Шпаргалка по "Геологии"

1. Предмет, цель и задачи геологии.

 

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. 
 

2. Связь инженерной геологии с другими науками и ее практическое применение.Дисциплины в составе геологии: минералогия, петрография, динамическая геология, историческая геология, гидрогеология и геоморфология.

 

Современная геология тесно связана с очень  большим числом других наук, главным  образом наук о Земле. Именно поэтому трудно установить точные границы геологии как науки и определить однозначно её предмет. Широкое применение при геологических исследованиях физических и химических методов способствовало бурному развитию таких пограничных дисциплин, как физика Земли и геохимия. Физика Земли изучает физические свойства Земли и её оболочек, а также происходящие в этих оболочках геологические процессы. Геохимия рассматривает химический состав Земли и законы распространения и миграций в ней химических элементов. Геология не может обойтись без применения методов и выводов этих наук.  Тесная связь объединяет геологию с геодезией и с комплексом физико-географических наук (геоморфологией, климатологией, гидрологией, океанологией, гляциологией и др.), в задачи которых входит изучение рельефа земной поверхности, вод суши и мирового океана, климатов Земли и других вопросов, касающихся строения, состава и развития географической оболочки. Для полного понимания истории Земли необходимо знать её начальное состояние; такой вопрос решает планетная космогония, т. е. раздел астрономии, изучающий проблему образования планет. В вопросах происхождения и развития органической жизни на Земле геология взаимосвязана с биологическими науками и прежде всего с палеонтологией. Знание биологических и биохимических процессов необходимо геологу для выяснения путей образования ряда горных пород и полезных ископаемых (нефти, угля и др.). Таким образом, весь комплекс наук, изучающих Землю, характеризуется многосторонней связью и взаимодействием. Геология использует данные этих наук для решения общих проблем развития планеты. Это позволяет некоторым исследователям отводить геологии ведущее место среди наук о Земле или даже понимать под геологией весь комплекс наук о Земле.

 

Минералогия— раздел геологии, изучающий минералы, вопросы их генезиса, квалификации. Изучением пород, образованных в процессах, связанных с атмосферой,  биосферой и гидросферой Земли, занимается литология. Эти породы не совсем точно называются ещё осадочными горными породами. Многолетнемёрзлые горные породы приобретают ряд характерных свойств и особенностей, изучением которых занимается геокриология.

Петрография — раздел геологии, изучающий магматические и метаморфические породы преимущественно с описательной стороны — их генезис, состав, текстурно-структурные особенности, а также классификацию.

Историческая геология — отрасль геологии, изучающая данные о последовательности важнейших событий в истории Земли. Все геологические науки в той или иной степени имеют исторический характер, рассматривают существующие образования в историческом аспекте и занимаются в первую очередь выяснением истории формирования современных структур. История Земли делится на два крупнейших этапа — эона, по появлению организмов с твёрдыми частями, оставляющих следы в осадочных породах и позволяющих по данным палеонтологии провести определение относительного геологического возраста. С появлением ископаемых на Земле начался фанерозой — время открытой жизни, а до этого был криптозой или докембрий — время скрытой жизни. Геология докембриявыделяется в особую дисциплину, так как занимается изучением специфических, часто сильно и многократно метаморфизованных комплексов и имеет особые методы исследования.

Гидрогеология— раздел геологии, изучающий подземные воды.

Динамическая геология— отрасль геологии, изучающая процессы, происходящие в недрах и на поверхности Земли.

Геоморфология — наука орельефе, его внешнем облике, происхождении, истории развития, современной динамике и закономерностях географического распространения.

3 Геотектоника и краткая характеристика  строения Земли: форма Земли,  атмосфера, гидросфера, биосфера, ядро, мантия, земная кора, литосфера

 

Геотектоника — раздел геологии, наука о строении, движениях и деформациях литосферы, о её развитии в связи с развитием Земли в целом. Геотектоника составляет теоретическую сердцевину всей геологии

Строение  Земли и поверхность Земли  таковы, что её форма близка к  вытянутому эллипсоиду — это шарообразная форма с утолщениями на экваторе — и отличается от него на величину до 100 метров. Земля, подобно трём другим планеты земной группы, имеет слоистое внутреннее строение. Она представляет собой металлическое ядро, окруженное твёрдыми силикатными оболочками (крайне вязкой мантией и земной корой). Внешняя часть металлического ядра жидкая, а внутренняя — твёрдая. Ядро состоит из железно-никелевого сплава с примесью других элементов. Земная кора — это верхняя часть твёрдой оболочки. Толщина земной коры колеблется в пределах от 6 км под океаном, до 30—50 км на континентах. В строении Земли различают два вида земной коры — континентальная земная кора и океаническая земная кора. Континентальная земная кора имеет три геологических слоя: осадочный чехол, гранитный и базальтовый. Океаническая земная кора представлена в большей степени породами основного состава, плюс осадочный чехол. Крайне вязкая мантия — это силикатная оболочка планеты, сложенная в основном породами, состоящими из силикатов магния, железа, кальция и т.д. Земля имеет 6 оболочек: атмосферу, гидросферу, биосферу, литосферу, пиросферу и центросферу.Атмосфера - внешняя газовая оболочка Земли. Ее нижняя граница проходит по литосфере и гидросфере, а верхняя - на высоте 1000 км. Гидросфера занимает 71% поверхности Земли. Биосфера, или сфера жизни, сливается с атмосферой, гидросферой и литосферой. Ее верхняя граница достигает верхних слоев тропосферы, нижняя - проходит по дну океанских впадин. Литосфера - каменная оболочка Земли

 

4 Тепловой режим земной коры: температурные  зоны, геотермический градиент и  геотермическая сту-

пень.

 

Под геотермикой понимается наука, изучающая тепловое состояние земной коры и Земли в целом, его зависимость от геологического строения, состава горных пород, магматических процессов и целого ряда других факторов. При рассмотрении теплового режима Земли в земной коре выделяются три температурные зоны: I – зона сезонных колебаний температуры. II – зона постоянной температуры III – зона возрастающей температуры. Геотермический градиент— физическая величина, описывающая прирост температуры горных пород в °С на определенном участке земной толщи. Математически выражается изменением температуры, приходящимся на единицу глубины.

Геотермическая ступень, увеличение глубины в земной коре (в метрах), соответствующее повышению температуры горных пород на 1°С. В среднем Г. с. равна 30—40м; в кристаллических породах в несколько раз больше (до 120—200м), чем в осадочных.

 

5. Геохронология развития Земли: абсолютный и относительный возрасты, стратиграфический, палеонтологический и радиоактивный методы определения возраста пород, геохронологическая шкала, условныеб обозначения возраста

 

Геохронология - учение о геологическом времени, о хронологической последовательности геологических событий на основе установления хронологических (временных) взаимоотношений между слоями горных пород. В геохронологии выделяют относительное и абсолютное летоисчисление.  Относительная геохронология определяет, какие горные породы древнее, какие моложе. Геологические события запечатлеваются в горных породах. Раздел геологии, изучающий слои земной коры, их взаимное расположение и последовательность возникновения, называется стратиграфией(от греч. «stratum» - слой). Из стратиграфического анализа вытекает стратиграфический метод относительной геохронологии. В его задачу входят расчленение осадочных и вулканогенных пород на отдельные слои или пачки, определение содержащихся в них остатков ископаемой фауны и флоры, установление возраста слоев или пачек, сопоставление выделенных слоев в одном разрезе с соседними, составление сводного разреза отложений региона, а также разработка региональных стратиграфических шкал и создание единой стратиграфической и геохронологической шкалы. Основным методом определения относительного возраста осадочных пород является палеонтологический. В основе этого метода лежит закон о необратимости эволюции органического мира, согласно которому в толщах горных пород последовательно сменяют друг друга неповторяющиеся комплексы ископаемых организмов. Зародившись на самых ранних этапах геологической истории, органическая жизнь на Земле с течением времени развивалась и изменялась. Для различных отрезков истории характерны свои формы органической жизни, отличные от предшествующих и последующих. Важную роль в этом методе играют те группы организмов, которые существовали в течение короткого времени и были распространены во всех морях и океанах или на многих континентах. Такие роды и виды организмов оказались своеобразными реперами в геологической истории и получили название руководящих ископаемых. Руководящими формами ископаемых организмов в континентальных отложениях являются скелеты динозавров или их фрагменты, скелеты птиц, хоботных, приматов, лошадей и следы их жизнедеятельности, а также остатки растений. Среди морских организмов руководящими являются граптолиты, трилобиты, брахиоподы и др.Абсолютное летоисчисление устанавливает возраст горных пород в астрономических единицах (годах). Главными методами абсолютной геохронологии являются радиогеохронологические методы, основанные на явлении радиоактивного распада элементов, находящихся в горных породах или минералах. Радиоактивные изотопы в малых количествах входят в кристаллическую решетку многих минералов.  На основе методов относительной и абсолютной геохронологии были созданы совмещенные стратиграфическая и геохронологическая шкалы. Первая применяется для обозначения на карте комплексов горных пород, сформировавшихся за определенный промежуток времени; во второй указаны временные рамки стратиграфических подразделений, т. е. каждому стратиграфическому подразделению соответствует геохронологическое подразделение 

 

6 Понятие о минералах:  происхождение, структура, морфологические  особенности, химический состав

 

Минералы- природные химические соединения или самородные элементы, которые являются продуктами физико-химических процессов, протекающих в земной коре или на ее поверхности. Минералогия -наука, изучающая минералы, их происхождение (генезис), строение, состав и свойства. Минералы образуются при сложных физико-химических процессах, протекающих в недрах земной коры или на ее поверхности. По генезису выделяют минералы: эндогенные. Это минералы магматического происхождения. Они образуются в глубине земной коры при остывании и кристаллизации магмы. Экзогенные — Это минералы осадочного происхождения,  образованные в результате сложных процессов на поверхности земной коры или в ее верхней части. Структура большинства минералов - кристаллическая. Минералы с такой структурой имеют форму правильных многогранников - кристаллов и являются анизотропными (неравносвойственными) телами (алмаз С). Для минералов с аморфной структурой характерны неправильная внешняя форма натечного вида и изотропные свойства Химический  состав минералов выражается формулой. Для минералов в кристаллическом состоянии формула показывает количественные соотношения элементов, характер их взаимной связи в пространственной решетке (кварцSiO2). У аморфных минералов формула выражает только количественное соотношение элементов.

 

7 Физические свойства  минералов: цвет, цвет черты, блеск,  спайность, излом, твердость, иризация, органолептические свойства, магнитность, реакция с НСl , взаимодействие с Н2О, габитус.

 

Для визуального определения  минералов используют диагностические  признаки. Они основаны на физических, некоторых химических свойствах  и морфологии минералов. Цвет минерала определяется его химическим составом, структурой, механическими примесями и химическими примесями элементовCr,V,Ni,Mn,Fe,Al,Ni,Co,Cu и др. Условно по цвету выделяют минералы:светлые, темные и бесцветные. Цвет черты минерала отражает его цвет в порошке. Он может соответствовать цвету самого минерала или значительно отличаться от него. Окраска черты более постоянна, чем цвет самого минерала. Блеск минерала-способность преломлять и отражать в различной степени интенсивности свет от своей поверхности. Различают минералы с металлическим и неметаллическим (алмазный, стеклянный, перламутровый, шелковистый, жирный и матовый) блесками.

Спайность минерала характеризует его способность раскалываться при ударе или расщепляться с образованием гладких плоскостей по определенным кристаллографическим направлениям. Раскол происходит по направлениям кристаллической решетки с наиболее слабыми связями. По легкости раскалывания и характеру поверхностей различают следующие виды спайности минералов:весьма совершенная,совершенная, средняя, несовершенная и весьма несовершенная. Излом минерала- вид поверхности, которая образуется при расколе минерала. Поверхности излома - неправильные, не имеют ориентировки по направлениям. Различают следующие виды изломов:неровный, раковистый, занозистый и землистый Твердость минерала определяется его способностью сопротивляться внешнему механическому воздействию (царапанью, вдавливанию).  Взаимодействие минерала с соляной кислотой НС1. Реакция минералов-карбонатов с соляной кислотой сопровождается выделением углекислого газа СО2 с различной интенсивностью. Например: кальцит (СаСО2) реагирует с соляной кислотой бурно, с выделением углекислого газа в виде пузырьков, а доломит (СаMgСО2) – только в виде порошка. Взаимодействие минерала с водой Н2О.Глинистые минералы (каолинит) при увлажнении приобретают пластичные свойства. Также различают минералы легкорастворимые в воде (галит), слаборастворимые (кальцит) и нерастворимые (пирит).

Магнитность минерала характеризуется способностью минерала отклонять стрелку компаса. Это свойство характерно для минералов, содержащих кобальт Co, никель Ni, железо Fe(магнетит).Морфология минерала определяется габитусом -внешней формой кристаллов минерала. Этот признак характерен только для минералов, находящихся в природных условиях в виде кристаллов. По габитусу можно выделить минералы следующих форм:изометрические– октаэдр, куб (магнетит, пирит);удлиненные в одном направлении- призматические, столбчатые, игольчатые, лучистые (кварц, роговая обманка);вытянутые в двух направлениях- таблитчатые, пластинчатые, листоватые, чешуйчатые (биотит, тальк).

 

8 Классификация минералов

 

Классификация минералов основана на разделении их по химическому составу и структурным (кристаллохимическим) связям. Основные породообразующие и некоторые рудные минералы, которые изучаются в программе этого курса, входят в следующие классы:

Cамородные элементы.- минералы состоят из одного химического элемента (алмаз С);

Окислы - минералы-соединения кислорода (О)с различными элементами (кварц SiO2);

Гидроокислы- минералы состоят из соединения гидроксильной группы (ОН)с различными элементами (лимонит Fe2O3nH2O);

Сульфиды– минералы, состоящие из соединения различных элементов с серой S(пиритFeS2);

Сульфаты - минералы, представленные солями серной кислоты SO4 (гипс CaSO42H2O);

Галоиды- минералы - соли галоидноводородных кислот (галит NaCl);

Карбонаты- минералы с анионной группой [СO3]-2в структуре (кальцит CaCO3);

Силикаты– минералы сложного химического состава. Основой кристаллической решетки силикатов является кремнекислородный тетраэдр [SiO4]-4.Сочетания тетраэдров определяют внутреннюю структуру силикатов. По структуре выделяют:островные(оливин),цепочечные– одна цепь (авгит),ленточные– двойная цепь (роговая обманка),листовые- слой (биотит),каркасные(полевые шпаты).

 

9 Характеристика основных  породообразующих минералов

 

Породообразующие  минералы- это природные физико-химические соединения , образующихся при эндогенных и экзогенных процессах. Классифицируются минералы по нескольким параметрам: генезису, по форме кристалла и др. Наиболее употребляемой является классификация по химическому составу. 1)самородные элементы(алмаз, графит, золото, медь, сера, гравий); 2)сульфиды (пирит, антимонит, галенит); 3)галоиды(галит, криолит, сильвин); 4) окислы и гидроокислы(кварц, опал, лимонит); 5) карбонаты, бораты, нитраты(кальцит, доломит, лазурит); 6) сульфаты(гипс, ангидрид); 7)фосфаты(апатит); 8) силикаты(тальк, хлорит). Для определения наименования породообразующих минералов необходимо определить их химический состав, т.е. химическую формулу, а значит его наименование.