Geology

ГЕОЛОГИЯ1. Форма и размеры Земли2. Внутреннее строение Земли3. Типы земной коры4. Эволюция земной коры5. Химический состав земной коры. Минералы6. Горные породы

Маргарита Александровна Каширо, к.г.н., доцент кафедры географии,

mkashiro@yandex.ru

Форма и размеры ЗемлиЗемля представляет собой эллипсоид, т.е. шар, сплюснутый, хотя и очень незначительно, у полюсов. Величина сжатия, вызванного вращением Земли вокруг своей оси, равна 1 : 298.

Эллипсоид Ф. Н. Красовского имеет следующие размеры:

ГЕОИД - эквипотенциальная поверхность земного поля тяжести (уровенная поверхность), приблизительно совпадающая со средним уровнем вод Мирового океана в невозмущённом состоянии и условно продолженная под материками.

Некоторые характеристики земного шара:• Экваториальный диаметр = 12 756,5 км• Полярный диаметр = 12 713,7 км• Длина окружности меридиана = 40 008,6 км• Длина окружности экватора = 40 075,7 км• Поверхность Земли = 510 млн. км2 • Объем Земли = 1080 млрд. км3

Влияние формы и размеров Земли влияют на жизнь планеты:

• Благодаря своим размерам Земля обладает достаточной силой притяжения для того, чтобы удержать воздух и воду. Без них жизнь на планете была бы невозможна.

• Из-за того что Земля имеет шарообразную фигуру, солнечные лучи падают на ее поверхность под разным углом. Вблизи экватора земная поверхность нагревается сильнее, а у полюсов — слабее. Поэтому на Земле наблюдается смена природных условий при движении от экватора к полюсам.

Внутреннее строение Земли

Мантия• Граница между мантией и ядром находится на глубине 2900

км и носит название раздел Гутенберга. • Мантия Земли - самый толстый слой Земли. • Давление в нижней мантии составляет около 140 ГПа (1,4·106

атм.). • Мантия состоит из силикатных пород, богатых железом и

магнием по отношению к вышележащей коре. • Вязкость мантии колеблется от 1021 до 1024 Па·с в зависимости

от глубины. • Пластичный слой верхней мантии называется астеносфера. • Граница астеносферы и земной коры - раздел Мохоровичича

- лежит на глубинах 100–120 км под материками и 50–60 км под океанами. Нижняя граница земной астеносферы проходит на глубине ~250–350 км.

Земная кора - внешняя твёрдая оболочка Земли

• Кора составляет лишь 0,473 % общей массы Земли.

• Масса земной коры оценивается в 2,8·1019

тонн (из них 21 % — океаническая кора и 79 % — континентальная).

Строение земной коры

70-7

5 км

35 к

м

5-10

км

Кольская сверхглубокая скважина - самая глубокая скважина в мире• Находится в Мурманской области, в 10 километрах к

западу от города Заполярный.• Её глубина составляет 12 262 метра; диаметр верхней

части — 92 см, диаметр нижней части — 21,5 см• Пробурена для изучения глубинного строения

исключительно с научно-исследовательскими целями в том месте, где граница Мохоровичича подходит близко к поверхности Земли.

Эволюция земной коры

• Возраст древнейших пород Земной коры достигает 4,0-4,1 млрд. лет.

• В течение первых 2 млрд. лет, по-видимому, сформировалось около 50% (по некоторым оценкам, 70-80%) всей современной континентальной коры, следующие 2 млрд. лет — 40%, и лишь около 10% приходится на последние 500 млн. лет.

Литосфера делится на 8 крупных плит, десятки средних и множество мелких (микроконтиненов)

Основные типы перемещений плитДивергенция

(расхождение) Конвергенция

(схождение) Сдвиговые

перемещения

Рифтинг Коллизия Трансформные разломыСпрединг Субдукция

Дивергентные границы - границы между плитами, двигающимися в противоположные

стороны

В океанических рифтах в результате спрединга формируется новая

океаническая кора. На океанической коре рифты приурочены к центральным частям срединно-океанических хребтов.

В них происходит образование новой океанической коры

Рифт — крупная линейная впадина в земной коре, образующаяся в месте разрыва коры в результате её растяжения или продольного движения.

Восточно-Африканский разлом - крупное рифтовое образование рельефа, простирающееся на 6000 км от северной Эфиопии до центрального Мозамбика. Ширина долины составляет от тридцати до ста километров, глубина — от нескольких сотен до тысяч метров.

Примером рифта со сложным строением и историей является Байкальская рифтовая система.

Срединно-океанические хребты — сеть хребтов, расположенных в центральных частях всех океанов. Общая протяжённость хребтов более 70 тыс. км. В этих структурах происходит образование новой океанической коры.

Разлом в Национальном парке Тингведлир (Тингвеллир), Исландия - продолжение Срединно-Атлантического хребта

Конвергентные границы - на которых происходит столкновение плит.

Столкновение континентальной и океанической плит:

Столкновение океанических плит:

В этом случае одна из плит заползает под другую и также формируется зона субдукции, над которой образуется островная дуга.

о. Монсеррат

Столкновение континентальных плит:

Происходит коллизия, возникает мощная складчатая область.

Трансформный разлом тип разлома, который располагается вдоль границы литосферной плиты. Относительное движение плит является преимущественно горизонтальным и направленным вдоль разлома, то есть кора в месте разлома не создаётся и не уничтожается.

Разлом Сан-Андреас (Калифорния, США) – единственный пример активной трансформной границы на суше

«Горячие точки» и направление их движения

Трапповый магматизм

Древние суперконтиненты

• Ваальбара (~3,6 миллиарда лет назад)• Ур (~3 миллиарда лет назад)• Кенорланд (~2,7 миллиарда лет назад)• Колумбия, также известен как Нуна, (~1,8—1,5

миллиарда лет назад)• Родиния (~1,1 миллиард лет назад — 750

миллионов лет назад)• Паннотия (~600—540 миллионов лет назад)• Лавруссия (~300 миллионов лет назад)• Пангея (~300—180 миллионов лет назад)

Родиния

Паннотия

Пангея

Континенты будущего

• Афроевразия• Австралия-

Антарктида-Афроевразия

• Амазия (Новопангея, Пангея Ультима)

Химический состав земной корыЭлемент

Процент от общей массы литосферы

Процент от общей массы вещества Земли

Кислород O 47,2 27,71;Кремний Si 27,6 14,53;Алюминий Al 8,8 1,79;Железо Fe 5,1 39,76;Кальций Ca 3,6 2,32;Натрий Na 2,64 Калий K 2,6 Магний Mg 2,1 8,69;Водород H 0,15

Все остальные

0,215,2

(из них 3,46 – никель, 0,64 – сера, 1,1 –

прочие элементы)

Минерал• это природное неорганическое вещество с кристаллической

структурой, состоящее из одного элемента либо из закономерного сочетания разных элементов и обладающее определенными физическими свойствами.

• В настоящее время установлено более 6000 минеральных видов и ежегодно комиссией утверждается несколько десятков новых, однако лишь 100 - 150 минералов пользуются широким распространением.

• Существует набор эталонных минералов для определения относительной твёрдости методом царапания. В качестве эталонов приняты 10 минералов, расположенных в порядке возрастающей твёрдости.

Шкала твердости предложена в 1811 г. немецким минералогом Фридрихом Моосом. Значения шкалы от 1 до 10 соответствуют достаточно распространённым минералам от талька до алмаза.

Твёрдость по Моосу

Эталонный минерал

Абсолютная твёрдость Обрабатываемость

Другие минералы с аналогичной твердостью

1 Тальк 1 Царапается ногтем Графит2 Гипс 3 Царапается ногтем Галит, хлорит, слюда3 Кальцит 9 Царапается медью Биотит, золото, серебро4 Флюорит 21 Легко царапается ножом,

оконным стеклом Доломит, сфалерит

5 Апатит 48 С усилием царапается ножом, оконным стеклом Гематит, лазурит

6 Ортоклаз 72Царапает стекло. Обрабатывается

напильникомОпал, рутил

7 Кварц 100 Поддаётся обработке алмазом, царапает стекло Гранат, турмалин

8 Топаз 200 Поддаётся обработке алмазом, царапает стекло

Берилл (гелиодор, аквамарин, изумруд),

шпинель,

9 Корунд 400 Поддаётся обработке алмазом, царапает стекло

Сапфир, рубин, карбид вольфрама

10 Алмаз 1600 Царапает стекло Эльбор

Тальк Гипс

Кальцит Флюорит

Апатит Ортоклаз

Кварц Топаз

Разновидности кварца: Авантюрин, Агат, Аметист, Бингемит, Волосатик, Горный хрусталь, Кремень, Морион, Празем, Празиолит, Раухтопаз (дымчатый кварц), Розовый кварц, Халцедон, Цитрин, Сапфировый кварц, Кошачий глаз, Соколиный глаз, Тигровый глаз

Самый крупный ограненный изумруд в мире был найден в Бразилии. Весит он 57 тысяч карат (примерно 12 килограмм). Огранку огромному камню придали в Индии, сейчас изумруд по форме напоминает дыню. Назвали его «Теодора», на русском «Божий дар».

Голубые топазы по красоте не уступают бриллиантам. Самым крупным в мире ограненным топазом голубого цвета является топаз «Марбелла». Весит камень 8224 карат или около полутора кг. Находится это чудо природы в музее городка Марбелла (Испания). Вообще крупные топазы — не редкость, этот камень обладает способностью расти до гигантских размеров.

Корунд Алмаз

Самый большой в мире рубин весит 2475 карат (459 г) и называется на хинди «Раджа ратна», что означает «Король самоцветов»; этот огромный камень был найден в Югославии, а сейчас принадлежит частному лицу, адвокату родом из Индии. Самым знаменитым и красивым из ограненных рубинов признан «Рубин Эдуарда» весом в 167 каратов, хранящийся в Британском музее естествознания.

«Сапфир Тысячелетия» - это драгоценный камень размером в 61 500 карат с вырезанными на нём знаменитыми историческими фигурами (включает в себя 134 личности, в том числе лица Бетховена, Микеланджело, Шекспира, Альберта Эйнштейна, и Мартина Лютера Кинга-младшего).

Самым же большим из ограненных сапфиров считается «Голубой гигант Востока» (466 карат), найденный в 1907 году на острове Шри-Ланка.

Самый крупный в мире алмаз — Куллинан, найденный в Южной Африке в 1905 году. Его вес составлял 3106 карат, размером он был с кулак. Был оценен в 7,5 млрд. долларов. Крупнейший алмаз в мире имел трещины, и изготовить из него один огромный бриллиант было невозможно. В итоге двухлетних работ получилось 2 крупных бриллианта — «Куллинан-I» (он же «Звезда Африки») и Куллинан-II, а также несколько бриллиантов поменьше и сотни маленьких камней. «Звезда Африки» на сегодня является самым крупным бриллиантом в мире (530,2 карата). Он украшает верхушку великобританского королевского скипетра. Куллинан II» (317,4 карата) весьма достойно украсил британскую корону

Горная порода

любая масса или агрегат одного или нескольких минеральных видов или органического вещества, являющихся продуктами природных процессов. Вещество может быть твёрдым и консолидированным или мягким и рыхлым

Магматические породы

• Образуются из магмы или лавы (вылитой на поверхность магмы).

• Породы, образовавшиеся из магмы на глубине, называются интрузивными, а на поверхности – эффузивными.

• Магматические породы состоят преимущественно из силикатов и алюмосиликатов, важнейшими компонентами которых являются оксиды кремнезема SiО2 и глинозема Аl2О3.

Классификация магматических пород по содержанию кремнезема

ПородыСодержание

Si02,%

Характерные породы

Интрузивные Эффузивные

Основные 40-52 Габбро Базальт, диабаз

Средние 52-65 Диорит Андезит

Кислые 65 Гранит Липарит (риолит)

Осадочные горные породы

• Образовались путем осаждения веществ в водной среде и на суше.

• Залегают преимущественно пластами. • Сохраняют информацию о природных

условиях, существовавших на нашей планете в давние времена.

Классификация обломочных породНазвание породы Размер облом

кон (частиц)Глыбы Более 50 смВалуны 10-50 смГалька 1-10 смЩебень 5 мм — 1 смГравий 1 мм — 5 ммПесок и песчаники 0,005 мм — 1 ммГлина Менее 0,005 мм

С течением времени валуны переходят в гальку, галька—в гравий, гравий в песок.

Органогенные горные породы

• образуются в результате накопления останков животных и растений.

• широко распространены в природе: кораллы, известняки, ракушечники, радиоляриевые, диатомовые и различные черные органические илы, торф, каменные и бурые угли, нефть.

Хемогенные горные породы • формируются в результате осаждения из

вод морей и озер растворенных в них веществ.

• Химическое происхождение имеют гейзериты, каменная соль, гипс и др.

Метаморфические горные породы

• образуются в процессе глубинного преобразования осадочных и магматических пород, которые, будучи погребенными под пластами новых наслоений, оказываются в условиях большого давления и высокой температуры .

Типы метаморфизма:

• Контакный – связан с внедрением инрузий в земную кору;• Региональный – глубинный метаморфизм,

проявляющийся на огромных площадях в неявной зваисимость от местной тектонической обстановки и захватывает самые различные горные породы,

• Динамометаморфизм (дислокационный) – связан с тектоническими движениями земной коры, вызывабщими процессы складкообразования и разрывные нарушения,

• Метасамотический – основынм фактором преобразования горных пород являются химически активные вещества.