Шпаргалка по дисциплине "Основы геологии"

Газовый тип – сильные подземные толчки, взрывы и выбросы большого количества пепла и газов. Бандай в Японии (1888 г.). Была снесена вся вершина вулкана (высота 640 м.). Продукты извержения покрыли площадь ~ 70 км2 (бедствие).

Извержение шпатовых потоков происходило в геологическом прошлом, человеком не наблюдалось: палящие тучи или раскаленные лавины.

 После извержений, когда активность  вулкана либо прекращается навсегда, либо он «дремлет» в течение  тысяч лет, на самом вулкане  и в его окрестностях идут  процессы, связанные с остыванием  магматического очага и называемые  поствулканическими.  К ним относятся:

1. Выходы вулканических газов на поверхность, называемые фумаролами. Очень часто фурмаролы приурочены к радиальным и кольцевым трещинам на вулканической постройке.

2. Горячие источники или термы, широко распространенные в областях современного и новейшего вулканизма.

3. Гейзеры – горячие источники, вода которых периодически фонтанирует и выбрасывается вверх, иногда на десятки метров.

В настоящее время в ряде мест построены электростанции, работающие на геотермальной энергии – перегретом паре. Они действуют в Италии, Исландии, Калифорнии, в Новой Зеландии, в районе Паужетки на юге Камчатки. Горячие воды используются для обогрева жилищ, парников и теплиц.

Типы залегания вулканических горных пород 
При центральном типе излияний образуются лавовые потоки, вытянутые в направлении растекания по склону вулкана. Длина потоков зависит от химического состава лавы и уклона местности. Она достигает 1 – 5 км у кислых лав при мощности несколько сотен метров; у основных лав длина потока до нескольких десятков км при мощности десятки м.

Кроме потоков вязкая лава может образовывать вулканический купол– масса лавы, поднявшаяся изнутри в виде купола и не способная к дальнейшему течению.

Диатремы – трубки взрыва – вертикальные, расширяющиеся кверху круглые каналы – следы прорыва к поверхности земли вулканических газов. Образуются обычно при однократном прорыве газов. Излияния лавы нет Диаметр их на поверхности 25-800 м. Обычно они заполнены специфическими породами – кимберлитами, переходящими в верхней части в «синюю землю», а потом в «желтую землю» - наиболее обогащенную алмазами. Типичные магматические породы в диатремах отсутствуют.

Вулканы трещинного типа, как правило, не образуют наземных сооружений. Большинство таких вулканов находится под водой и извергает подвижные лавы основного состава. При трещинном типе излияний, характерном в основном для базальтовых лав, образуются лавовые покровы при сравнительно ровном рельефе местности или лавовые потоки в условиях резко расчлененного рельефа. При многократных излияниях в некоторых местах образуются обширные покровы - лавовые плато площадью в десятки и сотни тысяч км (траппы Сибирской платформы, в Армении, на плоскогорье Декан и др.).

Флюидальность – потокообразное расположение зерен или микролитов основной массы, огибающей вкрапленики. Флюидальность передает в твердом состоянии картину движения лавы.

При вулканической деятельности также выделяются твердые продукты извержений – пирокластический материал – вулканические бомбы (> 50 мм), лапилли (2-50 мм), песок (2-0,1 мм) и пепел (менее 0,1 мм), которые после оседания из воздуха превращаются в вулканические туфы. Вдали от центра извержений туффовый материал смешивается с осадочными, кластическими, органогенными или химическими образованиями, и возникают смешанные эффузивно-осадочные породы – туффиты..

На месте кратера вулкана может образоваться депрессия оседания - кальдера размером до первых десятков км в поперечнике, заполненная затем эффузивно-пирокластическим материалом. Кальдера – крупная впадина округлой или овальной формы, образовавшаяся в результате проседания вулканического конуса и окружающих участков по кольцевым, коническим и радиальным разрывам. В кальдере часто возникают более молодые вулканы меньших размеров.

Жерла или некки – питающие каналы в виде столбообразных тел, своими корнями уходящие в более крупные интрузивные тела. По ним магма поднимается на поверхность. Некки хорошо сохраняются при денудации.

При извержениях кислых и щелочных лав могут возникнуть тяжелые горячие облака из газово-пирокластической смеси. Они под большим давлением вырываются из жерла и распространяются в виде стелющихся туч или лавин. При остывании всей массы обломков лав они расплющиваются и свариваются, образуя породу игнимбриты. Они могут покрывать площади до десятков тысяч км2 и иметь мощность до 1 –2 км.

Экструзии – выдавливания вязкой или уже затвердевшей лавы на поверхность. Экструзии образуют купола, обелиски, неправильные раздутые тела, которые могут переходить в покровы и потоки лав. Обычно экструзии сложены более крепкими горными породами, чем окружающие их образования, и хорошо выделяются в рельефе.

Особенности наземных и подводных вулканических образований

В континентальных условиях вулканические породы обычно залегают несогласно на подстилающих породах, покрывая все неровности рельефа. Наблюдается чередование слоев эффузивных и пирокластических пород, среди слоев также появляются континентальные отложения (пролювильные и элювиальные отложения, уголь и др.).

При подводных излияниях ровный рельеф морского дна способствует формированию выдержанных по мощности покровов, согласно залегающих среди морских осадков (известняков, песчаников, аргиллитов). Прослои пепла среди лав часто хорошо сортированы.

Эффузивные горные породы 
Эффузивные горные породы образуются при излиянии на поверхность земли расплавленной магмы. При эффузии почти мгновенно, меняются температура окружающей среды и давление, снижающееся от нескольких тысяч атм.  до 1 атм. В результате этого вначале начинается бурное выделение газов, растворенных в магме, сопровождающееся взрывами. Лава, выходящая из жерла вулкана, расплескивается, выбрасываясь вверх брызгами. Выделяющиеся из лавы газы могут ее вспенивать, образуя многочисленные пузыри, сохраняющиеся и при затвердевании вещества. Так образуется пузырчатая текстура. Порода подобного сложения получила название пемзы. Ее плотность настолько низка, что пемза плавает в воде.

Резко снижающаяся температура создает условия, при которых одновременно кристаллизуются многие минералы. Однако очень быстрое затвердевание вещества приводит к образованию мелких зачаточных форм кристаллов, которые можно обнаружить только под микроскопом. Значительная часть породы превращается в аморфную или стекловатую массу. Такая структура пород называется скрытокристаллической. При очень быстром остывании лавы процесс кристаллизации может и вовсе не начаться, в этом случае порода целиком будет состоять из вулканического стекла. Такая порода названа обсидианом. Это черная, темно-серая или темно-бурая порода с раковистым изломом, похожая на глыбу стекла.  Полости газовых пузырей часто заполняются минералами, которые образуются вторично – в результате их кристаллизации из растворов горячих вод, проникших в застывшую лаву. При этом на фоне темно-серой породы, имеющей скрытокристаллическую структуру, выделяются округлые светлые пятна таких включений. Обычно они представлены такими минералами как кальцит и аморфный кремнезем – опал и халцедон.

С процессом извержения вулканов связано также образование группы пород, которые принято называть пиропластическими. Выделяющиеся из магмы газы часто скапливаются внутри жерла вулкана в таких больших количествах и под столь большим давлением, что возникают мощные взрывы, выбрасывающие высоко в атмосферу огромные массы лавы, состоящей из частиц самых разных размеров. Они остывают в воздухе и падают на землю в виде твердых пылинок, горошин и более крупных обломков. Их называют вулканическим пеплом. Массы этого вулканического материала покрывают окрестности извергающегося вулкана толстым рыхлым слоем. Дожди смачивают его, и он приходит в движение, образуя потоки вулканической грязи. Высыхая, грязь превращается в легкую пористую и твердую породу, называемую туфом. Подобная порода, образованная на дне моря или озера называется туффитом.

Для излившихся пород характерна способность давать сильно пористые разности (например, пемзу). Образование таких пористых разновидностей объясняется выделением газов, насыщавших магму в недрах земли. При понижении давления, в результате извержения магмы, растворенные в ней газы выделялись наружу и вспенивали массу в процессе ее застывания. Эффузивные породы могут быть как пористыми, так и плотными, в отличие от интрузивных, которые, в силу условий их образования на глубине, пористых разновидностей давать не в состоянии. 
Вулканические горные породы различаются по химическому составу, структурно-текстурным особенностям и по степени сохранности вещества пород. По химическому составу эффузивные вулканические горные породы делятся на щёлочноземельные и щелочные горные породы и, кроме того, на основные горные породы (недосыщенные кремнекислотой), средние горные породы (насыщенные кремнекислотой) и кислые горные породы (пересыщенные кремнекислотой). Степень кристаллизации лав, а также структуры и текстуры их зависят от вязкости расплава и характера его остывания. Внутренние части эффузивных тел обычно раскристаллизованы, внешние — шлаковидные, пористые и стекловатые. Для эффузивных пород характерны порфировые, микролитовые, полустекловатые структуры и флюидальные полосчатые, массивные, пористые текстуры.

Глубоко изменённые, обычно более древние, эффузивные породы называются палеотипными, а неизменённые — кайнотипными. Наиболее распространённые кайнотипные породы — базальты, андезиты, Трахиты, липариты, а их палеотипные аналоги по химическому составу — соответственно диабазы, базальтовые и андезитовые порфириты, трахитовые и липаритовые порфиры. К обломочным вулканическим горным породам относятся наряду с пирокластическими породами (туфы, вулканические брекчии) и вулканогенно-осадочные породы.

Кварцевый порфир и липарит. Кварцевый порфир и липарит по химическому и минералогическому составу аналогичны граниту. От последнего они отличаются своей порфировой структурой. Вкрапленниками в них являются кварц и, часто, полевой шпат. Стекловатая разность кварцевых порфиров и липаритов называется вулканическим стеклом или обсидианом.

Цвет кварцевых порфиров и липаритов серый, желтоватый, бледнокрасный и кирпично-красный. Друг от друга кварцевый порфир и липарит отличаются своим возрастом и свежестью составляющих их минералов, кварцевые порфиры подверглись изменениям и несколько темнее липаритов.

Технические свойства кварцевых порфиров и липаритов повышаются с уменьшением количества в них вкрапленников. Поэтому плотные фельзиты (породы без вкрапленников) принадлежат к лучшим сортам строительного камня; механическая прочность их достигает 280 МПа. Наименее выгодной является стекловатая структура, ибо порода в этом случае обладает хрупкостью и легче поддается выветриванию. Все сказанное может быть распространено и на остальные эффузивные породы.

Кварцевые порфиры и липариты довольно широко используются в качестве штучного камня и в виде декоративного и поделочного материала, в том случае когда они имеют красивый цвет и рисунок.

Ортоклазовый порфир и трахит представляют излившиеся аналоги сиенита. От предыдущих излившихся пород они обличаются отсутствием кварца. Характеризуются повышенной пористостью и, благодаря этому, сравнительно малой объемной массой (2,20—2,61) и малым временным сопротивлением сжатию, в среднем 60-70 МПа. Окраска серая до зеленовато-серой, желтоватая и красноватая.

Эти породы легче обрабатываются и быстрее истираются, нежели предыдущие. Трахит в силу своего пористого, ячеистого сложения не поддается полировке, а в силу присущей ему шероховатости (трахит по-гречески означает шероховатый) хорошо связывается со строительными растворами.

Порфирит и андезит по минералогическому составу тождественны диориту. Окраска их колеблется от светлосерой до темносерой, причем порфириты характеризуются, как правило зеленоватыми тонами. Объемная масса находится в пределах 2,56— 2,85 г/см3; временное сопротивление сжатию колеблется между 120-240 МПа. Применяются в качестве строительного камня для самых разнообразных целей.

Диабаз и базальт. Диабаз и базальт тождественны по минералогическому составу габбро и благодаря обилию в них темных составляющих характеризуются почти черной окраской и матовым тусклым видом. Диабазы являются продуктом более древнего времени, базальты же относятся к молодым породам.

Диабаз является отличным материалом для мощения улиц, для чего его применяют в виде диабазовой шашки (брусчатки). Механическая прочность диабазов почти всегда превышает 200 МПа.

Базальт является наиболее тяжелой и наиболее прочной из всех рассмотренных излившихся пород, его объемная масса равна 2,7—3,3 г/см3, а прочность лучших образцов может достигать 500 МПа, что превосходит глубинные породы. Для базальтов характерна высокая хрупкость, вследствие чего они сравнительно легко раскалываются.

Базальт хорошо полируется, однако из-за высокой твердости трудно поддается обработке.

Базальт применяется как в дорожном деле, так и для ответственных инженерных сооружений. Базальт является сравнительно легкоплавкой породой, поэтому используется для получения изделий путем литья. В строительстве используются теплоизоляционные и акустические материалы на основе базальтовой ваты.

6.Метаморфизм и метаморфические  горные породы, их распространение  в земной коре. Структура и  текстура метаморфических пород.(+ лекция)

Метаморфизм — преобразование горных пород под действием эндогенных процессов, вызывающих изменение физико-химических условий в земной коре. Преобразованию могут подвергаться любые горные породы — осадочные, магматические и ранее образовавшиеся метаморфические. В физико-химических условиях, отличных от тех, в которых образовались горные породы, происходит изменение их минерального состава, структуры и текстуры. Изменение минерального состава при метаморфизме может протекать изохимически, т.е. без изменения химического состава метаморфизуемой породы, и метасоматически, т. е. со значительным изменением химического состава метаморфизуемой породы за счет привноса и выноса вещества. Изменение структуры и текстуры пород обычно происходит в процессе перекристаллизации вещества. Особенность метаморфических процессов заключается в том, что они протекают с сохранением твердого состояния системы, без существенного расплавления пород. Лишь при определенных физико-химических условиях метаморфизм сопровождается частичной или полной кристаллизацией исходных пород. Процессы подобного характера объединяются под названием ультраметаморфизма.

В зависимости от интенсивности метаморфических процессов наблюдается постепенный переход от слабо измененных пород, сохраняющих состав и структуру исходных разностей, до глубоко преобразованных пород, первичная природа которых практически утрачена.