Основная геология

1. Гипотезы  происхождения Земли  и их обоснование

  Современные гипотезы образования Земли и других планет Солнечной системы основаны на выдвинутой в 18в. И. Кантом (Германия) и независимо от него П. Лапласом (Франция) концепции образования планет из пылевого вещества и газовой туманности, позднее эта гипотеза получила название Канта-Лапласа. В 20в. эту концепцию развили О. Ю. Шмидт (СССР), К. Вейцзекер (Германия), Ф. Фойл (Англия), А. Камерон (США) и Э. Шацман (Франция).

  Кант и Лаплас обратили внимание на то, что Солнце горячее, а Земля холодная и по своему размеру много меньше, чем Солнце. Все планеты обращаются по окружностям, в одну и ту же сторону и почти в одной и той же плоскости. Это составляет основные отличительные черты Солнечной системы.

  Кант и Лаплас утверждали, что в природе все непрерывно изменяется, развивается. И Земля и Солнце раньше не были такими, какие они сейчас, а составляющее их вещество существовало совсем в другом виде. Лаплас обосновал свою гипотезу более убедительно. Он считал, что когда-то Солнечной системы не было, а была первичная разряженная и раскаленная газовая туманность с уплотнением в центре. Она медленно вращалась, и размеры ее были больше, чем теперь поперечник самой удаленной от Солнца планеты. Гравитационное притяжение частичек туманности друг к другу приводило к сжатию туманности и уменьшению ее размеров. Согласно закону сохранения момента импульса при сжатии вращающегося тела скорость его вращения возрастает. Поэтому при вращении туманности большое количество частичек на ее экваторе (которые вращались быстрее, чем у полюсов) отрывались, или, точнее, отслаивались от нее. Вокруг туманности возникало вращающееся кольцо. Вместе с тем туманность, шарообразная вначале, вследствие центробежной сплющивалась у полюсов и становилась похожей на линзу.

  Все время сжимаясь и ускоряя свое вращение, туманность постепенно отслаивала от себя кольцо за кольцом, которые вращались в одну и ту же сторону и в одной и той же плоскости. Газовые кольца имели неоднородности плотности. Наибольшее сгущение в каждом из колец постепенно притягивало к себе остальное вещество кольца. Так каждое кольцо превращалось в один большой газовый клубок, вращающийся вокруг своей оси. После этого с ним повторялось то же, что с огромной первичной туманностью: он превращался в сравнительно небольшой шар, окруженный кольцами, опять сгущавшимися в небольшие тела. Последние, охладившись, становились спутниками больших газовых шаров, обращавшихся вокруг Солнца и после затвердевания превратившихся в планеты. Наибольшая часть туманностей сосредоточилась в центре; она не остыла до сих пор и стала Солнцем.

  Гипотеза Лапласа была научной, поскольку основывалась на законах природы, известных из опыта. Однако после Лапласа были открыты новые явления в Солнечной системе, которые его теория не могла объяснить. Например, оказалось, что планета Уран вращается вокруг своей оси не в ту сторону, куда вращаются остальные планеты. Были лучше изучены свойства газов и особенности движения планет и их спутников. Эти явления также не согласовывались с гипотезой Лапласа и от нее пришлось отказаться.

  Определенным этапом в развитии взглядов на образование Солнечной системы была гипотеза английского астрофизика Джеймса Джинса. Он считал, что планеты образовались в результате катастрофы: какая-то относительно большая звезда прошла совсем близко от уже существовавшего Солнца, следствием чего явился выброс из поверхностных слоев Солнца струи газа, из которых впоследствии образовались планеты. Но гипотеза Джинса, так же как гипотеза Канта-Лапласа, не может объяснить несоответствие в распределении момента количества движения между планетами и Солнцем.

  Известный советский ученый академик О. Ю Шмидт предложил гипотезу, в разработке которой приняли участие астрономы, геофизики, геологи и другие ученые и согласно которой Земля и другие планеты никогда, не были раскаленными газовыми телами, подобными Солнцу и звездам, а должны были образоваться из холодных частиц вещества. Эти частицы первоначально двигались беспорядочно. Затем их орбиты становились круговыми и располагались примерно в одной и той же плоскости. При этом направление вращения частиц в какую-либо определенную сторону со временем начинало преобладать, и, в конце концов, все частицы стали вращаться в одну и ту же сторону. В результате столкновения частиц при первоначальном беспорядочном движении энергия их движения частично переходила в тепло и рассеивалась в пространство. Расчеты показали, что в результате этих процессов шарообразное облако постепенно сплющивалось и наконец стало по форме похожим на блин. Далее гравитационное взаимодействие привело к росту более крупных частиц путем захвата ими мелких частиц. Таким образом, большая часть пылинок собралась в несколько гигантских комков вещества, которые стали планетами.

  Согласно оценкам, полученным Шмидтом, для образования Солнечной системы потребовалось 6-7 млрд. лет, что по порядку величины согласуется с данными, полученными в результате изотопического анализа.

  По гипотезе Шмидта, Земля никогда не была огненно-жидкой, а разогрев внутренней области Земли произошел в результате ядерных реакций распада тяжелых элементов, входящих в состав первоначального вещества.

2.Описание  пород: мрамор, известняк-ракушечник, кварцит.

  Мрамор образуется из известняка и других карбонатных пород под действием высоких температур и давления в результате регионального и контактного метаморфизма. Структура пород мрамора чаще всего гранобластовая. Породы мрамора бывают полностью раскристаллизованы (собственно мрамор) или частично раскристаллизованы (мраморовидные известняки). По величине зерна различают мелко, средне и крупнозернистые разновидности мрамора. Наибольшей прочностью, износостойкостью и долговечностью обладают мелкозернистые разновидности мрамора. По однородности размеров зерен различают равномерно- и неравномернозернистую структуру; по характеру границ между зернами — мозаичную, зубчато-мозаичную и зубчатую структуру мрамора. Тесная взаимосвязь зерен обеспечивает долговечность и износостойкость пород (особенно зубчатая и зубчато-мозаичная структура). Текстура пород слоистая, массивная. По цвету мраморы делятся на белые и цветные (розовые, желтые, серые, голубые, зеленоватые, красноватые, черные, коричневые, а также различные сочетания этих цветов). Цветному мрамору свойственно наличие прожилок, представляющих собой трещины, заполненные природными цементами. Наиболее ценной разновидностью является чистый, белый статуарный мрамор, который используется для изготовления скульптур. Мраморные конгломераты, брекчии и конглобрекчии состоят из различных галек и кусков природного щебня, скрепленных известковым цементом; им свойственна пестрота цвета. В мраморном ониксе ценится просвечиваемость. Породы мрамора прочны, достаточно износостойки, плотны, декоративны, хорошо обрабатываются и легко принимают полировку. Объемная масса колеблется от 2,3 до 2,6 т/м3, пористость от 0,6 до 3,3%, прочность на сжатие от 30 до 153 МПа, твердость по шкале Мооса от 3 до 4. Мрамор широко используется в современном строительстве. Окраска мраморов весьма разнообразна: от белоснежного до угольно-черного. Ценность мрамора определяется его необычной структурой. Именно замысловатые рисунки, делают каждое изделие из мрамора по-настоящему уникальным.

Ракушечник (известняк-ракушечник)— светлоокрашенная (обычно белого, желтоватого или серого цвета) осадочная горная порода, состоящая преим. из целых или раздробленных раковин размером от 0,1 мм до неск.см,сложенная почти полностью кальцитом (СаС03) с небольшой примесью кварца, глины и др. минералов. Ракушечник образуется в результате накопления в прибрежных частях мелких морей и лагун скелетных остатков организмов — раковин. Удельный вес кальцита 2,6—2,8, хрупок. При нагревании до 825—910° разлагается на окись кальция (СаО) и углекислый газ (С02). Ракушечник разных месторождений имеет различное строение — от плотного мелкозернистого до рыхлого грубоноздреватого, что обусловливает различие физико-механических свойств; объемный вес — 1100—2240 кг /ж3; твердость по Шору — 16—22; пористость — 22—60%, закрытая пористость около 40% от открытой; водо- поглощение (весовое)—4—30%, иногда и более; коэфф. теплопроводности 0,25— 0,85 ккал/м- град -час) воздухопроницаемость 14—320 л/м2-час\ предел прочности при сжатии 4—280 кг/см2; морозостойкость до 10—35 циклов замораживания и оттаивания; истираемость и износ ракушечника велики. Как правило, более пористые ракушечники обладают наименьшей прочностью. При насыщении водой прочность породы снижается, величина коэффициента размягчения 0,4—0,9. Р. несгораем, но при действии высоких темп-р (825—910°) разлагается, начиная с поверхности (при этом сильно снижается его прочность), или разрушается.

  Кварциты — зернистая горная порода, состоящая из зерен кварца, сцементированных более мелким кварцевым материалом. Образуется при метаморфизме кварцевых песчаников, порфиров. Встречаются в корах выветривания, образуясь при метасоматозе (гипергенные кварциты) с окислением медноколчеданных месторождений. Они служат поисковым признаком на медноколчеданные руды. Микрокварциты образуются из подводных гидротерм, выносящих в морскую воду кремнезём, при отсутствии других компонентов (железо, магний и др.).

Кварцит – название от минерала кварц; тип  по вещественному составу -силикатные. Цвет: разный. Структура: от мелко-, тонкозернистой до скрытокристаллической. Текстура: однородная, иногда полосчатая, реже узорчатая. Мин. состав: состоит в основном из кварца (царапает стекло с характерным треском); в качестве примесей могут быть слюды, кристаллы пирита, пироксена, граната; при значительном содержании минералов магнетита, гематита выделяют кварцит ожелезненый (джеспилит). Отл. признаки: очень прочный, твердый (царапает стекло с характерным треском); отсутствие реакции с соляной кислотой при высокой твердости – отличие от кристаллических мраморов, некристаллических известняков и доломитов; при трении между собой обломков кварцита зерна кварца не выкрашиваются – отличие от кварцевых песчаников; гладкая поверхность при отсутствии раковистого излома – отличие от роговиков. Происхождение: образуется из кварцевых песчаников при действии высоких напряжений, повышенной температуры и горячих растворов. Применение: ценный строительный материал (твердый, очень прочный, стойкий к выветриванию); используется в гражданском строительстве как строительный, облицовочный, цокольный камень; в дорожном строительстве используется как щебень. По наличию железистых минералов выделяют разновидность кварцита – кварцит ожелезненный (джеспилит); тип по вещественному составу – железистые; характерна однородная или полосчатая текстура; состоит из минералов – кварца (светлые полосы), гематита (красно-бурые полосы), магнетита (темно-серые полосы), при этом разноокрашенные полосы не имеют резких границ, очертания их размыты; на фарфоровой пластинке оставляет черную, красноватую или бурую черту; если в состав кварцита входит минерал магнетит – образец обладает магнитностью.

3.Полевой  (макроскопический) метод определения  минералов.

  Существует ряд методов определения минералов: кристаллографический, оптический, рентгенологический, химический и др. Эти методы применяются в лабораторной обстановке и требуют наличия специального, подчас довольно сложного оборудования. Так, например, для определения минералов оптическим методом требуется специальный поляризационный микроскоп. Широкое применение в практике получил так называемый полевой метод (макроскопический), основанный на определении физических свойств минералов.

Для определения  минералов макроскопическим методом  применяется простейшее оборудование и реактивы: молоток, перочинный нож, лупа 7—10-кратного увеличении, стекло, склянка с 10%-ным раствором соляной кислоты.

С помощью  молотка окалывают края образцов, чтобы получить свежий излом. Определение физических свойств ведут в следующем порядке: цвет, твердость, спайность, блеск, излом. Например, для определения взят белый минерал. По цвету относят его к группе светлых минералов, в которую из числа породообразующих минералов входят кварц, полевой шпат, кальцит, гипс, каолинит, белая слюда (мусковит).

Далее определяют твердость минерала царапанием свежей его поверхности ножом. Если нож не царапает минерал, то твердость  его более 5,5, и, следовательно, определяемый минерал должен быть отнесен к  кварцу или белому полевому шпату (ортоклазу).

Дальнейшее  уточнение осуществляется путем  определения спайности и характера  излома. У кварца спайность отсутствует, у полевого шпата она ясно заметна; излом у кварца — раковистый, у полевого шпата — по спайности. Кроме того, для полевых шпатов характерен сильный стеклянный блеск. По цвету можно определить и разновидность  полевого шпата. Для ортоклаза характерен розовый, мясо-красный, серый, реже чисто  белый цвет; для плагиоклаза —  серо-зеленоватый и темно-серый.

Если  нож царапает минерал, то твердость  минерала менее 5, и, таким образом, он относится к одному из следующих  минералов: кальциту, гипсу, мусковиту, каолиниту. Если царапание ногтем испытуемого  минерала оставляет на нем след, то его твердость около 2.

Пусть испытуемый минерал обладает совершенной  волокнистой спайностью и имеет  шелковистый блеск. При действии на минерал соляной кислоты обнаруживается, что образец от капли соляной  кислоты не вскипает. Такой же результат  получен и при действии соляной  кислоты на порошок минерала. Нетрудно убедиться, что испытуемый минерал  представляет собой волокнистый  гипс. При наличии весьма совершенной спайности, когда минерал расщепляется на тонкие листочки, он должен быть отнесен к мусковиту. Если же испытуемый минерал вскипает от капли соляной кислоты, то он является кальцитом.

4.Геологическая деятельность ледников.

Движение  ледников. Существенная особенность  льда - пластичность, способность течь под давлением. Движение ледника  во многом аналогично движению водного  потока, отличаясь несравненно меньшими скоростями. Давление в леднике бывает огромным, так как мощность льда в горных глетчерах достигает  нескольких сотен метров, а толщина  ледниковых покровов Гренландии и Антарктиды достигает 3-3,5 км. В нижней части  ледника лёд становится текучим  и движется в область с меньшим  давлением. Поэтому в полярных странах движущиеся ледники возникают даже на ровной поверхности.