Автор: Пользователь скрыл имя, 02 Марта 2013 в 23:29, курс лекций
Географическая оболочка – сложное комплексное образование, состоящее из ряда компонентных оболочек (литосферы, гидросферы, атмосферы и биосферы), между которыми происходит обмен веществом и энергией, объединяющий эти разнокачественные оболочки в новое целостное единство, в особую планетарную систему. Продуктом взаимодействия компонентных оболочек, точнее, следствием этого взаимодействия являются разнообразные формы рельефа, осадочные породы и почвы, возникновение и развитие живых организмов, в том числе человека.
Мезозойская эра продолжалась свыше 170 млн. лет. Животные и растения более высокоорганизованные, но все еще значительно отличающиеся от современных. В мезозое достигают расцвета пресмыкающиеся. Высота отдельных животных доходит до 5, а длина до 20 м. Появляются птицы и млекопитающие. Широко развиты аммониты и белемниты. В растительном мире появляются хвойные, саговые.
Кайнозойская эра (эра новой жизни), сменившая мезозойскую 67 млн. лет назад, продолжается и в наши дни. Животные и растения становятся с начала ее и в последующие отрезки времени все более сходными с ныне существующими. Для нее характерно развитие млекопитающих, птиц, костных рыб, господство брюхоногих и пластинчато-жаберных моллюсков, расселение двудольных растений по всему земному шару. В эту эру развитие животного мира ознаменовалось появлением человекообразной обезьяны, а 2—3 млн. лет назад—по явлением разумного существа — человека.
Эры делятся на более мелкие отрезки времени — на периоды (соответственно группы — на системы). Архейская и протерозойская эры имеют местные подразделения, международная шкала для них не выработана. Палеозойская эра разбивается на шесть периодов (снизу вверх) — кембрийский, ордовикский, силурийский, девонский, каменноугольный, пермский; мезозойская — на три (снизу вверх): триасовый, юрский, меловой; кайнозойская — на три: палеогеновый, неогеновый, антропогеновый (четвертичный). В международной шкале кайнозойская эра делится на два периода: третичный и четвертичный. Периоды в свою очередь делятся на более мелкие подразделения (эпохи, века).
Названия периодов и систем имеют географическое происхождение или отражают особенности наиболее характерных отложений: пермская система – по названию бывшей Пермской губернии, юрская – от Юрских гор в Швейцарии, меловая – по широкому распространению белого писчего мела и т. д. Для четвертичного периода часто используют название антропогеновый (антропоген), предложенное в 1922 г. А. П. Павловым, чтобы подчеркнуть становление и развитие человека в это время.
Для подразделений
Таким образом, стратиграфическая и геохронологическая шкалы дают представление о периодизации истории Земли в целом.
6.2 Минералы и горные породы, их происхождение и классификация.
Минералами (от лат. minera – руда) называются природные химические соединения, отдельные химические элементы, возникшие в результате химических процессов, происходящих в недрах Земли. В земной коре минералы находятся преимущественно в кристаллическом состоянии, и лишь незначительная часть — в аморфном. Свойства кристаллических веществ обусловливаются как их составом, так и внутренним строением, т.е. кристаллической структурой. В кристаллических решетках расстояния между элементарными частицами и характер связей между ними в разных направлениях неодинаковы, что обусловливает и различие свойств. Такое явление называется анизотропией или неравносвойственностью кристаллического вещества. Анизотропия кристаллических веществ проявляется во многих их особенностях. Например, в способности кристаллического вещества самоограняться, т.е. образовывать многогранники — кристаллы.
В зависимости от условий одни и те же по химическому составу вещества могут давать различные кристаллические решетки. Такое свойство называется полиморфизмом. Полиморфные модификации — это чаще всего разные минералы. Типичный пример полиморфизма — алмаз и графит, состоящие из углерода. Алмаз — самый твердый минерал, графит — один из самых мягких. В одних случаях полиморфные разновидности могут переходить одна в другую (алмаз, графит), для других минералов полиморфные превращения необратимы (пирит—марказит).
Формы нахождения минералов в природе разнообразны и зависят главным образом от условий образования. Это либо отдельные кристаллы или их закономерные сростки (двойники), либо скопления минеральных зерен — минеральные агрегаты.
Двойниками называются закономерные сростки кристаллов.
Среди обособленных минеральных скоплений наиболее часто встречают друзы, представляющие скопления кристаллов, приросших к стенкам пещер или трещин. Секреции — результат постепенного заполнения ограниченных пустот минеральным веществом, отлагающимся на их стенках. Они имеют обычно концентрическое строение, отражающее стадийность формирования. Мелкие секреции называются миндалинами, крупные — жеодами. Конкреции — более или менее округлые образования, возникшие путем осаждения минерального вещества вокруг какого-либо центра кристаллизации. С этим часто связано концентрическое или радиально-лучистое строение конкреций. Мелкие округлые образования обычно концентрического строения называются оолитами. Их возникновение связано с выпадением минерального вещества в подвижной водной среде. Натечные образования, осложняющие поверхности пустот, возникают при кристаллизации минерального вещества из просачивающихся подземных вод. Натеки, свисающие со сводов пустот, называются сталактитами, растущие вверх со дна пещер — сталагмитами.
Наиболее широко развиты минеральные агрегаты кристаллического, аморфного или скрытокристаллического строения, слагающие толщи пород. Встречаются минеральные образования, состав которых не соответствует форме, которую они слагают,— это так называемые псевдоморфозы (греч. «псевдо» —ложный). Они возникают при химических изменениях ранее существующих минералов.
Физические свойства минералов — это цвет, блеск, прозрачность, твердость, спайность, излом, плотность и др.
Оптические свойства минералов. Цвет — зависит от способности минералов поглощать ту или иную часть светового спектра. Окраска минерала определяется его химическим составом (основным и примесями), структурой, механическими примесями и неоднородностями. В связи с этим один и тот же минерал может иметь различную окраску, а разные минералы бывают окрашены в одинаковый цвет. Для непрозрачных и сильно окрашенных слабо прозрачных минералов важным диагностическим признаком является цвет черты. Для определения цвета порошка минералом проводят по шероховатой поверхности фарфоровой пластинки, называемой бисквитом, па которой остается черта, соответствующая цвету порошка; если твердость минерала больше твердости бисквита, на последнем остается царапина.
Прозрачность — способность минерала пропускать свет. По этому признаку выделяют минералы: непрозрачные, не пропускающие световых лучей; прозрачные, пропускающие свет подобно обычному стеклу; полупрозрачные, пропускающие свет подобно матовому стеклу и непрозрачные.
Блеск определяется способностью минерала отражать свет. Выделяют минералы с металлическим и неметаллическим блеском. Наиболее представлены минералы с неметаллическим блеском, и его разновидности: алмазный, стеклянный, жирный, перламутровый, шелковистый, восковой, матовый.
Механические свойства минералов. Излом определяется поверхностью, по которой раскалывается минерал. Она может напоминать ребристую поверхность раковины — раковистый излом, может иметь неопределенно-неровный характер — неровный излом. В мелко зернистых агрегатах определить излом отдельных минеральных зерен не удается; в этом случае полезно описать излом агрегата — зернистый, занозистый или игольчатый, землистый.
Спайность — способность кристаллических минералов раскалываться по ровным поверхностям — плоскостям спайности, соответствующим направлениям наименьшего сцепления частиц в кристаллической структуре минерала. Выделяют различные степени спайности: весьма совершенная — минерал легко расщепляется на тонкие пластинки, совершенная — минерал при ударе раскалывается по плоскостям спайности, средняя спайность — при ударе минерал раскалывается как по плоскостям, так и по неровному излому; несовершенная спайность — на фоне неровного излома лишь изредка образуются сколы по плоскостям; весьма несовершенная спайность — всегда образуется неровный или раковистый излом.
Твердость — способность противостоять внешнему механическому воздействию — важное свойство минералов. Обычно в минералогии определяется относительная твердость путем царапанья эталонными минералами поверхности исследуемого минерала: более твердый минерал оставляет на менее твердом царапину. В принятую «шкалу твердости» (шкала Маоса) входят десять минералов. Для определения твердости минералов можно пользоваться некоторыми распространенными предметами, твердость которых близка к твердости минералов-эталонов. Так, твердостью 1 обладает графит мягкого карандаша; около 2 — 2,5 — ноготь; 4 — железный гвоздь; 5 — стекло; 5,5 — 6 — стальной нож, игла. Более твердые минералы встречаются редко.
При определении минералов надо фиксировать все перечисленные выше свойства, так как только их комплекс может дать правильный результат.
Классификация минералов и их описание. Количество известных в настоящее время минералов превышает 2000, а число их названий с разновидностями превышает 6000, хотя наиболее широко распространено примерно 450 минералов. Их можно группировать по разным признакам. В основе принятой в настоящее время классификации минералов лежат химический состав и структура. Выделяют следующие классы (группы) минералов:
Горные породы — это природные, устойчивые ассоциации минералов, сформировавшиеся в результате определенных геологических процессов и образующие в земной коре самостоятельные геологические тела. Породы, состоящие из одного минерала называются мономинеральными (кварцит — из кварца), породы, состоящие из нескольких минералов — полиминеральными (гранит — из кварца, ортоклаза, слюды). Каждая горная порода образуется в строго определенных физико-химических условиях. Входящие в состав и определяющие свойства горных пород минералы называются породообразующими (их около 40). Помимо породообразующих минералов, в породах присутствуют акцессорные минералы (второстепенные). Для точного наименования породы необходимо изучить не только минералогический состав, но и структуру и текстуру.
Под структурой понимают строение минерального агрегата, т. е. степень кристалличности, форму, размеры минеральных зерен слагающих данную породу. Под текстурой понимают сложение породы, т. е. взаимное расположение слагающих ее минералов. Например, для магматических горных пород характерны порфировидная, порфировая, стекловатая структуры и массивная, пористая текстуры. Структура и текстура горной породы обусловливаются физико-химическими условиями ее образования.
По условиям образования (генезису) горные породы, условно делятся на три класса:
1. Магматические, или изверженные, породы, образующиеся из застывшей в различных условиях магмы (лавы). Структура – порфировидная (вкрапления зерен одного минерала в общую мелкозернистую массу – гранит), порфировая (зерна вкраплены в плотную массу – кварцевый порфир), стекловатая (масса аморфна – обсидиан, или вулканическое стекло), афанитовая (кристаллы различаются только под микроскопом – липарит). Текстура – массивная (плотная) – гранит, пористая – пемза.
Известно около 1000 разновидностей магматических пород, но практически важных только несколько десятков. По химическому составу, или по содержанию кремнезема (SiO2) магматические горные породы подразделяются на: ультракислые (>75 %) – липарит; кислые (65 – 75 %) – гранит, кварцевый порфир; средние (52 – 65 %) – сиенит, диорит, андезит; основные (45 – 52 %) – габбро, лабрадорит, базальт; и ультраосновные (<45 %) – пироксенит, перидотит, кимберлит.
О содержании в породе кремнезема можно судить по ее окраске. Кислые породы, как правило, светлоокрашенные, основные и ультраосновные темноокрашенные. Остальные группы имеют промежуточную окраску.
По происхождению (генезису) магматические горные породы можно разделить на интрузивные и эффузивные. Из интрузивных пород наиболее распространены граниты (20 % объема земной коры), из эффузивных — базальты (40 %).
2. Осадочные породы, образующиеся на поверхности Земли при разрушении любых, ранее существовавших пород и минералов и последующем механическом, химическом или биологическом отложении продуктов этого разрушения. Структура – обломочная (из обломков – галька), органогенная (из остатков организмов – известняк), зернистая (бурый железняк), плотная (гипс). Текстура – слоистая (каменная соль, торф и др.). В осадочной породе выделяют следующие составные части:
По происхождению выделяют следующие группы осадочных пород: обломочные, глинистые, хемогенные и биогенные.
Обломочные породы образуются вследствие механического разрушения других пород. Они классифицируются по размерам обломков, степени их окатанности, цементации, минералогическому составу. Эти породы подразделяются на грубообломочные – глыбы (крупнее 1 м), валуны (от 10 см до 1 м), гальки (от 10 мм до 10 см), гравий (от 1 до 10 мм); песчаные или псаммиты (от греч. psammites – песчаный) – песок различной зернистости (от 0,1 до 1 мм); и пылеватые или алевритовые породы (от греч. aleuron – мука) – алеврит (от 0,01 до 0,1 мм).
Псаммиты (песчаные породы) состоят обычно из обломков минералов – кварца, полевых шпатов, халцедона, слюды и в меньшей степени – горных пород: магнетита, ильменита, пирита и др. Пески используются в строительстве, для получения кирпича, формовочных смесей, применяются в стекольном производстве, с песками связаны россыпи золота, платины, алмазов, титановых минералов.
Глинистые породы. Глины — наиболее распространенная группа осадочных пород (60 % их общего объема). Они содержат не менее 50 % частиц мельче 0,01 мм и более 25 % частиц мельче 0,001 мм. Глины представляют продукты выветривания пород различного состава, главным образом полевых шпатов. Такого типа глины называются остаточными. Чаще продукты химического разложения выносятся текучими водами и отлагаются в морях, озерах и реках в виде глинистых минералов (каолинит). Эти глины называются осадочными. Большинство глин во влажном состоянии становятся вязкими, пластичными. По происхождению глины бывают озерными, морскими, речными, ледниковыми.