Учебно-методическое пособие «ОСНОВЫ ГЕОЛОГИИ» для учащихся дистанционной формы обучения по специальности 0705000 «Подземная разработка месторождений полезных ископаемых»

Министерство образования и науки Республики Казахстан

Риддерский аграрно-технический колледж

Дистанционное обучение

Зейнешова З.А.

Основы геологии

Учебно-методическое пособие для учащихся дистанционной формы обучения по специальности 0705000

«Подземная разработка месторождений полезных ископаемых»

Риддер

2011

Зейнешова З.А. Основы геологии: Учебно-методическое пособие для учащихся дистанционной формы обучения по специальности 0705000 «Подземная разработка месторождений полезных ископаемых»/ Издательство РАТК. – Риддер, 2011. –     с.

Данное учебно-методическое пособие предназначено для учащихся РАТК, специальности 0705000 «Подземная разработка месторождений полезных ископаемых»  с использованием дистанционных образовательных технологий.

Утверждено на заседании предметно-цикловой комиссии горно-металлургических дисциплин

Риддерский аграрно-технический колледж

Риддер, ул. Островского, 65.

Содержание

Методические рекомендации по изучению дисциплины

1.     Лекция № 1 «                                    »                                                        с.4

1.1.  

1.2.  

1.3.  

1.4.  

1.5.  

1.6.  

1.7.  

2.     Лекция № 2 «            »                                                                           с.18

2.1.  

2.2.  

2.3.  

2.4.  

3.     Лекция № 3 «              »                                                                          с.23

3.1.  

3.2.  

3.3.  

3.4.  

3.5.  

4.     Глоссарий                                                                                          с.27

5.     Лабораторно-практические занятия                                                   с.28

6.     Задания на закрепление                                                                      с.36

7.     Контрольная работа для самопроверки                                              с.38

8.     Заключение                                                                                        с.39

9.     Список литературы                                                                            с.40

I.                 РАБОЧАЯ ПРОГРАММА.

1.    Цели и задачи дисциплины.

Задачи изучения дисциплины:

1.                         получение теоретических знаний о геологических науках – как обширной области знаний о нашей планете, её строении и развитии.

2.                         формирование знаний и представлений о процессах образования полезных ископаемых и условиях их размещения в слоях Земли.

3.                         приобретение устойчивых знаний о минералах, горных породах и месторождениях полезных ископаемых.

В результате изучения дисциплины учащийся

                   должен иметь представление:

- о роли геологической науки в развитии экономики страны;

- о геологических явлениях и процессах происходящих в природе;

- о горных породах, минералах, рудах, их составляющих.

                   должен знать:

1.     геологические процессы образования минералов в природе.

2.     физические свойства минералов, физико-механические свойства руд и горных пород.

3.     формы и элементы залегания рудных масс.

4.     морфологию минералов и минеральных агрегатов.

5.     порядка 100 различных минералов.

                          должен уметь:

- работать с геологическими картами.

- работать с образцами минералов и горных пород.

- работать с определителем минералов.

2. Методика написания контрольной работы.

 Объем контрольной работы по основам экономики от 12 до 16 страниц формата А4.

 Перед выполнением работы необходимо последовательно изучить предмет по рекомендуемым учебникам. Определите номера вопросов в соответствии с вариантом: предпоследняя цифра зачетки или шифра – определяется номер вопроса по вертикали, последняя – по горизонтали.

 Контрольная работа должна быть написана грамотно, четко, разборчиво, с выделением абзацев, страницы нумеруются, оставляются поля, интервал между строками. Изложение должно быть продуманным и аргументированным.

  Контрольная работа выполняется шрифтом Times New Roman. Параметры страницы: вверху – 20 мм, слева – 30 мм., справа – 10 мм, снизу – 20 мм.

 Страницы должны быть пронумерованы, необходимо соблюдать определенный интервал между строками, расстояние между основаниями строк 10 мм. Абзац -15-17 мм. Номер листа – в правом верхнем углу без точки 10×10

     На первой странице указывается вариант контрольной работы, название вопросов.  Все вопросы контрольной работы в тексте выделяются, вопрос начинать с новой страницы.  По окончании ответов на все вопросы указывается перечень используемой литературы.

Выполненная контрольная работа направляется на электронный адрес DoRatk@mail.ru

   Получив проверенную работу, необходимо ознакомиться с рецензией.

  Если контрольная работа не зачтена, необходимо доработать, устранив недостатки, отмеченные в рецензии и повторно сдать на проверку.

КУРС ЛЕКЦИЙ

 Тема 1 : « Цели и задачи дисциплины».

Вопрос №1: «Содержание и задачи предмета».

Вопрос №2: «Науки геологического цикла и их характеристика.

                        Взаимосвязь геологии с другими науками».

Вопрос №3: « Роль геологии в обеспечении минеральным сырьем».

1.     Содержание и задачи предмета.

Геология в переводе с греческого языка «ге» - Земля, «логос» - учение.

Геология – наука о Земле. Она изучает строение и состав Земли, её развитие под действием процессов, протекающих в её внешних и внутренних сферах.

Цель курса – заложить теоретические основы знаний по геологии,

                   - ознакомить обучающихся с теоретическими аспектами

                     современной геологии, особенностями размещения

                     полезных ископаемых и перспективами их освоения.

2.     Науки геологического цикла  и их характеристика. Взаимосвязь геологии с другими науками.

 Состав Земли изучает ряд дисциплин:

1.                Минералогия – она занимается изучением минералов, т.е. природных образований необходимых для народного хозяйства, а также горного производства. Знакомство человека с минералами относится к глубокой древности. Уже в первобытном обществе значение камня было велико. Ведь первые орудия труда были каменными. В каменном веке люди умели отличать полезные для себя камни и рыхлые породы (глины), какие им были необходимы для изготовления орудий защиты, а какие и для украшений.

В настоящее время наша промышленность настолько развита, что

нет ни одной отрасли без применения минералов. Из минералов

мы получаем металлы, а из метала делаем всё необходимое для потребностей человека (это и медикаменты, электроэнергия и топливо, жильё и посуда и т. д.). Минералогия это основа знаний в обогащении и металлургии.

2.                Кристаллография -  наука о кристаллах. Она изучает форму, внутреннее строение, происхождение кристаллических веществ.

По гречески «кристалос» - означает «застывший на холоде». Это горный хрусталь, сера, нашатырь, борная кислота и др. Как образуются кристаллы, как они растут, какую могут иметь форму? Все эти вопросы мы сможем осветить, изучая курс кристаллографии.

3.                Тетрография – это наука о горных породах. Она изучает минеральный и химический состав горных пород, их строение, происхождение, условия залегания.

4.                Курс месторождений полезных ископаемых – занимается всесторонним изучением месторождений, их минералогии, особенностей размещения и строения.

5.                Гидрогеология – наука, изучающая условия залегания, размещения, свойства и значение подземных вод, условия обводненности месторождений полезных ископаемых.

Также для изучения данного курса необходима взаимосвязь с такими предметами, как:

- Химия, это знание основ химии, таблицы Менделеева, химических элементов, представление о истинных и коллоидных растворах.

- Физика, это знание разделов «Оптика», «Магнетизм», «Электричество».

- Геометрия, это знание разделов «Симметрия», «Стереометрия».

3.     Роль геологии в обеспечении развивающейся экономики минеральным сырьём.

Значение минеральных ресурсов для развития человеческого общества трудно переоценить.

Наличие минерального сырья – необходимое условие любой цивилизации, степень его использования отражает уровень развития общества.

Недаром ступени развития человечества получили название по составу использовавшего минерального сырья: каменный век

                                                        бронзовый век

                                                        железный век

Некоторые минералы были известны и использовались в глубокой древности, практическое применение других происходило по мере их открытия и изучения свойств и состава.

С изобретением паровой машины приобрел значение каменный уголь, а производство машин обусловило возрастающий спрос на железные руды. Прогресс машинного производства, создание двигателей внутреннего сгорания и появление новых видов транспорта, применение минеральных удобрений в сельском хозяйстве – все это способствовало увеличению разнообразия используемых видов минерального сырья и возрастанию их добыче.

Открытие геологами залежей железных руд обуславливает производство черных металлов, служащих основой тяжёлой индустрии.

Обнаруженные минералы каменного угля, нефти и газа являются главными источниками энергетического сырья и сырья для химической промышленности.

Из месторождений руд цветных металлов поступают химические элементы, необходимые для самых различных отраслей промышленности: машиностроения, приборостроения, транспорта и оборонного комплекса и т.д.

 Минералогия редких и рассеянных химических элементов составляют основу радиотехники, электроники, ракетной техники.

Говоря о жизненной важности минерально–сырьевых ресурсов нельзя обойти проблему экологических последствий технического прогресса.

Нарастающее потребление минеральных ресурсов в значительной мере связано с несовершенством современных технологий, при которых существенная часть исходных продуктов выходит из производственных циклов и поступает в окружающую среду.

В настоящее время мировое потребление одних видов минерального сырья  увеличилось в десятки раз (каменного угля, железа, меди), в других – в сотни раз (нефти, алюминия, магния).

Во всем мире ежегодно извлекается около 100 млрд. тонн минеральных ископаемых, включая строительные материалы.

Если это количество отнести к площади всей мировой суши, то окажется, что с каждого км² суши ежегодно извлекается около 700т.

Среди многих негативных последствий хозяйственной деятельности человека является прогрессирующее загрязнений биосферы металлами.  Таким образом проблема нейтрализации загрязнения окружающей среды, совершенствование производственных технологий – одна из кардинальных проблем начала 3-го тысячелетия новой истории человечества.

В Казахстане высокие темпы роста экономики возможны благодаря богатым минеральным ресурсам, развитию рыночных отношений и высоким доходам от экспорта нефти.

Разработка месторождений минеральных ресурсов до сих пор имеет огромный потенциал и обеспечивает сохранение благоприятных перспектив роста в долгосрочном периоде.

Республика располагает богатыми запасами полезных ископаемых, обширными сельскохозяйственными угодьями, квалифицированными кадрами, значительным промышленным потенциалом.

Казахстан обладает богатыми ресурсами полезных ископаемых. Из 118 элементов таблицы Менделеева в недрах Казахстана:

- выявлено 99 элементов;

- разведаны запасы по 70 элементам;

- вовлечено в производство более 60 элементов.

Занимая 7 место в мире по запасам нефти, 6 место – по запасам газа и второе – по запасам урана Казахстан является крупнейшим экспортером энергетической продукции. Казахстанская медь, свинец, цинк и кадмий благодаря высокому уровню качества пользуются спросом и конкурентоспособны на мировом рынке. Таким образом к числу ведущих отраслей республики относятся цветная и черная металлургия.

Контрольные вопросы:

1.     Как называется наука, изучающая горные породы?

2.     Какую роль играет гидрогеология в процессах разработки месторождений полезных ископаемых?

3.     Количество химических элементов вовлеченных в производство в Казахстане.

4.     Какие горючие полезные ископаемые составляют основу экспорта энергетической продукции Казахстана?

5.     Назовите отрасль экономики, которая занимается переработкой минералов руд меди, свинца, цинка, кадмия, никеля, алюминия.

6.     Какова роль геологии в развитии горнодобывающей промышленности?

Дополнительные вопросы.

1.     Назовите полезные ископаемые выявленные, разведанные и вовлечённые в производство в Восточно – Казахстанской области.

2.     Развитие каких отраслей экономики обеспечивают минеральные ресурсы Восточного Казахстана?

3.     Назовите предприятия города Риддера, основу работы которых составляют минеральные ресурсы недр Земли.

4.     Какие вы знаете месторождения полезных ископаемых Восточно – Казахстанской области?

5.     Руды каких металлов добываются в городе Риддере?

Тема 2: «Солнечная система и Земля».

План:

Вопрос №1: «Строение Солнечной системы».

Вопрос №2: «Гипотезы о происхождении Солнечной системы».

Вопрос №3: «Достижения космонавтики в изучении планет Солнечной системы».

1.     Строение Солнечной системы.

В состав Солнечной системы входят: Солнце, образующиеся вокруг него девять планет со спутниками, астероиды, кометы, метеориты, пыль и разреженный газ.

Планеты Солнечной системы не обладают способностью свечения из-за недостаточно высокой температуры. Они подразделяются на внутренние, или планеты типа Земля (Меркурий, Венера, Земля, Марс), внешние, или планеты гиганты (Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун), и малые (астероиды). Плутон по размерам и массе относится к планетам земной группы.

Планеты Меркурий, Венера, Земля и Марс отличаются от планет – гигантов меньшими размерами, меньшей массой, большой плотностью (состоит из твердого материала), более медленным вращением.

Планеты – гиганты характеризуются значительной массой, низкой плотностью, что позволяет предполагать об их газообразном состоянии. Вокруг большинства планет вращаются естественные спутники, имеющие значительно меньшие размеры, чем их планеты.

Все планеты вращаются вокруг Солнца и одновременно вокруг своих осей. Спутники вращаются вокруг собственных осей, вокруг планет и вместе с планетами – вокруг Солнца.

Солнце – ближайшая к Земле звезда, источник света, тепла и жизни в Солнечной системе. Масса Солнца в 333000 раз больше массы Земли. Солнце имеет наибольшую силу притяжения и управляет движением всех членов Солнечной системы. Температура на поверхности составляет 6000°С, в недрах – 15 000 000°С. источником энергии Солнца служат постоянно протекающие ядерные реакции.

Солнечная система служит лишь частью более крупной системы, называемой Галактикой Млечного пути.

Галактика Млечного пути включает более 100 млрд. звезд. По форме она напоминает двояковыпуклую линзу. Поперечник Галактики равен примерно 80-100 тыс. световых лет. Галактика вращается, и Солнечная система, расположенная на расстоянии 30 тыс. световых лет от ядра Галактики, совершает с ней полный оборот за 185-200 млн. лет. Во Вселенной число подобных галактик оценивается цифрой 10¹². Галактики объединяются в гигантскую систему галактик, называемую Метагалактикой, границы которой пока что не известны.

С О Л Н Е Ч Н А Я  С И С Т Е М А

2.     Гипотезы о происхождении Солнечной системы.

Вопросами происхождения Солнца и планет занимается наука космогония. На разных этапах развития науки высказывались различные предположения о происхождении планет и Солнца. Развитие представлений шло по двум направлениям. Одно из них связывало рождение планет с  катастрофами в космосе, другое рассматривало Солнечную систему как результат эволюции газово-пылевого облака.

Представители первого направления – Чемберлен, Джинс, Джеффрис и другие – в основу своих предположений ставили случайности. Так, английский астрофизик Дж. Джинс (1919) считал, что планеты образовались из сгустка солнечной материи, отторгнутого от Солнца силами притяжения проходящей близко звезды. Эти гипотезы ставили Солнечную систему (по сравнению с эволюцией других звезд) в положение исключительности. Несостоятельность таких гипотез состоит в том, что вероятность близкого схождения космических тел на фоне огромного пространства Вселенной крайне ничтожна.

Всеобщее признание получили гипотезы, основанные на эволюции газово–пылевой материи. Первая попытка объяснить происхождение Солнечной системы с этой точки зрения была сделана в 1755 году немецким философом  И.Кантом. По Канту, пространство, занимаемое Солнечной системой, вначале представляло собой первобытный хаос в движение. Результатом движения явилось столкновение и слипание частиц и образование сгустков материи. Столкновение сгустков вызвало их вращение. Из центрального сгущения образовалось Солнце. А из небольших боковых сгущений – планеты. Первичное состояние планет и Солнца Кант считал горячим. Со временем горячие планеты остыли, стали холодными. То же, по мнению Канта, должно произойти и с Солнцем.

Несмотря, что гипотеза удовлетворительно объясняла некоторые закономерности строения Солнечной системы, она имела много недостатков. Существенный из них – механический взгляд Канта на материю. Он отрывал материю от свойства – движения (первобытный неподвижный каменный хаос).

В 1796г. была опубликована космогоническая гипотеза французского математика П.С.Лапласа. Она во многом оказалась сходной с гипотезой Канта, хотя Лаплас не знал о ее существовании. По мнению П.С.Лапласа, Солнце и планеты образовались из горячей вращающееся туманности. По мере охлаждения происходило её сжатие и увеличения скорости вращения. Со временем туманность приобрела форму диска, от которого в экваториальной части по мере возрастания центробежной силы отделялись газовые кольца. Количество отделившихся колец соответствовало числу планет Солнечной системы. Кольца были неустойчивыми. Постепенно они размыкались, вещество колец сгущалось, становилось компактным. Так происходило зарождение планет. Подобным образом Лаплас объясняет и образование спутников планет. Для Солнца, согласно гипотезе, исходным веществом для образования, послужило центральное сгущение туманности.

Гипотезы Канта и Лапласа длительное время пользовались большой популярностью. Эти гипотезы впервые объяснили образование крупных материальных тел на газово-пылевой материи и изменили существующий в то время взгляд на неизменность Вселенной. С точки зрения современной науки эти гипотезы имеют серьезные недостатки. Современная физика, например, не считает возможным длительное нахождение в природе устойчивых газовых колец. Общеизвестно, что газ при выделении рассеивается. Не находит объяснения и обратное вращение Венеры, Урана и некоторых спутников планет.

На смену рассмотренным гипотезам пришли другие объясняющие образование планет из холодной материи. Первая такая гипотеза была опубликована в 1943г. советским ученым О.Ю.Шмидтом, который выдвинул предположение, что планеты сконденсировались из относительно холодного газово-пылевого облака, и эта точка зрения поддерживается многими современными исследователями.

Достоинство гипотезы О.Ю.Шмидта состоит в том, что она объяснила многие особенности строения Солнечной системы, в частности образование планет земной группы и планет-гигантов, закономерности увеличения расстояний между планетами и др. Недостатком гипотезы является неубедительность захвата Солнцем газово-пылевого облака и, главное, отсутствие представления о том, как образовалось Солнце, в котором сосредоточена почти вся масса Солнечной системы.

В пятидесятые годы была опубликована гипотеза известного советского астронома В.Г.Фесенкова, который подошел к решению проблемы с точки зрения рождения и эволюции звезд. Рождение Солнца и планет этот учёный считал одновременным. За исходную материю он принимал уплотненное волокно газово-пылевой туманности. Вначале в пределах волокна образовалось звездное сгущение – Протосолнце. Быстрое вращение первичного Солнца не благоприятствовало присоединению оставшейся газово-пылевой материи, и она была отброшена от центрального сгущения. Неравномерное распределение материи и перепады в плотности вызывали появление местных сгущений, из которых образовались первичные планеты (протопланеры) и их спутники. Как полагал В.Г.Фесенков, первым должен был образоваться Плутон, за ним – Нептун и т.д. Протопланеты формировались на безопасных расстояниях, поэтому не оказывали существенного влияния друг на друга. Масса первичных планет и Солнца раз в 8-10 превышала массу современной Солнечной системы. Вначале химический состав вещества материальных тел был одинаковым, но затем под влиянием солнечного тепла состав ближайших к Солнцу планет изменился.

В настоящее время общепризнанной является гипотеза образования Солнца и планет из газово-пылевого облака. Малые тела – астероиды, кометы, метеориты – считаются остатками когда-то существовавшего роя промежуточных тел, не принявших участие в планетообразовании так как они находились в зоне, недоступной воздействию сил притяжения Марса и Юпитера. Астероиды и метеориты считаются исходным материалом планет земной группы, а кометы и метеорные потоки – планет-гигантов. Основываясь на данных о возрасте метеоритов, земных горных пород и лунного грунта (около 4,7 млрд.лет), можно сделать вывод, что астероидные тела формируются одновременно с другими планетами Солнечной системы. Различия в их плотности свидетельствуют о том, что планеты построены из неоднородного материала. Луна, например, имеет плотность меньшую, чем планеты ее группы (3,34г/см³), что соответствует плотности каменных метеоритов, в то время как Меркурий, плотность которого 5,59 г/см³ , содержит много железа.

3.Достижения космонавтики в изучении планет Солнечной системы.

В настоящее время изучение планет Солнечной системы осуществляется из Космоса с использованием современных методов исследования.

В лекции кратко представлены сведения о малых планетах Солнечной системы (Меркурий, Венера, Земля, Марс) и планетах гигантах (Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун, Плутон).

Характеристика планет Солнечной системы.

Сведения о планетах Солнечной системы, полученные на основе космических исследований.

 Меркурий  -                         

Венера      -

Земля      -

Марс        -

Юпитер -

на стороне, обогреваемый Солнцем температура составляет 420°С, ночью снижается до 180°С. Солнечные сутки длятся 176 дней.

одна из красивейших планет Солнечной системы. Яркой белой звёздочкой выделяется на утреннем и вечернем небе.       Смена времен года отсутствует. Планета вращается в сторону, противоположную вращения других планет. В   нижних слоях атмосферы нагревается до 475°С Плотность воздуха в 65 раз больше плотности воздуха у поверхности Земли.

спутник Луна. Луна – это огромный каменный шар,85% поверхности которого покрыто горами или «материками». Остальная часть оставляют лунные равнины – «моря». В лунных породах обнаружены окислы кремния, титана, алюминия, магния, самородки железа, и других.

   спутники «Деймос» (16км), «Фобос» (27км).Они имеют вид каменной глыбы, покрытой небольшими кратерами. Температура в дневные часы достигает до 25°С, ночью понижается до -70°Сатмосфера Марса не всегда спокойна. Нередко в ней бушуют пылевые бури, продолжающиеся иногда несколько месяцев.

Самая большая планета Солнечной системы. Она почти в 11 раз превышает размеры Земли. На нее приходится 70% всей массы планет. Окружен мощной слоистой атмосферой бело-оранжевого цвета. В ее составе обнаружены аммиак, метан, водород (молекулярный) и другие газы. Температура в верхних слоях атмосферы – 140°С. Юпитер получает от Солнца тепла в 30 раз меньше, чем Земля, при этом он излучает тепла больше, чем получает. Что является свидетельством довольно высокой температуры недр планеты. Наиболее крупные спутники: Ганимед, Калисто, Ио, Европа. Размеры которых не уступают Марсу и Меркурию.

Сатурн       -

Уран         -

Нептун    -

Плутон    -

По размерам в 9 раз больше Земли. Имеет хорошую отражательную способность, порядка 70%, поэтому хорошо наблюдается с Земли. Сатурн состоит из льдов аммиака и метана. Имеет мощное магнитное поле.

По размерам уступает Сатурну Д=51400км. Мощная атмосфера состоит преимущественно из метана. В марте 1977 года обнаружено у Урана 5 колец, окружающих планету. Внутренний радиус колец равен 42000км, внешний – 51000км. Кольца, по предположениям ученых, состоят из каменных частиц и обладают очень низкой отражательной способностью (всего 5%).

По размерам в 4 раза больше Земли. Атмосфера имеет тот же состав, что и Уран.

Открыт в 1930 году. Из-за большой удаленности изучен недостаточно. Атмосфера состоит из неона, на поверхности обнаружен в 1977г. метановый лед, а в 1978г. спутник, который по размерам в 3 раза меньше планет.

Контрольные вопросы:

1.     Состав Солнечной системы.

2.     Перечислите планеты Солнечной системы.

3.     Назовите малые планеты Солнечной системы.

4.     Какие планеты Солнечной системы относятся к планетам гигантам?

5.     Назовите планеты, имеющие один спутник.

6.     Какая планета Солнечной системы имеет наибольшее число спутников?

7.     Изложите сущность общепризнанной гипотезы образования Солнечной системы.

8.     Состав Солнца.

9.     Что такое протуберанцы?

10. Как называют крупные метеориты?

11. Какие существуют виды метеоритов?

12. Состав железных метеоритов.

13. Дайте определение метагалактики.

14. Перечислите планеты Солнечной системы в порядке их размещения вокруг Солнца.

15. Название солнечных облаков причудливой формы.

16. Самая большая планета Солнечной системы.

17. Самая большая из малых планет Солнечной системы.

18. Период вращения Земли вокруг своей оси.

19. Название спутника Земли.

20. Название науки о Земле.

21. Период обращения Земли вокруг Солнца.

22. Как называется совокупность галактик?

23. Планета, имеющая 14 спутников.

Тема 3 : «Форма, размеры и физические свойства Земли».

План:

Вопрос №1: «Форма и размеры Земли».

Вопрос №2: «Физические свойства Земли».

1.     Форма и размеры Земли.

К выводу о шарообразной форме Земли впервые пришел древнегреческий ученый Пифагор в 530 году до нашей эры. А научно доказал это Аристотель в IV веке до нашей эры.

В настоящее время принято, что геометрическая фигура Земли ограничена уровнем Мирового океана, мысленно продолженным под материками. Такая фигура называется геондом.

Экваториальный радиус (большая полуось) Земли равен 6 378 245м;

            полярный радиус (малая полуось)           –              6 356 863м.

Разность полуосей составляет 21 382м. Отношение разности большой и малой полуосей к большой полуоси называется сжатием Земли и составляет ¹/_29,3.

Площадь земной поверхности – 510мм км². Из них на океаны приходится 361 мм км²(70,8%), на сушу приходится 149 мм км² (29,2%). Объем Земли составляет 1∙10¹²км³.

2.     Физические свойства Земли.

1.            Сила тяжести. На поверхности Земли силы притяжения испытывают противодействия со стороны центробежной силы, возникающей при вращении Земли.

Численное значение силы тяжести определяется равнодействующей силы, притяжения и центробежной силы, действующей на единицу массы вещества.

Силу измеряют в галлах(СГС) , 1 гал = 1см/сек². Пространство вокруг Земли, в пределах которого проявляются силы притяжения называется гравитационным полем.

2. Плотность Земли. Средняя плотность Земли составляет 5,517 ^г/_см³. Средняя плотность земной коры      -       2,7 ^г/_см³.

С  глубиной плотность Земли увеличивается и составляет 12,3 ^г/_см³.

Плотность это важнейшее физическое свойство минералов, руд и горных пород. Определяется плотность различными способами и с помощью приборов.

3. Теплота Земли.  Земля получает тепло из двух источников:

                                            - от Солнца

                                            - из собственных недр.

С глубиной влияние солнечного тепла постепенно уменьшается и затем совершенно исчезает. Действие солнечного тепла проникает ниже поверхности Земли не глубже 20-30м.

Расстояние (в метрах), на протяжении которого температура в недрах увеличивается на 1 градус называют геотермической ступенью.

В центре Земли температура (по установившемуся мнению) не превышают 4000-5000°С.

Возрастание температуры и теплоты с глубиной оказывает отрицательное воздействие на проведение горных выработок.

Внутренняя теплота ввиду плохой теплопроводности горных пород доходит до поверхности в незначительном количестве, составляя 0,5% солнечной теплоты.

Проявление внутреннего тепла Земли на поверхности определяется, прежде всего теплопроводностью горных пород.

Теплопроводность – это способность вещества передавать тепловую энергию. Чем выше теплопроводность горной породы, тем за меньшее время через неё будет передано большое количество тепла.

Теплопроводность пород зависит от:

- минералогического состава

- размера зерен и их ориентировки

- пористости и влажности пород

- давления

Источниками внутреннего тепла Земли являются:

- энергия распада радиоактивных элементов

- энергия, освобождающаяся при химических реакциях и

  тектонических движениях

- энергия перехода вещества из одного состояния в другое.

По некоторым расчетам, в результате радиоактивного распада в недрах ежегодно выделяется энергия, равная примерно (1,4-3,0)∙10²¹Дж.

Около 45% тепла получаемого от Солнца Земля отражает в мировое пространство.

4. Давление.   

На глубине 100км составляет 30 тыс. атмосфер.

В ядре – 3,6 млн атмосфер

Давление с глубиной возрастает.

5. Магнитность. 

Земля – огромный гигантский магнит. Правда, магнитное поле Земли по своей величине очень мало (в сотни раз меньше поля между полюсами обычного магнита). Но оно имеет в жизни Земли громадное значение.

Возмущение магнитного поля – магнитные бури.

Контрольные вопросы.

            Какую форму имеет Земля?

В каких единицах измеряется плотность?

Чему равна плотность Земли и плотность земной коры?

Дайте определение плотности.

Охарактеризуйте такое свойство Земли как теплопроводность.

От каких факторов зависит теплопроводность горных пород?

Назовите источники внутреннего тепла Земли.

Какие из свойств Земли оказывают влияние при проведении горных выработок?

Назовите физические свойства Земли.

Тема 4: «Строение и состав Земли».

План:

Вопрос №1: «Строение и состав Земли».

Вопрос №2: «Средний состав земной коры».

1. Строение и состав Земли.

Земля входит в состав системы, где центром является Солнце, в котором заключено 99,87% массы всей системы. Характерной  особенностью всех планет Солнечной системы является их оболочное строение: каждая планета состоит из сфер, различающихся составом и состоянием вещества.

Земля окружена мощной газовой оболочкой – атмосферой. Она является регулятором обменных процессов между Землей и Космосом.

В составе газовой оболочки выделяется несколько сфер, отличающихся составом и физическими свойствами:

1.     тропосфера –     

2.     стратосфера

3.     мезосфера

4.     ноносфера –

5.     экзосфера -

  в которой заключена основная масса газового вещества, расположена на высоте 17 км на экваторе, снижаясь до 8-10 км к полюсам.

       здесь  нарастает разреженность газов.

 располагается на высоте от 80 до 800 км, область сильно разреженного газа, среди частиц которого преобладают электрически заряженные.

 Самая наружная часть газовой оболочки, простирается до высоты 1800 км.

Гидросфера располагается между атмосферой и литосферой и включает в себя всё водное пространство. К гидросфере относят и ледяной покров планеты. Масса гидросферы в 275 раз больше массы атмосферы, но составляет лишь одну четырёхтысячную долю массы Земли. Она содержит 1,46∙10²⁴г жидкой воды и льда и покрывает более 2/3 земной поверхности.

Основная масса гидросферы около 94%  - сосредоточена в Мировом океане, приблизительно 4,5% её приходится на долю континентальных водоёмов и подземных вод и порядка 1,5% концентрируется в материковых ледниках.

Биосфера – естественный растительный покров (флора) и богатство состава животного мира (фауна).

Биосфера – колыбель (сфера) жизни. В.И.Вернадский под этим определением понимал земную область жизни организмов, которая включает нижнюю часть атмосферы, гидросферы и верхнюю часть метосферы.

Живые организмы осуществляют биогеохимический круговорот веществ и энергии, а также создают для себя условия существования.

Биосфера характеризуется прежде всего тем, что в её пределах существует вещество в трёх агрегативных состояниях (твердом, жидком, газообразном) и концентрируется вся жизнь.

Эта геосфера Земли представляет собой единую, целостную систему, которая подчиняется общим законам развития Земли.

Сама Земля окружена оболочками:

1.     гидросфера

2.     биосфера

3.     атмосфера

Площадь Земли – 510 млн. км²

Масса Земли оценивается 5,98 ∙10²⁷г

Объем Земли – 1,083∙10²⁷см³

Средняя плотность Земли – 5,5г/см³

Плотность доступных нам горных пород – 2,7-3,0 г/см³

Радиус земного шара – 6371км

Таким образом плотность вещества Земли неоднородна.

В строении Земли выделяют три главные геосферы:

1. земную кору

2. мантию

3. ядро

                                               Земная кора 

Давление  Плотность

   атм.           г/см³                                                                            Глубина км

                                                                            С

          Д

Внешнее

  ядро

                                                            Е

                                                       F

                                                Внутреннее

                                                   ядро

Земная кора:                       1% от массы            1,5% от объема

Мантия:                                69% от массы          82,5% от объема

Ядро:                                  >30% от массы           16% от объема        

ЗЕМНАЯ КОРА

Учитывая, что радиус Земного шара составляет 6371км, земная кора представляет собой тонкую пленку на поверхности планеты, составляющую менее 1% её общей массы и примерно 1,5% её объёма. Плотность вещества земной коры не превышает 2,7-3,0г /см³.

Состоит земная кора преимущественно из силикатов.

99,5% её массы составляют 8 химических элементов: кислород, кремний, алюминий, магний, железо, кальций, калий, натрий.

Все остальные элементы в сумме составляют около 1,5%.

70,8% Земли – покрыто водой (4 океана)

29,2% Земли составляет суша (6 материков).

Мантия – самая мощная из геосфер Земли. Она распространена до глубины 2900км и занимает 82,26% объема планеты. В мантии сосредоточено 67,8% массы Земли. С глубиной плотность вещества мантии возрастает с 3,32 до 5,69 г/см³, хотя это происходит неравномерно.

На контакте с земной корой вещество мантии находится в твердом состоянии. Поэтому земную кору вместе с самой верхней частью мантии называют литосферой.

Агрегатное состояние вещества мантии ниже литосферы недостаточно изучено и по этому поводу имеются различные мнения.

Предполагается, что температура мантии на глубине 100 км составляет 1100-1500°С, в глубоких частях – значительно выше.

Давление на глубине 100 км оценивается в 30 тыс. атм. На глубине 1000км – 1350 тыс. атм.

Несмотря на высокую температуру вещество мантии преимущественно твердое.

Колоссальное давление и высокая температура делают невозможным обычное кристаллическое состояние. По – видимому, вещество мантии находится в особом высокоплотном состоянии, которое на поверхности Земли невозможно.

Уменьшение давления или некоторое повышение температуры должны вызвать быстрый переход вещества в состояние расплава.

Мантию подразделяют на три слоя:

1.     верхнюю – (слой В, простирается на глубину до 400 км)

2.     промежуточную (слой С – от 400 до 900 км)

3.     нижнюю (слой Д от 900 до 2900 км).

Слой С называют слоем Голицына (в честь русского ученого Б.Б.Голицына, установившего этот слой).

Слой В – слоем Гуттенберга (в честь выдающего немецкого ученого Б.Гутенберга, открывшего этот слой).

В верхней мантии (слое В) имеется зона в которой вещество в пределах зоны частично находится в жидком (расплавленном) состоянии. Жидкая фаза составляет до 10%, что отражается на более пластичном состоянии вещества мантии по сравнению с выше и ниже расположенном её слоями.

Относительно пластичный слой мантии получил название астеносферы.

Мощность её достигает 200-300км. Располагается она на глубине 100-200км.

Астеносфера играет очень важное значение для развития глобальных эндогенных геологических процессов. Малейшие нарушения термодинамического равновесия в этом слое способствуют образованию огромных масс расплавленного вещества (астенолитов), которые поднимаются вверх, возникают при этом магматические очаги. Вещественный состав мантии неоднороден: верхняя мантия состоит из силикатов, но содержащих меньше кремния и больше железа и магния по сравнению с земной корой. Нижняя мантия – из оксидов Si и магния.

Ядро Земли – центральная часть планеты. Ядро занимает только около 16% её объёма, но содержит более трети всей массы планеты (Земли).

Периферия ядра находится в жидком состоянии, но при этом упругость ядра очень велика, больше упругости стали.

По – видимому, вещество ядра находится в каком-то совершенно особом состоянии.

Здесь господствуют условия чрезвычайно высокого давления, в несколько миллионов атмосфер. В этих условиях происходит полное или частичное разрушение электронных оболочек атомов, вещество «металлизируется», т.е. приобретает свойства характерные для металлов, в том числе высокую электропроводность.

Плотность ядра – 5520 кг/м³, т.е. это вещество в два раза тяжелее каменной оболочки Земли.

Состоит ядро из оксидов или сульфидов железа с примесью  кремния, углерода и некоторых других элементов. В центральной части ядро по составу близко к составу железных метеоритов и состоит из никелистого железа.

Тонкая пленка на поверхности планеты, составляющая 1% ее массы и 1,5% ее объема. Состоит преимущественно  из силикатов, 99,5% ее массы составляют 8 химических элементов: Si, Al, Fe, Mg, Ca, Na, K      

Химический состав

земной коры и Земли, массовые %.

         16%   31,2%

                 (1/3земли)

ВНУТРЕННЕЕ СТРОЕНИЕ

ЗЕМЛИ.

Радиус Земли   -

Земная кора     -

Зеленую кору вместе

 Мантия            -

6371 км с самой верхней частью мантии называют литосферой.

Самая мощная из геосфер Земли. Она распространяется до глубины – 2900км и занимает 82,26% объема планеты. В мантии сосредоточено 67,8% массы Земли. С глубиной плотность мантии возрастает с 3,32г/см³ до 5,69г/см³

центральная часть планеты. Оно занимает 16% её объема, но содержит более трети всей массы Земли.

Ядро        -       
Судя по распространению сейсмических волн периферия ядра находится в жидком состоянии. В то же время наблюдения позволили установить, что упругость Земли  очень велика, больше упругости стали. По-видимому, вещество ядра находится в каком-то совершенно особом состоянии. Здесь условия чрезвычайно высокого давления, в несколько миллионов атмосфер. В этих условиях происходит полное или частичное разрушение электронных оболочек атомов, вещество «металлизируется», т.е. приобретает свойства, характерные для металлов, в том числе высокую электропроводность. Возможно, что земной магнетизм является результатом электрических токов, возникающих в ядре в связи с вращением Земли вокруг своей оси.

Плотность ядра составляет 5520кг/м³.

3.     Строение и состав Земной коры.

Средний состав земной коры. Для непосредственных исследований, с учетом рельефа земной поверхности, доступны лишь 15-20км верхней части земной коры. По подсчетам Ф. Кларка, земная кора до указанной глубины состоит   на 95% различных магм г.п.

               на  5% осадочных г.п. (в т.ч.:  - глинистых сланцев    – 4%;

                                                                - песчаников                 - 0,75%;

                                                                - известняков                - 0,25%).

Т.о. средний состав земной коры определяется в основном составом слагающих её магматических горных пород.

Ф. Кларк в 1889г. подсчитал средний состав земной коры (исследовав магм г.п. и проведя около 6000 химических анализов этих пород). А.Е.Ферсман в 1939г. уточнил подсчеты Ф. Кларка и назвал полученные средние содержания отдельных элементов в земной коре «кларками». А.П.Виноградов в 1962г. на основе новых данных вновь уточнил эти цифры.

СРЕДНИЙ СОСТАВ

 земной коры по Ферсману и Виноградову.

Из приведенных в таблице данных следует, что на 14 элементов приходится по А.Е.Ферсману 99,51%, а на остальные элементы только 0,49% от всего состава земной коры.

По подсчетам же А.П.Виноградова только на 10 элементов приходится 99,58% от всего состава земной коры.

Таким образом, содержание большинства элементов в земной коре составляет незначительные доли процента: от 0,0000001 до 0,01.               

Контрольные вопросы.

1.     Назовите внутренние геосферы Земли.

2.     Чему равны масса и объем земной коры в зависимости от массы и объема Земли?

3.     Какие химические элементы составляют основную массу Земли?

4.     Какая из внутренних геосфер Земли является самой мощной по объему?

5.     Дайте определение литосферы.

6.     Какие три слоя выделяют в строении мантии?

7.     Что такое астеносфера и ее роль в развитии глобальных геологических процессов?

8.     Состав ядра.

9.     Покажите динамику изменений физических свойств Земли в ядре: давления, температуры, плотности.

10. Назовите типы земной коры.

11. Из каких слоев состоит континентальная земная кора?

12. Какой слой отсутствует в составе океанической земной коры?

13. По условиям образования выделяют 3 вида горных пород, какие из них входят в состав земной коры?

14. Какие из химических элементов составляют основную массу земной коры?

ТЕСТ.

   ТЕСТ.

1.     Центром Солнечной системы является _____________________________.

2.     Количество спутников Земли _____________________________________.

3.     Форма Земли ___________________________________________________.

4.     Назовите оболочки Земного шара __________________________________

     _______________________________________________________________ .

5.     Самый распространенный элемент в земной коре ____________________

    _______________________________________________________________ .

6.     Радиус Земли составляет ________________________________________ .

7.     Перечислите основные физические свойства Земли

     _______________________________________________________________

     _______________________________________________________________ .

8.     Типы земной коры по строению и составу __________________________

     ______________________________________________________________ .

9.     Состав ядра ___________________________________________________ .

10. Название самой верхней оболочки Земли ___________________________ .

ТЕСТ.

ТЕСТ.

1.               Расположите указанные химические элементы в соответствии с их распространенностью в земной коре Fe, K, Al, Na, O, Mg, Si, Ca

         _______________________________________________________ .

2.               Как в геологии называют земную кору вместе с самой верхней частью мантии? ________________________________________________ .

3.               В какой из оболочек земного шара находится жидкая фаза называемая астеносферой. Роль астеносферы в развитии глобальных эндогенных геологических процессов. ___________________________________

                 _________________________________________________________

4.               Из  указанных классов минералов выделите класс составляющий 75% земной коры:

                - сульфиды

 - оксиды

 - силикаты

 - фосфаты

5.               Перечисленные геологические науки:

 - геохронология

- сейсмология

- морфология

- петрография

распределите согласно нижеприведенным определениям:

- наука, изучающая землетрясения _________________________,

- наука, изучающая возраст Земли называется _______________,

- наука, изучающая горные породы называется ______________,

- наука, изучающая формы минералов и рудных тел называется

_______________________________________________________.

6.               Чему равна плотность земной коры:

12,3г/см³,

  5,5 г/см³,

  0,7 г/см³,

  2,7 г/см³,

     1 г/см³

Урок №5.

Тема: «Геологические процессы. Выветривание».

План урока:

Вопрос №1: «Сущность экзогенных геологических процессов».

Вопрос №2: «Выветривание, его виды».

Основные термины и понятия.

Выветривание    -         это процесс механического разрушения и                                                              химического разложения минералов и пород.

Физическое выветривание -   процесс механического разрушения

                                                 минералов.

Химическое выветривание -  процесс химического разложения минералов.

Десквамация        -         шелушение породы под влиянием колебаний

                                         температуры.

Диагенез               -         процесс уплотнения и цементации осадка.

Коллювий             -         обломочный материал, накапливаемый у подножия

                                        разрушающихся гор под действием силы тяжести.

Гидратация        -         водонасыщение.

Элювий                 -         остаточные несмещенные продукты выветривания.

Гипергенез           -         (выветривание) – процесс преобразования горных

                                         пород и минералов на поверхности земной коры.

Дезинтеграция   -         механическое измельчение горных пород без

                                         изменения минералогического и химического

                                         состава.

Седиментация    -         процесс накопления осадка.

1.     Сущность экзогенных геологических процессов.

Все геологические процессы происходящие в природе подразделяют на 2 группы:

1.     экзогенные – внешние,

2.     эндогенные – внутренние.

Движущей силой экзогенных геологических процессов является внешняя тепловая энергия Солнца и внутренняя энергия Земли.

Экзогенные геологические процессы являются результатом взаимодействия внешних геосфер Земли (атмосферы, гидросферы, биосферы) с земной корой.

Сущность геологических процессов состоит в том, что различные природные факторы, такие как вода, ветер, лед, организмы , действуя на геологические процессы разрушают их.

В деятельности экзогенных геологических процессов различают 3 стадии:

1. Разрушение и химическое разложение твердого вещества.

2. Перенос продуктов разрушения (транспортировка).

3. Отложение осадков (седиментация).

Эти стадии чередуются в определенной последовательности. Вначале происходит выветривание, затем перенос и затем осадконакопление.

Интенсивность проявления каждого из процессов зависит от рельефа, физико - химических свойств геологических процессов и климатических условий.

В условиях жаркого климата процесс выветривания возрастает.

Разрушение геологических процессов происходит под давлением ветра, рек, морей, подземных вод и т.д.

Под давлением морских волн происходит разрушение берегов и постепенное отступление их вглубь материка.

Перенос продуктов разрушения происходит различными способами в одних случаях, обломки скатываются по склону под давлением силы тяжести, в других – они увлекаются водой или ветром.

Но чаще всего продукты переносятся во взвешенном или растворенном состоянии в воде.

Расстояние переноса определяется энергией водного или воздушного потоков. О дальности переноса можно судить по характеру изменения обломков.

Обломки минералов и геологических процессов прошедшие короткий путь обычно остаются остроугольными, при дальнем переносе они за счет трения друг  о друга истираются или округляются (окатываются).

Осаждение обломков или их выпадение в осадок происходит при уменьшении скорости течения воды или силы ветра. При постепенном уменьшении скорости водных или воздушных потоков осуществляется сортировка по крупности и удельному весу. Крупные и тяжелые частицы осаждаются на дно.

Затем осаждаются частицы средней тяжести и веса, на самом верху мелкие и легкие частицы. Осадконакопление происходит как на суше так и в море.

Результатом протекания экзогенных геологических процессов является формирование месторождений полезных ископаемых:

1.     Россыпного типа

а) элювиальные (хромит, алмаз)

б) аллювиальные (алмаз, рутил, вольфрамит, кварц)

2.     Коры выветривания

а) остаточные (каолин, никель, кобальт)

б) инфильтрационные (железо, марганец, медь, уран, ванадлей, фосфаты, гипс, бораты)

в) зоны окисления (типа железных, соляных, гипсовых, марганцевых шляп)

3.     Выветривание, его виды.

Физическое выветривание.

Основной фактор – солнечное тепло.

Второстепенные факторы – ветер, вода, лед, живые организмы.

Таким образом, физическое выветривание обусловлено сменой температур. Минералы и горные породы при нагревании расширяются, а при охлаждении сжимаются. При этом ослабевает сцепление между минеральными зернами горной породы. При этом имеет значение:

- крупность минеральных зерен (чем крупнее зерна, тем слабее их сцепление);

- цвет минералов (темные минералы нагреваются сильнее и быстрее увеличивается в объеме);

- однородность состава (в породе, состоящей из зерен разного цвета, в граните, сцепление зерен будет ослабевать быстрее, чем в породе состоящей из зерен одного цвета). Это обусловлено тем, что зерна различного цвета и состава имеют различный коэффициент объемного расширения. Кроме того кристаллы обладают свойством анизотропности, и коэффициент объемного расширения в различных направлениях неодинаков, иногда отличается в 2-3 раза. Поэтому даже в мономинеральной породе колебания температуры нарушают взаимное сцепление зерен минералов. В результате порода растрескивается и распадается образуя обломки.

Дневное тепло, как и ночная прохлада, медленно проникает вглубь горной породы, поэтому расширение и сжатие зерен породы больше всего наблюдается у ее поверхности. Это вызывает шелушение породы – десквамацию.

Наиболее активны процессы физического выветривания в высокогорных областях, где смена дня и ночи приводит резкие колебания температуры.

Таким образом

Механическая дезинтеграция горных пород приводит к образованию обширных развалов, глыб и россыпей щебня у подножия обрывов, склонов, образуя коллювиальные скопления. Формируются россыпные месторождения.

Химическое выветривание.

Химическое выветривание пород и минералов:

1.     Окисление.

2.     Растворение.

3.     Гидратация.

4.     Гидролиз.

В процессе химического выветривания возникает 2 основные группы продуктов выветривания:

1) подвижные (малоустойчивые) растворимые соединения: сода, сернокислые соли, щелочи и др. проникающая в продукты выветривания атмосферная вода растворяет их и выносит в более глубокие слои или за пределы материнской породы.

2) остаточные – они остаются на месте разрушения горной породы, т.к. являются устойчивыми для данных условий поверхностной зоны Земли. Остаточные продукты выветривания называют элювием.

Внешняя часть земной коры, сложенная элювием называется корой выветривания.

В результате химического выветривания образуются месторождения выветривания:

Так, возникают ряд месторождений полезных ископаемых: Fe, Mn, Cu, U, радия, ванадия, фосфатов, гипса, боратов, магнезита, исландского шпата.

Промышленное значение остаточных месторождений особенной велико для каолина, почти  целиком добываемого из этого типа месторождения. А также Ni, Co. Меньшую роль играют месторождения Fe, Mn руд, бокситов, талька и фосфатов.

Кратко остановимся на поведении некоторых элементов в зоне окисления.

Железо

FeS₂+70+H₂O=FeSO₄+H₂SO₄

FeSO₄+ H₂SO₄+O=Fe₂(SO₄)₃+H₂O

Fe₂(SO₄)₃+6H₂O=2Fe(OH)₃+3H₂SO₄

4Fe(OH)₃=2Fe₂O₃∙3H₂O+3H₂O

Сульфид Fe (пирит) переходит в закисный сульфат (FeSO₄), который в присутствии свободного кислорода переходит в окисный сульфат (Fe₂(SO₄)₃).

Окисный сульфат в слабокислых растворах гидролизуется (2Fe(OH)₃). Золь гидроокиси Fe коагулирует и вследствие дегидратации дает лимонит.

Медь

CuFeS₂+4O₂=CuSO₄+FeSO₄

Свинец

PbS+2O₂=PbSO₄               Pb[CO]₃

Цинк

ZnS+2O₂=ZnSO₄

Урок № 6.

Тема: «Геологическая деятельность ветра».

План урока:

Вопрос №1: «».

Вопрос №2: «».

1.     Геологическая деятельность ветра.

Атмосфера – это смесь газов, называемая воздухом, в котором во взвешенном состоянии находятся мелкие жидкие и твердые частицы (аэрозоли).

Основы воздуха:    азот (около 78%)

                               кислород (около 21%)

                               аргон (около 1%)

Такой состав имеют нижние слои атмосферы. Выше 1000 км земная атмосфера состоит в основном из гелия, а выше 2000 км - из  водорода.

Тропосфера содержит около 80% всего воздуха, и в ней совершаются все метеорологические процессы:

- образование облаков и туманов

- выпадение дождя и снега

- ветры и ураганы

Разрушая поверхностные слои земной коры, ветры и ураганы переносят, иногда на значительные расстояния (тыс.км), продукты разрушения и откладывают их в новых районах Земли.

Это – созидательная работа ветра, в результате которой образуются так называемые  эоловые отложения.

Эол – древнегреческий бог ветра. Эоловые отложения состоят в основном из обломков кварца, пол.шпата, кальцита и др. частиц, среди которых встречаются и представители биосферы (споры, пыльца растений и т.д.)

Планетарный  размах деятельности ветра особенно ощутим в пустынях, на огромных пространствах покрытых эоловыми отложениями.

Разрушительная деятельность ветра – один из видов процесса выветривания.

В целом атмосфера стремится сгладить лик планеты, упростить ее рельеф. Если бы это было в ее силах, она сделала бы нашу Землю такой же гладкой, как бильярдный шар. И в этом ей помогла бы гидросфера.

Ветер играет важную роль в развитии облика планеты – в формировании климата, морских течений, рельефа Земли.

Ветры возникают из-за неравномерного распределения атмосферного давления и всегда имеют направление от высокого давления к низкому.

На крупных водоемах они вызывают волнение. Но особенно сильно их воздействие на земную поверхность в пустынных и полупустынных районах, где отсутствует растительный покров и велики суточные колебания температуры.

Оказывается во время бури на 1 км² выпадает от 10 до 100т. пыли. Частицы могут транспортироваться на значительные расстояния.

Рельеф

Эоловые отложения слагают два разных типа рельефа:

- в пустынях – разнообразные барханы,

- на побережьях озер, морей и крупных рек – дюны.

Барханы располагаются перпендикулярно к господствующему направлению ветра. Это серповидной формы песчаные холмы высотой 15м, даже до 30м.  Кроме низ в пустынях широко распространены барханные гряды и многочисленные холмы.

Дюны

Барханы и дюны находятся в движении, однако они могут удерживаться на месте растениями.

Дюны могут перемещаться в сторону суши со скоростью 1-2 м в год. А  

Барханы в пустынях обладают очень высокой скоростью, да и масштаб перемещения значительный.

Частицы крупностью >1мм быстро осаждаются на небольшом расстоянии от места захвата.

Частицы <0,1мм из-за своей незначительной массы могут находиться в тропосфере во взвешенном состоянии в течение нескольких дней и недель.

Суммарный захват ветром тонких частиц с поверхности суши (мировой) составляет 5млрд. т. в год. из этого количества 4 млрд. т. возвращается с атмосферными осадками на поверхность континентов, а 1-1,5 млрд. т. выпадает на поверхность Мирового океана и входит в состав морских осадков.

Частицы размером от 0,01 до 0,1 мм при =1,2м/сек осаждаются образуя лёссы.

                        ДЕФЛЯЦИЯ                             КОРРАЗИЯ

 РАЗРУШИТЕЛЬНАЯ                                                                                       СОЗИДАТЕЛЬНАЯ

барханы                                                                                  формирования

                                                                                                   осадочных г.п.

  такыры                           песок                          лёсс

    пустыни                                                                              формирование     

                                                                                        элювиальных россыпей Si,Cr

Лёсс – горная порода буровато-желтого цвета, состоящая на 80-90% из

         обломочных частиц размером от 0,01 до 0,1мм и представленная в

         минеральном отношении в основном слабоокатанным кварцем.

Контрольные вопросы.

1.                            В виде каких процессов проявляется разрушительная работа ветра, их последовательность?

2.                            Что такое дефляция и корразия?

3.                            Как называется обломочный материал, сформированный деятельностью ветра?

4.                            Какими породами сложены эоловые отложения?

5.                            Дайте характеристику лёсса.

6.                            Какие формы рельефа наблюдаются на участках земной коры, подверженных активной деятельности ветра?

7.                            Какие генетические типы месторождений образуются в результате деятельности ветра?

8.                            Назовите полезные ископаемые, сформированные деятельностью ветра.

9.                            Что такое десквамация?

Урок № 7.

Тема: «Геологическая деятельность поверхностных вод».

План урока:

Вопрос №1: «Общие сведения о деятельности гидросферы».

Вопрос №2: «Геологическая деятельность рек».

Вопрос №3: «Образование и виды осадков».

1.                 Общие сведения о деятельности гидросферы.

Реки – это постоянно действующие водные потоки, поэтому их геологическая деятельность неизмеримо больше временных потоков.

Каждая из рек образует речную систему, в которую кроме основной водной артерии входят многочисленные притоки.

Речные системы разделены высокоподнятыми участками суши, называемыми водоразделами.

Площадь, с которой река и её притоки получают воду, называется водосборным бассейном.

Реки питают атмосферные осадки, талые и подземные воды. Каждая река начинается с истока и заканчивается устьем – местом впадения реки в другую водную артерию или бассейн.

По строению различают 2 типа устьев: 

-                    -                    -      -   -          -         -         -       -      -               -	1. дельты – (от греч. буквы - )  -наблюдается у рек, которые приносят в устье большое количество продуктов разрушения в виде песка или ила. Дно моря в месте впадения реки мелеет и становится сушей.
-                    -                    -      -   -          -         -         -       -      -               -                   -	2. эстуарий – воронкообразный залив, образующийся при затоплении и расширении устья реки. Характерны для рек, устья которых подвергаются действию приливно-отливных волн, уносящих в глубины моря осадки, приносимые реками с суши.

2.                 Геологическая деятельность рек.

Гидросферой называется водная оболочка нашей планеты. В некоторых частях она образует обособленные бассейны (океаны, моря, реки, озера), в других – пропитывает зеленую кору в форме подземных вод.

Общий объем воды на Земле оценивается в 1,8 млрд. км³, причём приходится на:

- моря и океаны около 73%,

- в земной коре находится около 25%,

- в озёрах, реках, болотах и ледниках – 2%.

Вода – единственный минерал, который в земных условиях встречается во всех трёх фазовых состояниях – твёрдом, жидком, газообразном.

Нет природного тела, которое могло бы сравниться с ней по влиянию на ход основных, самых грандиозных процессов.

Есть серьёзные основания полагать, что вода присутствует не только в атмосфере, гидросфере и земной коре.

По оценке академика А.П.Виноградова, мантия содержит около 2∙10²⁶грамм воды, что примерно в десять  раз больше массы всей земной коры.

Скорее всего гидросфера «подпитывается» водой мантии, освобождающейся из неё вместе с парами и растворами. Когда действует вулкан, этот процесс становится очевидным. Изнутри наружу вода движется, вероятно, не столько благодаря фильтрации растворов и газов, сколько за счёт диффузии отдельных атомов, ионов и молекул. В явлении водообмена между мантией и земной корой много неясного, но уже обсуждаются конкретные механизмы этого процесса.

Что касается водообмена между внешними водными бассейнами и атмосферой, то здесь всё достаточно ясно. Испаряясь под действием солнечного тепла, вода попадает в атмосферу, а при охлаждении и конденсации, выпадает на земную поверхность в виде дождя или снега.

Подсчитано, что за год в атмосферу поступает при испарении с поверхности Мирового океана 448000км³ воды. В виде осадков возвращается 412000км³, в виде речного стока – 36000км³.

Воды, стекающие в моря и океаны с суши называются текучими водами.

При своем движении они размывают горные породы. Этот процесс получил название эрозии.

Следы эрозии видны повсюду. Небольшой водный поток образует рытвину, которая по мере углубления превращается в овраг. Овраги растут и разветвляются до тех пор, пока вода не вырабатывает так называемый профиль равновесия и овраг не превратится в балку с задернованными склонами.

Каждая река вместе со своими притоками образует речную систему. Крупнейшая из них – система Оби, имеющая площадь водосбора около 3,35 млн. км².

За год реки выносят в моря и океаны огромное количество воды

н          (река Амазонка – 3160км³).

Разрушая поверхностные породы реки меняют рельеф суши – возникают речные долины, горные хребты превращаются в превращаются в совокупность постепенно сглаживающихся холмов.

Ежегодно реки переносят в Мировой Океан около 3,2 млрд т. растворенных в воде веществ. На дне рек толща осадков, состоящих из разрушенных водами горных пород, иногда составляет десятки и даже сотни метров. Среди осадков встречаются обломки руд и других цветных материалов. Когда их много, они образуют россыпи полезных ископаемых и россыпные месторождения (золота, платины, алмазов и др.).

Мелкие чистые пески используются для изготовления стекла, а песчаные глины – для производства строительного кирпича.

Химический состав морской воды.

Соленость морской воды изменяется на разных участках океанов от 32 до 39%. То есть в среднем 35%. Единицей измерения солёности является промилле - тысячная доля массы (или 0,1% массы).

Среди растворённых солей преобладают хлориды, сульфаты и бикарбонаты Na, Mg, Ca и K.

Среднее содержание растворённых солей

в речных и морских водах.

Газовый режим морей и океанов.

Газы, растворённые в воде Мирового Океана состоят в основном из:

- азота (75,5%),

- кислорода (23%),

- аргона (1,28%).

В среднем в 1г морской воды содержится:

- азота – 13см³,

- кислорода – 2 8см³,

- аргона – 0,32см³.

3.     Образование и виды осадков.

По данным метологов общий баланс осадочного материала, разными путями поступающего в систему Мирового Океана на протяжении года имеет следующую структуру:

1. Твердый сток рек                  -        18,53 млрд. т.     

2. Ледниковый сток                  -          1,8                     

3. Эоловый материал                -          1,6

4.Абразия берегов и дна          -          0,5

  В С Е Г О:                              -        25,33 млрд. т.

Контрольные вопросы.

1.     Дайте характеристику эрозионных процессов.

2.     Изложите процессы образования речной долины, оврагов, коньёнов.

3.     Как называется обломочный материал отлагаемый реками?

4.     Назовите полезные ископаемые, образующиеся в результате деятельности рек.

5.     Какие генетические типы месторождений образуются в результате деятельности рек?

6.     Какие процессы протекают в результате деятельности рек, их последовательность?

7.     Как осуществляется перенос материала и накопление осадка в реках? Какая последовательность наблюдается в протекании указанных процессов?

8.     Что такое диагенез?

Урок №8.

Тема: «Геологическая деятельность подземных вод».

План урока:

Вопрос №1: «Основные термины и понятия».

Вопрос №2: «Образование и классификация подземных вод».

Вопрос №3: «Разрушительная и созидательная  работы  подземных вод».

Вопрос №4: «Типы месторождений».

Вопрос №5: «Геологическая деятельность подземных вод».

1.   Основные термины и понятия

1.     Водоносным горизонтом (коллектором) называют участок, сложенный горными породами содержащими воду (водопроницаемыми породами).

2.     Водоупорным горизонтом называется участок, сложенный водонепроницаемымы горными породами.

3.     Напорная вода – вода находящаяся под давлением.

4.     Безнапорная вода – при отсутствии давления, она может двигаться только под давлением собственной тяжести.

5.     Влагоёмкость (способность) – свойство горных пород насыщаться водой и удерживать её в себе.

6.     Водопроницаемость – свойство горных пород пропускать воду.

7.     Карст – совокупность геологических явлений, связанных с частичным растворением и размывом горных пород и образованием в них крупных полостей.

8.     Карры – представляют собой бороздки и желобки изрезающие поверхность Земли.

9.     Поноры – воронкообразные небольшие углубления.

10. Воронки – углубления диаметром от долей м до 25-50м и глубиной до 15-20м.

11. Котловины – слившиеся воронки, площадь 2-3км².

12. Полья – увеличенные крупные котловины.

13. Колодцы – образуются чаще всего на пересечении трещин и могут иметь глубину до 50м (н    в Крыму).

14. Шахты – образуются из колодцов при их дальнейшем разливе.

15. Пропасти – это шахты с расширенными устьями имеющие в поперечнике нескольких десятков м с глубиной до нескольких сотен м.

16. Оплывина – мелкое смещение захватывающее только поверхностную часть горных пород

17. Оползни – смещение крупных масштабов.

2.    Образование и классификация подземных вод.

К подземным относятся все воды, находящиеся в земной коре, независимо от их агрегатного состояния.

Формируются подземные воды в результате:

- просачивания атмосферных осадков;

- путём конденсации водяного пара проникающего с воздухом в трещиноватые и

пористые породы;

- вследствие капилярности, обусловленной натяжением поверхностного слоя

воды, смачивающей частицы почвы.

    Явление капилярности легко проверить. Возьмите кусочек сахара рафинад или

кусок  пропускной бумаги, окуните их концы в воду и вы увидите, что очень

скоро намокнет весь сахар, а бумага – до известной высоты. Вода, смачивая частицы сахара и бумаги, поднимается по тончайшим промежуткам между ними вверх;

- воды, сохранившейся от древних морских бассейнов и захороненной при накоплении мощных толщ осадков (её называют реликтовой, relictus – «оставленной») ;

- на последних стадиях магматических процессов.

Подземные воды классифицируют по следующим признакам:

I.    По условиям залегания:

1.  почвенная

2.  верховодка

3.  грунтовая вода

4.  межпластовая вода

5.  карстовая вода

6.  артезианская

7.  термальная

8.  минеральная

II.               По содержанию солей:

1.   Пресные     -        содержат до 1г/л растворенных веществ.

2.   Солоноватые -     1-10г/л солей.

3.   Солёные -            10-50г/л

4.   Рассолы -             свыше 50г/л

III.           По температуре:

1.   холодные                               –                температура ниже 20°С

2.   тёплые                                     –                20-37°С

3.   горячие                                   –                 37-42°С

4.   термальные (очень горячие «термы») –   свыше 42°С

IV.            В зависимости от преобладания растворенных солей:

1.   гидрокарбонатные

2.   сульфатные

3.   хлоридные

Т.к. интенсивному карсту подвержены извястники, доломиты, гипсы, ангидриты, галоиды. Т.о. выделяют три вида карста:

1. карбонатный более распространённый

3. соляной                                                           

V.  По происхождению:

1.   Кристаллизационная    –        входит в состав кристаллической решётки.

2.   Гигроскопичекая          -        образуется путём осаждения водяных паров из

почвенного воздуха и удаляется только

нагреванием.

3.   Пленочная

4.   Гравитационная

3. Разрушительная и созидательная  работы  подземных вод.

Разрушительная работа подземной воды.

Подземные воды производят большой объём работы. В природе они встречаются в виде:

-подземных озёр и истоков;

- родников;

- гейзеров;

- колодезной воды.

Под землёй находится воды почти в 40 раз больше, чем во всех озёрах, болотах и реках мира.

Значительную их долю составляют осадки, поступающие из атмосферы в виде дождя или снега. Растворяя различные  химические элементы и соединения, находящиеся в горных породах, вода постепенно минерализируется, а проникая на значительные глубины нагревается.

В областях улканической деятельности (активности), Исландия, п-ов Камчатка – широко распространены воды, выделяемые в процессе застывания магмы. Эти горячие растворы настолько минерализированы, что из них осаждаются рудные минералы.

По трещинам вода быстро проникает вниз. Если породы легко растворяются водой (н   известняки, доломиты, гипсы, каменная соль), то в них наблюдается карст – пещеры, пустоты, воронки, каналы. Это так называемые карстовые формы, а процесс их образования назван карстовым.

Карстовыми называют процессы растворения и выщелачивания горных пород с образованием характерных форм рельефа на поверхности и разнообразных полостей в недрах Земли.

Слово «карст» произошло от названия извястникового плато Карст вблизи города Триест на северном побережье Адриатического моря, где наиболее развит этот своеобразный рельеф.

Созидательная работа подземной воды.

От чистоты и запасов подземных вод зависит жизнь значительной части населения земного шара. Многие города снабжаются питьевой водой и водой для промышленных целей из подземных источников. Немало её расходуется и для полива полей.

Подсчёты показали, что колодцы и источники дают около 120 млрд.л  воды в сутки, что составляет почти 1/5 общего количества воды, используемой человечеством.

Уже в глубокой древности в странах, страдающих от недостатка влаги, люди копали колодцы. Впервые бурение с целью получения воды применено в Китае и Индии. Колодезная вода использовалась в Древнем Вавилоне 2000 лет до н.э. Широкое распространение имели артезианские колодцы. Они получили своё название от французской провинции Артуа, где во многих колодцах вода поднималась выше поверхности земли вертикально.

Самопроизвольное течение воды в артезианском колодце возникает в результате разности гидростатического давления в разных частях водоносного горизонта.

Предполагают, что источниками воды гидротермальных растворов может быть воды:

-       магматические, отделяющиеся от магматического расплава в процессе их застывания и формирования извержённых горных пород.

-       метаморфическая, выделяется при метаморфизме горных пород под воздействием высокой температуры и давления. В неизменных породах содержится поровая,  плёночная, капилярная, интерминеральная, конституционная вода, количество которой может достигать 3% массы породы.

При метаморфизме, следовательно, может возникнуть огромное количество воды способной образовать гидротермальные растворы.

-       ззахороненная вода первичного морского происхождения находится в поровом пространстве древних осадков в количестве до 10-30% от массы пород. Под воздействием различных геологических процессов эта вода может высвобождаться, создавая гидротермальные потоки.

-       Атмосферная – вода при благоприятных гтдрогеологических условиях способна проникать в глубинные части земной коры. В результате нагрева и поглащения минеральных веществ она приобретает свойства гидротермальных растворов.

4. Типы месторождений.

При участии подземной воды образуются месторождения:

1. Гидротермальные

2. Контактово – метасоматические

1. Гидротермальные – формируются преимущественно за счет горячих минерализованных газово-жидких растворов, циркулирующих в верхней части земной коры и являющихся производными остывающих магматических тел. Растворы, в которых переносятся минеральные вещества и из которых образуются полезные ископаемые являются, большей частью, водными. По химическому составу они бывают:

- коллоидные (размер частиц от 0,1 до 1 млм) имеют большое значение в гидротермальном процессе. При их коогуляции возникают гели, которые в дальнейшем превращаются в метаколлоидные минеральные массы.

- истинные (молекулярные) (размер молекул от 0,1 до 1нм), являются основными источниками гидротермального рудообразования.

Гиддротермальные растворы являются источником образования месторождений: золота, вольфрамо-молибденовых, оловянных, никель-кобальтовых, Cu-Mo, Pb-Zn, Hg-Sb и других руд.

Из минералов -  это золото, вольфрамит, молебденит, касситерит, халькотерит, галенит, сфалерит, киноварь, антимонит и др.

Коунрад,

Степняк, руды цветных металлов, железа,  U, Au и др.

2. Контактово – метасоматические

В процессе метасоматоза активно участвуют газово-водные растворы, привносящие и выносящие химические компоненты.

Для контактово- метасоматических месторждений основным источником растворов является определение их от магматических расплавов.

W, топаз, олово, молибден, железные руды,  Pb-Zn, слюдяные, асбестовые, и другие.

Коунрад.

   Месторождения: Fe, Cu, Co, W, Mo, редких земель, U.

Геологическая деятельность подземных вод.

Контрольные вопросы.

1.                                                                                                                                                                           В какой последовательности протекает разрушительная деятельность подземных вод?

2.                                                                                                                                                                           Что такое карст?

3.                                                                                                                                                                           Перечислите виды поверхностного карста.

4.                                                                                                                                                                           Назовите виды карста, переходные к подземному карсту.

5.                                                                                                                                                                           Виды карста, относящие к подземному.

6.                                                                                                                                                                           Как образуются подземные воды?

7.                                                                                                                                                                           Назовите виды подземных вод по условиям образования.

8.                                                                                                                                                                           Какие полезные ископаемые подвергаются интенсивному карсту? Какие типы карста при этом выделяют?

9.                                                                                                                                                                           Какие генетические типы месторождений образуются в результате деятельности подземных вод? 

   10.Назовите полезные   ископаемые, отлагаемые подземными водами.

Урок №9.

Тема: «Эндогенные геологические процессы. Вулканизм».

План урока:

Вопрос №1: «Общие сведения о вулканизме. Строение и типы вулканов».

Вопрос №2: «Продукты вулканических  извержений».

Вопрос №3: «Роль вулканизма в образовании месторождений полезных

                       ископаемых».

1. Общие сведения о вулканизме. Строение и типы вулканов.

Геологическая деятельность вулкана.