ранний мел	Cr1
		Юрский 195\58	Мальм	J3
			Доггер	J2
			Лейас	J1
		Триасовый 230\35	Поздняя	Т3
			Средняя	Т2
			Ранняя	Т1
	Палеозойская(Pz) 340	Пермский 285\55	Поздняя	Р2		Появляются скелетные организмы: археоциаты, триловиты, брахиоподы, губки, конодонтыю В ордовике макс. развития достигают  трилобиты, грапомиты; появляются четырех  лучевые кораллы, пелециподы и первые головоногие-эндоцеративы. В конце  ордовика наибольшее оледенение. В  девоне-плауновые, приметивные папоротники, первые семенные, первые кустарники и древесные леса. Из фауны насекомые: Пауки, многоножки, рыбы-кистеперые, Двоякодышашие, панцирные. В пермском: фораминиферы-фузолиниды, брахиподы, морские лилии.
			Ранняя	Р1
		Каменноугол. 350\75-65	Поздняя	С3
			Средняя	С2
			Ранняя	С1
		Девонский 410\60	Поздняя	D3
			Средняя	D2
			Ранняя	D1
		Силурийский 440\30	Поздняя	S2
			Ранняя	S1
		Ордовикский 500\60	Поздняя	О3
			Средняя	О2
			Ранняя	О1
		Кембрийский Cm( C ) 570\70	Поздняя	Cm3
			Средняя	Cm2
			Ранняя	Cm1
*по разным данным  от 600тыс. до 3.5 млн. лет
Эон	Эра	Период	Эпоха	Конец подразделений (в млн. лет)	Ин- декс	Тип склад.	Органич. Мир
Докембрий(Криптозой)	Протерозой  Pt(Pr)	Верхний (Рифей)	Венд (Юдомий, Эокембрий)	570	Pt3	Кеноранская                Раннекарельская    Готская Вильская                                 п                                                   и позднекарельская   байкальская	Здесь появляются слабометаморфизованные осадочные отложения, в том числе  образованные водраслями известняки, углеродистые, Железистые породы,  и  свидетельствовали  о широком развитии развитии бактерий  и простейших микро организмов. В рифее обилие отраслевых построек à несколько подразделений. В винедском периоде появляются радиолярии, губки, медузы, кольчатые  черви, членистоногие.
			Поздняя	680
			Средняя	1100
			Ранняя	1400
		Средний		1600	Pt2
		Ранний		1900	Pt1
	Архей A(Ar)	Поздняя		2500- 2700	А2		В это время t поверхности Земли превышать 100 градусов по Цельсию, Однако уже зародилась жизнь, и  происходили процессы осадконакапления. К концу большие пространства были охвачены гранитизацией и складчатостью  образовался массив с проконтенентльной корой. Это время прокариотов-бактерий и синезеленых водорослей уровень кислорода очень низок.
		Ранняя			А1

 

 

Таблица 1. Геохронологическая и стратиграфическая шкалы

 

 

 

2.Минералы

Классификация минералов

   Минералами называются твердые продукты, образовавшиеся в результате природных физико-химических реакций, происходящих в литосфере, обладающих определенными химическим составом, кристаллической структурой, имеющих поверхности раздела.

   Хотя минералов известно более 3000, не более чем 50 из них называются

главными породообразующими, имеющими наибольшее распространение в земной коре. Остальные минералы присутствуют лишь в виде примесей и называются акцессорными (акцесориус – лат., дополнительный). Среди минералов на основе структурных и химических признаков выделяется несколько основных классов.

1. Самородные элементы и интерметаллические соединения. В настоящее время известно около 30 элементов с самородном состоянии, подразделяющиеся на металлы (золото, платина, серебро, медь); полуметаллы (мышьяк, сурьма); неметаллы (сера, графит, алмаз).

2.Сульфиды и их аналоги. Шире всего развиты сернистые соединения – сульфиды, образующиеся из гидротермальных растворов: пирит FeS2; халькопирит CuFeS2; галенит PbS; сфалерит ZnS.

3. Галогениды представлены более, чем 100 минералами – солями

галогеноводородных кислот: HF, HCl, HВr, HI. Шире всего распространены хлориды Na, K и Mg: галит NaCl; сильвин KCl; карналит MgCl2⋅ KCl ⋅ 6H2O; фториды Ca, Na и Al, например, флюорит CaF2.

4. Оксиды и гидрооксиды широко распространены и насчитывают около 200 минералов оксидов и гидрооксидов металлов и реже – полуметаллов, составляющих по массе 5% литосферы. Особенно развит свободный кремнезем SiO2 – кварц и его многочисленные разновидности, опал SiO2⋅nН2О и другие, всегда тесно связанные с силикатами. В глубоких частях земной коры образуются оксиды Fe, Ti, Ta, Nb, Nb, Al, Cr, Sn, U и другие. В класс оксидов попадают важные рудные минералы: гематит Fe2O3, магнетит Fe2+Fe2 3+O4, пиролюзит MnO2, касситерит SnO2, рутилTiO2, хромит FeCr2O4, ильменит FeTiO3, уранинит UO2, а из гидрооксидов - брусит Mg (OH)2, гётит HFеO2, гидрогётит HFeO2 ⋅n H2O, гиббсит Al(OH)3.

5. Карбонаты. Содержание минералов класса карбонатов составляет в земной коре 1,5% по массе. Важное значение в структуре карбонатов имеют анионные группы [СО3]- 2, изолированные друг от друга катионами. К карбонатам относятся: кальцит СаСО3, доломит CaMg(CO3)2, сидерит FeCO3, магнезит MgCO3. Карбонат меди представлен малахитом Cu2(CO3)(OH)2; карбонат натрия - содой Na2[ CO3] ⋅10H2O. Ионы – хромофоры (красители) окрашивают карбонаты Cu в зеленые и синие цвета, U – в желтые, Fe – в коричневые, а другие карбонаты бесцветные. Некоторые карбонаты имеют органогенное происхождение, другие связаны с гидротермальными растворами, третьи – с минеральными источниками.

6. Сульфаты, хроматы, молибдаты и вольфраматы.

Сульфаты – это соли серной кислоты (H2SO4), входящие в состав 300 минералов и составляющие 0,1% по весу в земной коре. Главную роль в структуре сульфатов играет крупный анион [SO4]2-. Среди сульфатов шире всего распространены гипс CaSO4⋅ 2H2O, ангидрит CaSO4, барит BaSO4, мирабилит Na2SO4⋅ 10H2O, целестин SrSO4, алунит (K, Na) Аl3[SO4]2(OH)6.

Хроматы представляют собой соли ортохромовой кислоты (H2CrO4) и встречаются очень редко, например, в крокоите PbCrO4.

Молибдаты – это соли молибденовой кислоты (H2MoO4), образующиеся на поверхности, в зонах окисления рудных месторождений – вульфенит PbMoO4.

Вольфраматы – соли, соответственно, вольфрамовой кислоты (H2WO4) и к

промышленно важным минералам относятся вольфрамит (F,Mn) WO4 и шеелит CaWO4.

7. Фосфаты, арсенаты и ванадаты. Все эти минералы принадлежат солям

ортофосфорной (H3PO4), мышьяковой (H3AsO3) и ванадиевой (H3VO3) кислот. Хотя их распространенность в литосфере невелика – 0,7% по массе, всего этих минеральных видов насчитывается более 450. Наиболее характерным и устойчивым минералом фосфатов является апатит Ca5[PO4]3 (Fe,Cl,OH), а также монацит Ce[PO4]. К ванадатам относятся урановые слюдки, например тюямунит Ca(UO2)2[VO4]2 ⋅ 8 H2O, а к арсенатам редкий минерал миметезит Pb5[AsO4]3Cl. В большинстве случаев все эти минералы образуются в близповерхностных условиях, вследствие разложения органических остатков (фосфаты), окисления мышьяковых соединений (арсенаты) и рассеянного в осадочных породах ванадия (ванадаты). Только апатит связан с магматическими и метаморфическими породами.

8. Силикаты Класс силикатов содержит наиболее распространенные

породообразующие минералы, которые слагают 90% литосферы. Самым  важным элементом класса силикатов является четырехвалентный кремний, находящийся в окружении 4-х атомов кислорода, расположенных в вершинах тетраэдра (тетра – греч., четыре, гедра – грань). Эти кремнекислородные тетраэдры (КТ) [SiO4]4- представляют собой те элементарные структуры, из которых построены все силикаты. КТ имеет 4

свободные валентные связи. Именно за их счет и происходит присоединение  ионов Al, Fe, Mg, K, Ca, Na и других. КТ способны группироваться друг с другом, образуя сложные кремнекислородные кластеры (рис.1).

Островные силикаты содержат в себе изолированные КТ [SiO4]4- с присоединенными к ним различными ионами Типичными силикатами являются оливины (Mg,Fe)2 [SiO4], гранаты (Mg, Fe, Cа, Mn)3(Аl, Fe, Cr)2 [SiO4]3.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис.1 Строение кремнекислородного тетраэдра: а – единичный; б – соединенные в цепочку

 

   В цепочечных силикатах КТ соединяются в непрерывные цепочки. Наиболее типичными минералами этой группы являются пироксены, как ромбические – гиперстен (Mg,Fe)2[Si2O6], так и моноклинные – авгит (Ca,Na)(Mg,Fe2+, Al,Fe3+)[(Si,Al)2O6], диопсид Ca, Mg[Si2O6].

Если цепочки соединяются друг с другом, то образуются ленточные  силикаты, представителем которых являются широко распространенная роговая обманка (Ca,Na)2(Mg,Fe2+)4 (Al,Fe3+) (OH)2 [ (Al,Si)4O11]2.

Слоистые или листовые силикаты характеризуются структурой, в которой КТ соединены друг с другом в виде сплошного, непрерывного листа. К листовым силикатам принадлежат слюды: мусковит KАl2(OH)2[AlSi3O10], биотит K(Mg,Fe)3(OH,F)2[AlSi3O10], серицит. Слюды очень широко распространены в горных породах всех типов.

К листовым силикатам также относятся тальк Mg3(OH)2[ Si4O10], серпентин Mg6(OH)8[Si4O10] и хлорит. Эти минералы образуются в результате метаморфических процессов.

Важную группу листовых силикатов представляют весьма распространенные глинистые  минералы, образующиеся при выветривании различных горных, но особенно магматических и метаморфических пород. В эту группу входят: каолинит Al4(OH)8[Si4O10] и монтмориллонит (Mg3,Al2) [Si4O10] ⋅(OH)2 ⋅ nH2O, являющиеся одними из главных минералов в корах выветривания. К листовым силикатам относятся также гидрослюды, т.е. слюды с присоединенными к ним H2O,

ОН и распространенный минерал глауконит, имеющий сложную формулу и представляющий собой водный алюмосиликат Fe,K,Al.

 

 

Рис.2 Структуры кремнекислородных тетраэдров,

образующих различные  силикаты

 

 

Каркасные силикаты представляют собой одну из важнейших групп породообразующих минералов – полевых шпатов. Они составляют более 50% в земной коре. Полевые шпаты подразделяются на две группы: кальциево-натриевые или плагиоклазы и калиево-натриевые щелочные полевые шпаты. Плагиоклазы представляют собой непрерывный твердый раствор анортита (CaAl2Si2O8) и альбита (NaAlSi3O8) с полным гетеровалентным изоморфизмом. Плагиоклазы подразделяются на кислые,

средние и основные по содержанию в них анортита, при этом количество анортита (в %) определяет номер плагиоклаза.

Кислые: Альбит 0-10% An; олигоклаз 10-30% An

Средние: Андезин 30-50% An;

Основные: Лабрадор 50-70% An; битовнит 70-90% An; анортит 90-100% An

   Плагиоклазы очень широко распространены в магматических и метаморфических породах.

   Среди калиевых полевых шпатов различают 4 типа: существенно калиевые – санидин, ортоклаз, микроклин; натриево-калиевые –анортоклаз.

   К группе каркасных силикатов относятся фельдшпатоиды – минералы,