Лекция по геологии

1

Геология – это наука о  строении Земли, ее происхождении и  развитии, основанная на изучении горных пород и земной коры в целом  всеми доступными методами с привлечением данных астрономии, астрофизики, физики, химии, биологии и других наук. 
 
Основным объектом изучения геологии является литосфера (литос – камень), представляющая твердую наружную оболочку Земли. Главными объектами изучения геологии являются минералы, горные породы, геологические тела, вымершие организмы (окаменелости), газовые и жидкие среды, физические поля. 
 
Предметом геологии является пространственно-временные модели развития геологических процессов.

2Земля имеет форму сплюснутого по полюсам шара. Радиус полярный = 6356.78км

Радиус экваториальный = 6378.56км. Площадь  земного геоида=

Геоид - фигура сложной формы, образованная поверхностью уровня вод Мирового океана, продолженной под материками. Эта поверхность во всех точках перпендикулярна (нормальна) вектору силы тяжести. Отвес направлен перпендикулярно поверхности геоида, а не к центру Земли! Это связано с тем, что плотность Земли распределена неравномерно.

Площадь земного геоида= 510 млн квкм. объем = 61.082 млрд кубкм 

3

Показатели	Атмосфера	Гидросфера	Литосфера	Мантия	Ядро Земли
Глубина     (толщина),  км	1000—3000 средняя 2000	Средняя  для океана 3,8. Максимум 11,022 (по др. данным, 11,034)	Средняя ок.17, континенты в  среднем 35 (до 70), под океанами      5—7	До    2900	2900—6371
Объем, 1018 м 3	1320	1,4	10,2	896,6	175,2
Плотность, г/см3	У поверхности Земли 10-3 на вы- соте 750 км —10-16	0,99—,03	2,7—3,32	3,32-  5,68	9,43—17,20
Масса, 1021г	5,15—5,9	1455,8	5*104	405*104	188*104
Процент от  общей  массы Земли	Около 10-6	0,02	0,48	67,2	32,3

4

Земная кора — верхняя часть литосферы. В масштабах всего земного шара её можно сравнить с тончайшей плёнкой — столь незначительна её мощность. Но даже эту самую верхнюю оболочку планеты мы знаем не очень хорошо. Как же можно узнать о строении земной коры, если даже самые глубокие скважины, пробуренные в коре, не выходят за первый десяток километров? На, помощь учёным приходит сейсмолокация. Расшифровывая скорость прохождения сейсмических волн через разные среды, можно получить данные о плотности земных слоёв, сделать вывод об их составе. Под континентами и океаническими впадинами строение земной коры различно.

ОКЕАНИЧЕСКАЯ  КОРА

Океаническая земная кора более  тонкая (5—7 км), чем континентальная, и состоит из двух слоёв — нижнего  базальтового и верхнего осадочного. Ниже базальтового слоя находится поверхность Мохо и верхняя мантия. Рельеф дна океанов очень сложен. Среди разнообразных форм рельефа особенно выделяются огромные срединно-океанические хребты. В этих местах происходит зарождение молодой базальтовой океанической коры из вещества мантии. Через глубинный разлом, проходящий вдоль вершин по центру хребта — рифт, магма выходит на поверхность, растекаясь в разные стороны в виде лавовых подводных потоков, постоянно раздвигая в разные стороны стенки рифтового ущелья. Этот процесс называется спредингом.

Срединно-океанические хребты возвышаются  над дном океанов на несколько  километров, а их протяженность достигает 80 тыс. км. Хребты рассекаются параллельными  поперечными разломами. Их называют трансформными. Рифтовые зоны — самые неспокойные сейсмические зоны Земли. Базальтовый слой перекрывают толщи морских осадочных отложений — илов, глин разного состава.

КОНТИНЕНТАЛЬНАЯ КОРА

Континентальная земная кора занимает меньшую площадь (около 40% поверхности  Земли - прим. от geoglobus.ru), но имеет более сложное строение и гораздо большую мощность. Под высокими горами её толщина измеряется 60—70 километрами. Строение коры континентального типа трёхчленное — базальтовый, гранитный и осадочный слои. Гранитный слой выходит на поверхность на участках, именуемых щитами. Например, Балтийский щит, часть которого занимает Кольский полуостров, сложен породами гранитного состава. Именно здесь велось глубокое бурение, и Кольская сверхглубокая скважина достигла отметки 12 км. Но попытки пробурить весь гранитный слой насквозь оказались неудачными.

Шельф — подводная окраина материка — также имеет континентальную  кору. То же относится и к крупным  островам — Новой Зеландии, островам Калимантан, Сулавеси, Новая Гвинея, Гренландия, Сахалин, Мадагаскар и другим. Окраинные моря и внутренние моря, такие как Средиземное, Чёрное, Азовское, расположены на коре континентального типа.

Говорить о базальтовом и  гранитном слоях континентальной  коры можно лишь условно. Имеется  в виду, что скорость прохождения сейсмических волн в этих слоях сходна со скоростью прохождения их в породах базальтового и гранитного состава. Граница гранитного и базальтового слоев выделяется не очень чётко и изменяется по глубине. Базальтовый слой граничит с поверхностью Мохо. Верхний осадочный слой меняет свою толщину в зависимости от рельефа поверхности. Так, в горных районах он тонкий или вообще отсутствует, так как внешние силы Земли перемещают рыхлый материал вниз по склонам - прим. от geoglobus.ru. Зато в предгорьях, на равнинах, в котловинах и впадинах он достигает значительных мощностей. Например, в Прикаспийской низменности, которая испытывает погружение, осадочный слой достигает 22 км.

 

 

 

 

5Геохронологическая таблица

Эра	Период	Эпоха	Продол- житель- ность, млн. лет	Время от начала периода  до наших дней, млн. лет	Геологические условия
Кайнозой (время млекопитающих)	Четвертичный	Современная	0,011	0,011	Конец последнего ледникового периода. Климат теплый
		Плейстоцен	1	1	Повторные оледенения. Четыре ледниковых периода
	Третичный	Плиоцен	12	13	Продолжается поднятие гор на западе Северной Америки. Вулканическая активность
		Миоцен	13	25	Образовались Сиерры и Каскадные  горы. Вулканическая активность на северо-западе США. Климат прохладный
		Олигоцен	11	30	Материки низменные. Климат теплый
		Эоцен	22	58	Горы размыты. Внутриконтинентальные  моря отсутствуют. Климат теплый
		Палеоцен	5	63
Альпийское горообразование (незначительное уничтожение ископаемых)
Мезозой (время пресмыкающихся)	Мел		72	135	В конце периода образуются Анды, Альпы, Гималаи, Скалистые горы. До этого  внутриконтинентальные моря и болота. Отложение писчего мела, глинистых  сланцев
	Юра		46	181	Материки довольно возвышенные. Мелководные моря покрывают некоторую часть Европы и запад США
	Триас		49	230	Материки приподняты над уровнем  моря. Интенсивное развитие условий  аридного климата. Широкое распространение  континентальных отложений
Герцинское горообразование (некоторое уничтожение ископаемых)
Палеозой (эра древней жизни)	Пермь		50	280	Материки приподняты. Образовались Аппалачские горы. Усиливается засушливость. Оледенение в южном полушарии
	Верхний и средний карбон		40	320	Материки сначала низменные. Обширные болота, в которых образовался уголь
	Нижний карбон		25	345	Климат вначале теплый и влажный, позднее в связи с поднятием  суши - более прохладный
	Девон		60	405	Внутриконтинентальные моря небольшого размера. Поднятие суши; развитие аридного климата. Оледенение
	Силур		20	425	Обширные внутриконтинентальные  моря. Низменные местности становятся все более засушливыми по мере поднятия суши
	Ордовик		75	500	Значительное погружение суши. Климат теплый, даже в Арктике
	Кембрий		100	600	Материки низменные, климат умеренный. Самые древние породы с обильными  ископаемыми
Второе великое горообразование (значительное уничтожение ископаемых)
Протерозой			1000	1600	Интенсивный процесс осадкообразования. Позднее - вулканическая активность. Эрозия на обширных площадях. Многократные оледенения
Первое великое горообразование (значительное уничтожение ископаемых)
Архей			2000	3600

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6Геохронология(от гео и хронология), геологическое летосчисление, учение о хронологической последовательности формирования и возрасте горных пород, слагающих земную кору. Различают относительную и абсолютную (или ядерную) геохронологию. Относительная геохронология заключается в определении относительного возраста горных пород, который даёт представление о том, какие отложения в земной коре являются более молодыми и какие более древними, без оценки длительности времени, протекшего с момента их образования. Абсолютная геохронология устанавливает т. н. абсолютный возраст горных пород, т. е. возраст, выраженный в единицах времени, обычно в миллионах лет.

Относительная геохронология -для определения относительного возраста слоистых осадочных и пирокластических пород, а также вулканических пород (лав) широко применяется принцип последовательности напластования [т. н. закон Стенсена (Стено)]. Согласно этому принципу, каждый вышележащий пласт (при ненарушенной последовательности залегания слоистых горных пород) моложе нижележащего. Относительный возраст интрузивных пород и других неслоистых геологических образований определяется по соотношению с толщами слоистых горных пород. Послойное расчленение геологического разреза, т. е. установление последовательности напластования слагающих его пород, составляет стратиграфию данного района. Для сравнения стратиграфии удалённых друг от друга территорий (районов, стран, материков) и установления в них толщ близкого возраста используется палеонтологический метод, основанный на изучении захороненных в пластах горных пород окаменевших остатков вымерших животных и растений (морских раковин, отпечатков листьев и т.д.). Сопоставление окаменелостей различных пластов позволило установить процесс необратимого развития органического мира и выделить в геологической истории Земли ряд этапов со свойственным каждому из них комплексом животных и растений. Исходя из этого, сходство флоры и фауны в пластах осадочных пород может свидетельствовать об одновременности образования этих пластов, т. е. об их одновозрастности.

В результате трудов нескольких поколений  геологов была установлена общая последовательность накопления слоев земной коры, получившая название стратиграфической шкалы. Верхняя часть её (фанерозой) составлена при помощи палеонтологического метода с большой тщательностью. Для нижележащего отрезка шкалы (докембрий), соответствующего огромной по мощности толще пород, палеонтологический метод имеет ограниченное применение из-за плохой сохранности или отсутствия окаменелостей. Вследствие этого нижняя - докембрийская - часть стратиграфической шкалы расчленена менее детально. По степени метаморфизма горных пород и др. признакам докембрий делится на архей (или археозой) и протерозой. Верхняя - фанерозойская - часть шкалы делится на три группы (или эратемы): палеозойскую, мезозойскую и кайнозойскую. Каждая группа делится на системы (всего в фанерозое 12 систем). Каждая система подразделяется на 2-3 отдела; последние в свою очередь делятся на ярусы и подчинённые им зоны. Как системы, так и многие ярусы могут быть прослежены на всех континентах, но большая часть зон имеет только местное значение. Наикрупнейшим подразделением шкалы, объединяющим несколько групп, служит эонотема (например, палеозойская, мезозойская и кайнозойская группы объединяются в фанерозойскую эонотему, или фанерозой). Стратиграфическая шкала является основой для создания соответствующей ей геохронологической шкалы, которая отражает последовательность отрезков времени, в течение которых формировались те или иные толщи пород. Каждому подразделению стратиграфической шкалы отвечают определённые подразделения геохронологической шкалы. Так, время, в течение которого отложились породы любой из систем, носит название периода. Отделам, ярусам и зонам отвечают промежутки времени, которые называются соответственно эпоха, век, время; группам соответствуют эры. Крупнейшему стратиграфическому подразделению - эонотеме - отвечает хронологический термин - эон. Существуют два эона - докембрийский, или криптозойский, и фанерозойский. Продолжительность более древнего - докембрийского эона составляет около 5/6 всей геологической истории Земли. Каждый из периодов фанерозойского эона, за исключением последнего - антропогенового (четвертичного), охватывает примерно равновеликие интервалы времени. Антропогеновая система, соответствующая времени существования человека, намного короче. Расчленение антропогена проводится, в отличие от других периодов, по фауне наземных млекопитающих, которая эволюционирует гораздо быстрее, чем морская фауна (в составе последней за время антропогена не произошло принципиальных изменений), а также на основе изучения ледниковых отложений, характеризующих эпохи всеобщего похолодания.

Абсолютная геохронология- в начале 20 в. П. Кюри во Франции и Э. Резерфорд в Великобритании предложили использовать радиоактивный распад химических элементов для определения абсолютного возраста горных пород и минералов. Измерение возраста производится по содержанию продуктов радиоактивного распада в минералах.

В 1907 по инициативе Э. Резерфорда Б. Болтвуд  в Канаде определил возраст ряда радиоактивных минералов по накоплению в них свинца. В СССР инициатором радиологических исследований был В. И. Вернадский. Его начинания продолжили В. Г. Хлопин, И. Е. Старик, Э. К. Герлинг. В 1937 была создана Комиссия по определению абсолютного возраста геологических формаций.Цифры, полученные в результате первых определений абсолютного возраста пород, позволили английскому геологу А. Холмсу в 1938 предложить первую геохронологическую шкалу фанерозоя. Эта шкала неоднократно уточнялась и перерабатывалась.

Методы  определения абсолютного возраста. Накопление продуктов радиоактивного распада в течение времени, положенное в основу определений абсолютного возраста

Свинцовый метод основан на исследованиях  радиогенного свинца в минералах (уранините, монаците, цирконе, ортите). Он является наиболее достоверным, поскольку решение задачи о возрасте урано-ториевого минерала достигается по трем независимым уравнениям:

Аргоновый метод. Основан на радиогенном накоплении аргона в калиевых минералах.

Стронциевый метод, основанный на радиоактивном  распаде 87Rb и превращении его в 87Sr,

Для оценки возраста геологических объектов в пределах 60000 лет огромное значение приобрёл радиоуглеродный метод, основанный на том, что в атмосфере Земли  под воздействием космических лучей  за счёт обильного азота идёт ядерная  реакция 14N + n= 14С + Р; вместе с тем 14С радиоактивен и имеет период полураспада более 5700 лет. В атмосфере установилось равновесие между синтезом и распадом этого изотопа, вследствие чего содержание 14С в воздухе постоянно. Растения и животные при их жизни всё время обмениваются углеродом с атмосферой. Измеряя содержание 14С с помощью высокочувствительной радиометрической аппаратуры, можно установить возраст органических остатков. Возраст Земли — время, которое прошло с момента образования Земли как самостоятельной планеты. Согласно современным научным данным возраст Земли составляет 4,54 миллиардов лет (4,54·10⁹ лет ± 1 %).

7Складки

Складкой называется волнообразный  изгиб слоя, без разрыва его  сплошности.

Рис. 1. Сопряжённые складки

Элементы складки

Элементы складки лучше всего  представить в виде рисунка (рис. 1).  
1 - Крыло. 2 - Замок. 3 - Ядро. 4 - Осевая поверхность. 5 - Шарнир. .

текстовые определения