Экзогенными (от греч. éxo - вне, снаружи) называют геологические процессы, которые обусловлены внешними по отношению к Земле источниками энергии: солнечной радиацией и гравитационным полем. Они протекают на поверхности земного шара или в приповерхностной зоне литосферы. К ним относятся гипергенез (выветривание), эрозия, абразия, седиментогенез и др.
Противоположные экзогенным процессам эндогенные (от греч. éndon - внутри) геологические процессы связаны с энергией, возникающей в недрах твердой части земного шара. Главными источниками эндогенных процессов считаются тепло и гравитационная дифференциация вещества по плотности с погружением более тяжелых составляющих элементов. К эндогенным процессам относятся вулканизм, сейсмичность, метаморфизм и др.
Использование представлений об экзогенных и эндогенных процессах, красочно иллюстрирующих динамику процессов в каменной оболочке в борьбе противоположностей, подтверждает справедливость высказывания Ж. Бодрийяра, что «Всякая унитарная система, если она хочет выжить, должна обрести бинарную регуляцию». Если имеется оппозиция, то существование симулякра, т. е. представления, скрывающего, что его нет, возможно.
В модели реального мира природы, очертывающейся законами естествознания, которые не имеют исключений, бинарность объяснений недопустима. Например, два человека держат в руке по камню. Один из них заявляет, что когда опустит камень, тот полетит к Луне. Это его мнение. Другой говорит, что камень упадет вниз. Спорить им, кто из них прав, не нужно. Есть закон всемирного тяготения, по которому в 100% случаев камень упадет вниз.
Согласно второму началу термодинамики нагретое тело на контакте с холодным в 100 % случаев остынет, нагревая холодное.
Если реально наблюдаемое строение литосферы из аморфного базальта, ниже глины, потом сцементированной глины - аргиллита, мелкокристаллического сланца, среднекристаллического гнейса и крупнокристаллического граница, то перекристаллизация вещества с глубиной с увеличением размера кристаллов однозначно свидетельствует о не поступлении из-под гранита тепловой энергии. В противном случае на глубине были бы аморфные горные породы, сменяющиеся к поверхности все более крупнокристаллическими образованиями.
Отсюда, глубинной тепловой энергии нет, а, стало быть, и эндогенных геологических процессов. Если нет эндогенных процессов, то теряет смысл выделение и противоположных им экзогенных геологических процессов.
А что же есть? В каменной оболочке земного шара, как и в атмосфере, гидросфере и биосфере, взаимосвязанных между собой, составляющих единую систему планеты Земля, происходит круговорот энергии и вещества, вызванный поступлением солнечной радиации и наличием энергии гравитационного поля. Этот круговорот энергии и вещества в литосфере и составляет систему геологических процессов.
Круговорот энергии состоит из трех звеньев. 1. Начальное звено - накопление веществом энергии. 2. Промежуточное звено - освобождение накопленной энергии. 3. Заключительное звено - удаление освобожденной тепловой энергии.
Круговорот вещества также состоит из трех звеньев. 1. Начальное звено - перемешивание разных веществ с усреднением химического состава. 2. Промежуточное звено - разделение усредненного вещества на две части разного химического состава. 3. Заключительное звено - удаление одной части, которая поглотила выделившееся тепло и стала разуплотненной, легкой.
Суть начального звена круговорота энергии вещества в литосфере в поглощении горными породами на поверхности суши поступающей солнечной радиации, что приводит к разрушению их до глины и обломков (процесс гипергенеза). Продукты разрушения накапливают громадное количество солнечной радиации в виде потенциальной свободной поверхностной, внутренней, геохимической энергии. Под действием силы тяжести продукты гипергенеза сносятся в пониженные участки, перемешиваясь, усредняя свой химический состав. В конечном счете, глина и пески сносятся на дно морей, где накапливаются слоями (процесс седиментогенеза). Формируется слоистая оболочка литосферы, около 80% которой приходится на глину. Химический состав глины = (гранит + базальт)/2.
На промежуточном звене круговорота слои глины погружаются в недра, перекрываясь новыми слоями. Возрастающее литостатическое давление (массы вышележащих слоев) приводит к отжатию из глины воды с растворенными солями и газами, сдавливанию глинистых минералов, уменьшению расстояний между их атомами. Это вызывает перекристаллизацию глинистой массы до кристаллических сланцев, гнейсов и гранитов. При перекристаллизации потенциальная энергия (аккумулированная солнечная) переходит в кинетическую тепловую, которая выделяется из кристаллического гранита и поглощается водно-силикатным раствором базальтового состава, находящимся в порах между кристаллами гранита.
На заключительное звено круговорота приходится удаление нагретого базальтового раствора на поверхность литосферы, где люди называют его лавой. Вулканизм - заключительное звено круговорота энергии и вещества в литосфере, суть которого в удалении нагретого базальтового раствора, образовавшегося при перекристаллизации глины в гранит.
Образующаяся при перекристаллизации глины тепловая энергия, поднимаясь на поверхность литосферы, создает для человека иллюзию поступления глубинной (эндогенной) энергии. На самом деле, это освобожденная солнечная энергия, преобразованная в тепловую. Как только тепловая энергия возникает при перекристаллизации, она сразу же удаляет вверх, поэтому на глубине нет эндогенной энергии (эндогенных процессов).
Таким образом, представление об экзогенных и эндогенных процессах представляет собой симулякр.
Ноотик - круговорот энергии и вещества в литосфере, вызванный поступлением солнечной энергии и наличием гравитационного поля.
Представление об экзогенных и эндогенных процессах в геологии является результатом восприятия мира каменной оболочки земного шара таким, каким его видит (хочет видеть) человек. Это и определило дедуктивный и фрагментарный способ мышления геологов.
Но, мир природы не создан человеком, и какой он, неизвестно. Для познания его необходимо применять индуктивный и системный способ мышления, что и реализовано в модели круговорота энергии и вещества в литосфере, как системе геологических процессов.
1. ЭКЗОГЕННЫЕ И ЭНДОГЕННЫЕ ПРОЦЕССЫ
Экзогенные процессы – геологические процессы, происходящие на поверхности Земли и в самых верхних частях земной коры (выветривание, эрозия, деятельность ледников и др.); обусловлены главным образом энергией солнечной радиации, силой тяжести и жизнедеятельностью организмов.
Эрозия (от лат. erosio – разъедание) – разрушение горных пород и почв поверхностными водными потоками и ветром, включающее в себя отрыв и вынос обломков материала и сопровождающееся их отложением.
Часто, особенно в зарубежной литературе, под эрозией понимают любую разрушительную деятельность геологических сил, таких, как морской прибой, ледники, гравитация; в таком случае эрозия выступает синонимом денудации. Для них, однако, существуют и специальные термины: абразия (волновая эрозия), экзарация (ледниковая эрозия), гравитационные процессы, солифлюкция и т. д. Такой же термин (дефляция) используется параллельно с понятием ветровая эрозия, но последнее гораздо более распространено.
По скорости развития эрозию делят на нормальную и ускоренную. Нормальная имеет место всегда при наличии сколько-либо выраженного стока, протекает медленнее почвообразования и не приводит к заметным изменением уровня и формы земной поверхности. Ускоренная идет быстрее почвообразования, приводит к деградации почв и сопровождается заметным изменением рельефа. По причинам выделяют естественную и антропогенную эрозию. Следует отметить, что антропогенная эрозия не всегда является ускоренной, и наоборот.
Работа ледников – рельефообразующая деятельность горных и покровных ледников, состоящая в захвате частиц горных пород движущимся ледником, переносе и отложении их при таянии льда.
Эндогенные процессы Эндогенные процессы – геологические процессы, связанные с энергией, возникающей в недрах твердой Земли. К эндогенным процессам относятся тектонические процессы, магматизм, метаморфизм, сейсмическая активность.
Тектонические процессы – образование разломов и складок.
Магматизм – термин, объединяющий эффузивные (вулканизм) и интрузивные (плутонизм) процессы в развитии складчатых и платформенных областей. Под магматизмом понимают совокупность всех геологических процессов, движущей силой которых является магма и её производные.
Магматизм является проявлением глубинной активности Земли; он тесно связан с ее развитием, тепловой историей и тектонической эволюцией.
Выделяют магматизм:
геосинклинальный
платформенный
океанический
магматизм областей активизации
По глубине проявления:
абиссальный
гипабиссальный
поверхностный
По составу магмы:
ультраосновной
основной
кислый
щелочной
В современную геологическую эпоху магматизм особенно развит в пределах Тихоокеанского геосинклинального пояса, срединно-океанических хребтов, рифовых зон Африки и Средиземноморья и др. С магматизмом связано образование большого количества разнообразных месторождений полезных ископаемых.
Сейсмическая активность – это количественная мера сейсмического режима, определяемая средним числом очагов землетрясений в некотором диапазоне энергетической величины, которые возникают на рассматриваемой территории за определенное время наблюдения.
2. ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЯ
геологический земной кора эпейрогенический
Наиболее отчетливо действие внутренних сил Земли обнаруживается в явлении землетрясений, под которыми понимаются сотрясения земной коры, вызванные смещениями горных пород в недрах Земли.
Землетрясение – явление достаточно распространенное. Оно наблюдается на многих участках материков, а также на дне океанов и морей (в последнем случае говорят о «моретрясении»). Количество землетрясений на земном шаре достигает нескольких сотен тысяч в год, т. е. в среднем совершается одно два землетрясения в минуту. Сила землетрясения различна: большинство из них улавливается только высокочувствительными приборами -сейсмографами, другие ощущаются человеком непосредственно. Количество последних достигает двух-трех тысяч в год, причем распределяются они очень неравномерно – в одних районах такие сильные землетрясения очень часты, а в других необычайно редки или даже практически отсутствуют.
Землетрясения можно подразделить на эндогенные, связанные с процессами, происходящими в глубине Земли, и экзогенные, зависящие от процессов, происходящих вблизи поверхности Земли.
К зндогенным землетрясениям относятся вулканические землетрясения, вызванные процессами извержения вулканов, и тектонические, обусловленные перемещением вещества в глубоких недрах Земли.
К экзогенным землетрясениям относятся землетрясения, происходящие в результате подземных обвалов, связанных с карстовыми и некоторыми другими явлениями, взрыво газов и т.п. Экзогенные землетрясения могут вызываться также процессами, происходящими на самой поверхности Земли: обвалами скал, ударами метеоритов, падением воды с большой высоты и другими явлениями, а также факторами, связанными с деятельностью человека (искусственными взрывами, работой машин и т.п.).
Генетически землетрясения можно классифицировать следующим образом:. Естественные
Эндогенные: а) тектонические, б) вулканические. Экзогенные: а) карстово-обвальные, б) атмосферные в) от ударов волн, водопадов и т. п.. Искусственные
а) от взрывов, б) от артиллерийской стрельбы, в) от искусственного обрушения горных пород, г) от транспорта и т. п.
В курсе геологии рассматриваются только землетрясения, связанные с эндогенными процессами.
В тех случаях, когда сильные землетрясения происходят в густонаселенных районах, они наносят огромный вред человеку. По бедствиям, причиняемым человеку, землетрясения не могут сравниться ни с каким другим явлением природы. Так например, в Японии во время землетрясения 1 сентября 1923 г., продолжавшегося всего несколько секунд, было полностью уничтожено 128266 домов и 126233 частично разрушено, погибло около 800 судов, были убиты и пропали без вести 142 807 человек. Более 100 тыс. человек получили ранения.
Описать явление землетрясения необычайно трудно, так как весь процесс длится всего несколько секунд или минут, и человек не успевает воспринять все многообразие перемен, совершающихся за это время в природе. Внимание фиксируется обычно только на тех колоссальных разрушениях, которые появляются в результате землетрясения.
Вот как описывает М. Горький землетрясение, происшедшее в Италии в 1908 г., очевидцем которого он был: «Земля глухо гудела, стонала, горбилась под ногами и волновалась, образуя глубокие трещины – как будто в глубине проснулся и ворочается веками дремавший некий огромный червь… Вздрогнув и пошатываясь, здания наклонялись, по их белым стенам, как молнии, змеились трещины и стены рассыпались, засыпая узкие улицы и людей среди них… Подземный гул, грохот камней, визг дерева заглушают вопли о помощи, крики безумия. Земля волнуется, как море, сбрасывая с груди своей дворцы, лачуги, храмы, казармы, тюрьмы, школы, каждым содроганием уничтожая сотни и тысячи женщин, детей, богатых и бедных. ».
В результате этого землетрясения был разрушен г. Мессина и ряд других населенных пунктов.
Общая последовательность всех явлений при землетрясении была изучена И. В. Мушкетовым во время крупнейшего из среднеазиатских Алма-Атинского землетрясения 1887 г.
27 мая 1887 г. вечером, как писали очевидцы, никаких признаков землетрясения не было, но домашние животные вели себя неспокойно, не принимали корма, рвались с привязи и т. п. Утром 28 мая в 4 часа 35 минут послышался подземный гул и довольно сильный толчок. Сотрясение продолжалось не более секунды. Через несколько минут гул возобновился, он напоминал глухой звон мощных многочисленных колоколов или грохот проезжающей тяжелой артиллерии. За гулом последовали сильные сокрушительные удары: в домах сыпалась штукатурка, вылетали стекла, рушились печи, падали стены и потолки: улицы наполнились серой пылью. Наиболее сильно пострадали массивные каменные постройки. У домов, расположенных по меридиану, вываливались северные и южные стены, тогда как западные и восточные сохранялись. В первую минуту казалось, что города больше не существует, что разрушены все здания без исключения. Удары и сотрясения, но менее сильные, продолжались в течение всего дня. Многие поврежденные, но ранее устоявшие дома, падали от этих более слабых толчков.
В горах образовались обвалы и трещины, по которым местами на поверхность вышли потоки подземной воды. Глинистая почва на склонах гор, и до того уже сильно смоченная дождями, начала ползти, ч загромождая русла рек. Подхваченная потоками вся эта масса земли, щебня, валунов Б виде густых селевых потоков устремилась к подножию гор. Один из таких потоков протянулся на 10 км при ширине 0,5 км.
Разрушения в самом г. Алма-Ата были огромны: из 1800 домов уцелели единичные дома, но количество человеческих жертв было относительно невелико (332 человека).
Многочисленные наблюдения показали, что в домах сначала (на какую-то долю секунды раньше) разваливались южные стены, а затем уже северные, что колокола в Покровской церкви (в северной части города) ударили через несколько секунд после разрушений, происшедших в южной части города. Все это свидетельствовало, что центр землетрясения находился к югу от города.
Большинство трещин в домах было наклонено также на юг или точнее на юго-восток (170°) под углом 40-60°. Анализируя направление трещин, И. В. Мушкетов пришел к выводу, что источник волн землетрясения располагался на глубине 10- 12 км п в 15 км к югу от г. Алма-Ата.
Глубинный центр, или очаг землетрясения, называется гипоцентром. В плане он очерчивается как округлая или овальная площадь.
Область, расположенная на поверхности Земли над гипоцентром носит название эпицентра. Она характёризуётся максимальными разрушениями, причем многие предметы здесь смещаются вертикально (подпрыгивают), и трещины в домах располагаются очень круто, почти вертикально.
Площадь эпицентра Алма-Атинского землетрясения определялась в 288 км² (36 *8 км), а область, где землетрясение было наиболее сильным, охватила площадь в 6000 км². Такая область получила название плейстосейстовой («плейсто» – наибольший и « сейстос» – сотрясенный).
Алма-Атинское землетрясение продолжалось не один день: вслед за толчками 28 мая 1887 г. в течение более двух лет происходили толчки меньшей силы с. интервалами сначала в несколько часов, а затем дней. Всего за два года было свыше 600 ударов, все более и более ослабевающих.
В истории Земли описаны землетрясения с еще большим количеством толчков. Так, например, в 1870 г. в провинции Фокида в Греции начались толчки, которые продолжались в течение трех лет. В первые три дня толчки следовали через 3 минуты, в течение первых пяти месяцев произошло около 500 тыс. толчков, из них 300 обладали разрушительной силой и следовали друг за другом со средним интервалом в 25 секунд. За три года всего произошло свыше 750 тыс. ударов.
Таким образом, землетрясение происходит не в результате единовременного акта, совершающегося на глубине, но вследствие какого-то длительно развивающегося процесса движения материи во внутренних частях земного шара.
Обычно за начальным крупным толчком следует цепь более мелких толчков, и весь этот период можно назвать периодом землетрясения. Все толчки одного периода исходят из общего гипоцентра, который иногда в процессе развития может смещаться, в связи с чем смещается и эпицентр.
Это хорошо видно на ряде примеров кавказских землетрясений, а также землетрясения в районе г. Ашхабада, которое произошло 6 октября 1948 г. Основной толчок последовал в 1 час 12 минут без предварительных толчков и продолжался 8-10 секунд. За это время в городе и окрестных селениях произошли огромные разрушения. Одноэтажные дома из кирпича-сырца рассыпались, и крыши накрыли эти груды кирпича, домашней утвари и т. п. У более прочно построенных домов вылетели отдельные стены, развалились трубы и печи. Интересно отметить, что здания круглой формы (элеватор, мечеть, собор и др.) противостояли толчку лучше, чем обычные четырехугольные постройки.
Эпицентр землетрясения располагался в 25 км. к юго-востоку от Ашхабада, в районе совхоза «Карагаудан». Эпицентральная область оказалась вытянутой в северо-западном направлении. Гипоцентр располагался на глубине 15-20 км. Длина плейстосейстовой области достигала 80 км, а ширина- 10 км. Период Ашхабадского землетрясения был длителен и состоял из множества (более 1000) толчков, эпицентры которых располагались к северо-западу от главного в пределах узкой полосы, расположенной в предгорьях Копет-Дага
Гипоцентры всех этих повторных толчков находились на той же малой глубине (порядка 20-30 км), что и гипоцентр основного толчка.
Гипоцентры землетрясений могут располагаться не только под поверхностью материков, но и под дном морей и океанов. При моретрясениях разрушения приморских городов бывают тоже весьма значительными и сопровождаются человеческими жертвами.
Сильнейшее землетрясение произошло в 1775 г. в Португалии. Плейстосейстовая область этого землетрясения охватила огромную площадь; эпицентр располагался под дном Бискайского залива вблизи столицы Португалии г. Лиссабона, пострадавшего наиболее сильно.
Первый толчок произошел днем 1 ноября и сопровождался страшным грохотом. По свидетельству очевидцев, земля на целый локоть то поднималась вверх, то опускалась. Дома падали со страшным треском. Огромный монастырь на горе так сильно качался из стороны в сторону, что каждую минуту грозил рухнуть. Толчки продолжались 8 минут. Через несколько часов землетрясение возобновилось.
Мраморная набережная провалилась и ушла под воду. В образовавшуюся водяную воронку были увлечены люди и корабли, стоявшие у берега. После землетрясения глубина залива на месте набережной достигала 200 м.
Море вначале землетрясения отступило, но затем огромная волна высотой 26 м обрушилась на берег и затопила побережье на ширину до 15 км. Таких волн, следовавших одна за другой, было три. То, что уцелело от землетрясения, было смыто и унесено в море. Только в гавани Лиссабона было уничтожено или повреждено свыше 300 судов.
Волны Лиссабонского землетрясения прошли через весь Атлантический океан: у Кадикса их высота достигала 20 м, на Африканском побережье, у берегов Танжера и Марокко – 6 м, на о-вах Фуншал и Мадера -до 5 м. Волны пересекли Атлантический океан и ощущались у берегов Америки на о-вах Мартиника, Барбадос, Антигуа и др. При Лиссабонском землетрясении погибло свыше 60 тыс. человек.
Подобные волны довольно часто возникают при моретрясениях, они называаются цуцнами. Скорость распространения этих волн колеблется от 20 до 300 м/сек в зависимости:от глубины океана; высота волн достигает 30 м.
Осушение берега перед цунами длится обычно несколько минут и в исключительных случаях достигает чяса. Возникают цунами только при тех моретрясениях, когда происходит провал или поднятие определенного участка дна.
Появление цунами и волн отлива объясняется следующим образом. В эпицентральной области из-за деформации дна образуется волна давления, распространяющаяся вверх. Море в этом месте только сильно вспучивается, на поверхности образуются кратковременные течения, расходящиеся во всех направлениях, или «вскипает» с подбрасыванием воды вверх на высоту до 0,3м. Все это сопровождается гулом. Затем волна давления преобразуется на поверхности в волны цунами, разбегающиеся в разных направлениях. Отливы перед цунами объясняются тем, что вначале вода устремляется в подводный провал, из которого затем выталкивается в эпицентральную область.
В случае, когда эпицентры приходятся на густонаселенные районы, землетрясения приносят огромные бедствия. Особенно разрушительными были землетрясения Японии, где за 1500 лет зафиксировано 233 крупных землетрясения с количеством толчков, превышающим 2 млн.
Большие бедствия причиняют землетрясения в Китае. Во время катастрофы 16 декабря 1920 г. в районе Кансу погибло свыше 200 тыс. человек, причем главной причиной гибели были обвалы жилищ, вырытых в лёссе. Землетрясения исключительной силы происходили в Америке. При землетрясении в районе Риобамба в 1797 г. погибло 40 тыс. человек и было разрушено 80% зданий. В 1812 г. город Каракас (Венесуэла) был разрушен полностью в течение 15 секунд. Неоднократно почти полностью разрушался г. Консепсион в Чили, Сильно пострадал г. Сан-Франциско в 1906 г. В Европе наибольшие разрушения наблюдались после землетрясения в Сицилии, где в 1693 г. было уничтожено 50 селений и погибло свыше 60 тыс. человек.
На территории СССР наиболее разрушительными были землетрясения на юге Средней Азии, в Крыму (1927 г.) и на Кавказе. Особенно часто страдал от землетрясений г. Шемаха в Закавказье. Он разрушался в 1669, 1679, 1828, 1856, 1859, 1872, 1902 гг. До 1859 г. город Шемаха был губернским центром Восточного Закавказья, но из-за землетрясения столицу пришлось перенести в Баку. На рис. 173 показано размещение эпицентров Шемахинских землетрясений. Так же, как и в Туркмении, они располагаются вдоль определенной линии, вытянутой в северо-западном направлении.
При землетрясениях происходят существенные изменения на поверхности Земли, выражающиеся в образовании трещин, провалов, складок, поднятии отдельных участков на суше, в образовании островов на море и т. п. Эти нарушения, называемые сейсмическими, часто способствуют образованию мощных обвалов, осыпей, оползней, оплывин и селевых потоков в горах, появлению новых источников, прекращению старых, образованию грязевых сопок, газовых выбросов и др. Нарушения, образующиеся после землетрясений называютсяпостсейсмическими.
Явления. связанные с землетрясениями как на поверхности Земли, так и в ее недрах, называются сейсмическими явлениями. Наука, изучающая сейсмические явления, называется сейсмологией.
3. ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА МИНЕРАЛОВ
Хотя главные характеристики минералов (химический состав и внутренняя кристаллическая структура) устанавливаются на основе химических анализов и рентгеноструктурного метода, косвенно они отражаются в свойствах, которые легко наблюдаются или измеряются. Для диагностики большинства минералов достаточно определить их блеск, цвет, спайность, твердость, плотность.
Блеск (металлический, полуметаллический и неметаллический – алмазный, стеклянный, жирный, восковой, шелковистый, перламутровый и др.) обусловлен количеством отражаемого от поверхности минерала света и зависит от его показателя преломления. По прозрачности минералы разделяются на прозрачные, полупрозрачные, просвечивающие в тонких осколках и непрозрачные. Количественное определение светопреломления и светоотражения возможно только под микроскопом. Некоторые непрозрачные минералы сильно отражают свет и имеют металлический блеск. Это характерно для рудных минералов, например, галенита (минерал свинца), халькопирита и борнита (минералы меди), аргентита и акантита (минералы серебра). Большинство минералов поглощают или пропускают значительную часть падающего на них света и обладают неметаллическим блеском. Некоторые минералы имеют блеск, переходный от металлического к неметаллическому, который называется полуметаллическим.
Минералы с неметаллическим блеском обычно светлоокрашенные, некоторые из них прозрачны. Часто бывают прозрачными кварц, гипс и светлая слюда. Другие минералы (например, молочно-белый кварц), пропускающие свет, но сквозь которые нельзя четко различить предметы, называют просвечивающими. Минералы, содержащие металлы, отличаются от прочих по светопропусканию. Если свет проходит сквозь минерал, хотя бы в самых тонких краях зерен, то он, как правило, нерудный; если же свет не проходит, то он – рудный. Бывают, впрочем, и исключения: например, светлоокрашенный сфалерит (минерал цинка) или киноварь (минерал ртути) нередко прозрачны или просвечивают.
Минералы различаются по качественным характеристикам неметаллического блеска. Глина имеет тусклый землистый блеск. Кварц на гранях кристаллов или на поверхностях излома – стеклянный, тальк, разделяющийся на тонкие листочки по плоскостям спайности, – перламутровый. Яркий, сверкающий, как у алмаза, блеск называется алмазным.
Когда свет падает на минерал с неметаллическим блеском, то он частично отражается от поверхности минерала, а частично преломляется на этой границе. Каждое вещество характеризуется определенным показателем преломления. Поскольку этот показатель может быть измерен с высокой точностью, он является весьма полезным диагностическим признаком минералов.
Характер блеска зависит от показателя преломления, а оба они – от химического состава и кристаллической структуры минерала. В общем случае прозрачные минералы, содержащие атомы тяжелых металлов, отличаются сильным блеском и высоким показателем преломления. К этой группе относятся такие распространенные минералы, как англезит (сульфат свинца), касситерит (оксид олова) и титанит, или сфен (силикат кальция и титана). Минералы, состоящие из относительно легких элементов, также могут иметь сильный блеск и высокий показатель преломления, если их атомы плотно упакованы и удерживаются сильными химическими связями. Ярким примером является алмаз, состоящий только из одного легкого элемента углерода. В меньшей степени это справедливо и для минерала корунда (Al2O3), прозрачные цветные разновидности которого – рубин и сапфиры – являются драгоценными камнями. Хотя корунд состоит из легких атомов алюминия и кислорода, они так крепко связаны между собой, что минерал имеет довольно сильный блеск и относительно высокий показатель преломления.
Некоторые блески (жирный, восковой, матовый, шелковистый и др.) зависят от состояния поверхности минерала или от строения минерального агрегата; смоляной блеск характерен для многих аморфных веществ (в том числе минералов, содержащих радиоактивные элементы уран или торий).
Цвет- простой и удобный диагностический признак. В качестве примеров можно привести латунно-желтый пирит (FeS2), свинцово-серый галенит (PbS) и серебристо-белый арсенопирит (FeAsS2). У других рудных минералов с металлическим или полуметаллическим блеском характерный цвет может быть замаскирован игрой света в тонкой поверхностной пленке (побежалостью). Это свойственно большинству минералов меди, особенно борниту, который называют «павлиньей рудой» из-за его радужной сине-зеленой побежалости, быстро возникающей на свежем изломе. Однако другие медные минералы окрашены в хорошо всем знакомые цвета: малахит – в зеленый, азурит – в синий.
Некоторые неметаллические минералы безошибочно узнаются по цвету, обусловленному главным химическим элементом (желтому – серы и черному – темно-серому – графита и др.). Многие неметаллические минералы состоят из элементов, которые не обеспечивают им специфической окраски, но у них известны окрашенные разновидности, цвет которых обусловлен присутствием примесей химических элементов в малых количествах, не сопоставимых с интенсивностью вызываемой ими окраски. Такие элементы называют хромофорами; их ионы отличаются избирательным поглощением света. Например, густо-фиолетовый аметист обязан своей окраской ничтожной примеси железа в кварце, а густой зеленый цвет изумруда связан с небольшим содержанием хрома в берилле. Окраска обычно бесцветных минералов может появляться вследствие дефектов кристаллической структуры (обусловленных незаполненными позициями атомов в решетке или вхождением посторонних ионов), которые могут вызвать селективное поглощение некоторых длин волн в спектре белого света. Тогда минералы окрашиваются в дополнительные цвета. Рубины, сапфиры и александриты обязаны своей окраской именно таким световым эффектам.
Бесцветные минералы могут быть окрашены механическими включениями. Так, тонкая рассеянная вкрапленность гематита придает кварцу красный цвет, хлорита – зеленый. Молочный кварц замутнен газово-жидкими включениями. Хотя цвет минералов – одно из самых легко определяемых свойств при диагностике минералов, его надо использовать с осторожностью, так как он зависит от многих факторов.
Несмотря на изменчивость окраски многих минералов, цвет порошка минерала весьма постоянен, а потому является важным диагностическим признаком. Обычно цвет порошка минерала устанавливают по черте (т.н. «цвету черты»), которую оставляет минерал, если им провести по неглазурованной фарфоровой пластинке (бисквиту). Например, минерал флюорит бывает окрашен в разные цвета, но черта у него всегда белая.
Спайность – весьма совершенная, совершенная, средняя (ясная), несовершенная (неясная) и весьма несовершенная – выражается в способности минералов раскалываться по определённым направлениям. Излом (ровный ступенчатый, неровный, занозистый, раковистый и др.) характеризуют поверхности раскола минерала, произошедшего не по спайности. Например, кварц и турмалин, поверхность излома которых напоминает скол стекла, имеют раковистый излом. У других минералов излом может быть описан как шероховатый, неровный или занозистый. Для многих минералов характеристикой служит не излом, а спайность. Это означает, что они раскалываются по гладким плоскостям, непосредственно связанным с их кристаллической структурой. Силы связи между плоскостями кристаллической решетки могут быть различными в зависимости от кристаллографического направления. Если в каких-то направлениях они гораздо больше, чем в других, то минерал будет раскалываться поперек самой слабой связи. Так как спайность всегда параллельна атомным плоскостям, она может быть обозначена с указанием кристаллографических направлений. Например, галит (NaCl) имеет спайность по кубу, т.е. три взаимоперпендикулярных направления возможного раскола. Спайность характеризуется также легкостью проявления и качеством возникающей спайной поверхности. Слюда обладает весьма совершенной спайностью в одном направлении, т.е. легко расщепляется на очень тонкие листочки с гладкой блестящей поверхностью. У топаза спайность совершенная в одном направлении. Минералы могут иметь два, три, четыре или шесть направлений спайности, по которым они одинаково легко раскалываются, либо несколько направлений спайности разной степени. У некоторых минералов спайность вообще отсутствует. Поскольку спайность как проявление внутренней структуры минералов является их неизменным свойством, она служит важным диагностическим признаком.
Твердость – сопротивление, которое минерал оказывает при царапании. Твердость зависит от кристаллической структуры: чем прочнее связаны между собой атомы в структуре минерала, тем труднее его поцарапать. Тальк и графит – мягкие пластинчатые минералы, построенные из слоев атомов, связанных между собой очень слабыми силами. Они жирные на ощупь: при трении о кожу руки происходит соскальзывание отдельных тончайших слоев. Самый твердый минерал – алмаз, в котором атомы углерода так прочно связаны, что его можно поцарапать только другим алмазом. В начале 19 в. австрийский минералог Ф.Моос расположил 10 минералов в порядке возрастания их твердости. С тех пор они используются как эталоны относительной твердости минералов, т.н. шкала Мооса (табл. 1)
ШКАЛА ТВЕРДОСТИ МООСА
Плотность и Масса атомов химических элементов меняется от водорода (самый легкий) до урана (самый тяжелый). При прочих равных условиях масса вещества, состоящего из тяжелых атомов, больше, чем у вещества, состоящего из легких атомов. Например, два карбоната – арагонит и церуссит – имеют сходную внутреннюю структуру, но в состав арагонита входят легкие атомы кальция, а в состав церуссита – тяжелые атомы свинца. В результате масса церуссита превышает массу арагонита того же объема. Масса единицы объема минерала зависит также от плотности упаковки атомов. Кальцит, как и арагонит, представляет собой карбонат кальция, но в кальците атомы упакованы менее плотно, потому он имеет меньшую массу единицы объема, чем арагонит. Относительная масса, или плотность, зависит от химического состава и внутренней структуры. Плотность – это отношение массы вещества к массе того же объема воды при 4° С. Так, если масса минерала составляет 4 г, а масса того же объема воды – 1 г, то плотность минерала равна 4. В минералогии принято выражать плотность в г/см3.
Плотность – важный диагностический признак минералов, и ее нетрудно измерить. Сначала образец взвешивается в воздушной среде, а затем – в воде. Поскольку на образец, погруженный в воду, действует выталкивающая сила, направленная вверх, его вес там меньше, чем в воздухе. Потеря веса равна весу вытесненной воды. Таким образом, плотность определяется отношением массы образца на воздухе к потере его веса в воде.
Пироэлектричество. Некоторые минералы, например турмалин, каламин и др., при нагревании или охлаждении электризуются. Это явление можно наблюдать с помощью опыления охлаждающегося минерала смесью порошков серы и сурика. При этом сера покрывает положительно заряженные участки поверхности минерала, а сурик – участки с отрицательным зарядом.
Магнитность – это свойство некоторых минералов действовать на магнитную стрелку или притягиваться магнитом. Для определения магнитности используют магнитную стрелку, помещенную на остром штативе, или магнитную подковку, брусок. Очень удобно также пользоваться магнитной иглой или ножом.
При испытании на магнитность возможны три случая:
а) когда минерал в естественном виде («сам по себе») действует на магнитную стрелку,
б) когда минерал становится магнитным лишь после прокаливания в восстановительном пламени паяльной трубки
в) когда минерал ни до, ни после прокаливания в восстановительном пламени магнитности не проявляет. Для прокаливания восстановительном пламени нужно брать мелкие кусочки величиной 2-3 мм.
Свечение. Многие минералы, не светящиеся сами по себе, начинают светиться при некоторых специальных условиях.
Различают фосфоресценцию, люминесценцию, термолюминесценцию и триболюминесценцию минералов. Фосфоресценция-способность минерала светиться после воздействия на него теми или другими лучами (виллемит). Люминесценция – способность светиться в момент облучения (шеелит при облучении ультрафиолетовыми и катодными луча кальцит и др.). Термолюминесценция – свечение при нагревании (флюорит, апатит).
Триболюминесценция – свечение в момент царапания иглой или раскалывания (слюды, корунд).
Радиоактивность. Многие минералы, содержащие такие элементы как ниобий, тантал, цирконий, редкие земли, уран, торий часто имеют довольно значительную радиоактивность, легко обнаруживаемую даже бытовыми радиометрами, которая может служить важным диагностическим признаком.
Для проверки радиоактивности сначала измеряют и записывают величину фона, затем минерал подносят, возможно, ближе к детектору прибора. Увеличение показаний более чем на 10-15% может служить показателем радиоактивности минерала.
Электропроводность. Целый ряд минералов обладает значительной электропроводностью, которая позволяет их однозначно отличить от похожих минералов. Может проверяться обычным бытовым тестером.
ЭПЕЙРОГЕНИЧЕСКИЕ ДВИЖЕНИЯ ЗЕМНОЙ КОРЫ
Эпейрогенические движения – медленные вековые поднятия и опускания земной коры, не вызывающие изменения первичного залегания пластов. Эти вертикальные движения имеют колебательный характер и обратимы, т.е. поднятие может сменится опусканием. Среди этих движений различают:
Современные, которые зафиксированы в памяти человека и их можно измерить инструментально путем проведения повторного нивелирования. Скорость современных колебательных движений в среднем не превышает 1-2 см/год, а в горных районах она может достигать и 20 см/год.
Неотектонические движения – это движения за неоген-четвертичное время (25 млн. лет). Принципиально они ничем не отличаются от современных. Неотектонические движения зафиксированы в современном рельефе и главный метод их изучения – геоморфологический. Скорость их движения на порядок меньше, в горных районах – 1 см/год; на равнинах – 1 мм/год.
Древние медленные вертикальные движения зафиксированы в разрезах осадочных пород. Скорость древних колебательных движений по оценке ученых меньше 0.001 мм/год.
Орогенические движения происходят в двух направлениях – горизонтальном и вертикальном. Первое приводит к смятию пород и образованию складок и надвигов, т.е. к сокращению земной поверхности. Вертикальные движения приводят к поднятию области проявления складкобразования и возникновению нередко горных сооружений. Орогенические движения протекают значительно быстрее, чем колебательные.
Они сопровождаются активными эффузивным и интрузивным магматизмом, а также метаморфизмом. В последние десятилетия эти движения объясняют столкновением крупных литосферных плит, которые перемещаются в горизонтальном направлении по астеносферному слою верхней мантии.
ТИПЫ ТЕКТОНИЧЕСКИХ НАРУШЕНИЙ
Виды тектонических нарушений:
а – складчатые (пликатпвные) формы;
В большинстве случаев образование их связано с уплотнением или сжатием вещества Земли. Складчатые нарушения морфологически подразделяются на два основных типа: выпуклые и вогнутые. В случае горизонтального среза в ядре выпуклой складки располагаются более древние по возрасту пласты, а на крыльях – более молодые. Вогнутые изгибы, наоборот, имеют в ядре более молодые отложения. В складках выпуклые крылья обычно наклонены в стороны от осевой поверхности.
б – разрывные (дизъюнктивные) формы
Разрывными тектоническими нарушениями называют такие изменения, при которых нарушается сплошность (целостность) горных пород.
Разрывные нарушения разделяются на две группы: разрывы без смещения разделенных ими пород относительно друг друга и разрывы со смещением. Первые называются тектоническими трещинами, или диаклазами, вторые – параклазами
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
1. Белоусов В.В. Очерки истории геологии. У истоков науки о Земле (геология до конца ХVIII в.). – М., – 1993.
Вернадский В.И. Избранные труды по истории науки. – М.: Наука, – 1981.
Поваренных А.С., Оноприенко В.И. Минералогия: прошлое, настоящее, будущее. – Киев: Наукова Думка, – 1985.
Современные идеи теоретической геологии. – Л.: Недра, – 1984.
Хаин В.Е. Основные проблемы современной геологии (геология на пороге ХХI века). – М.: Научный мир, 2003..
Хаин В.Е., Рябухин А.Г. История и методология геологических наук. – М.: МГУ, – 1996.
Хэллем А. Великие геологические споры. М.: Мир,1985.
Геологические процессы – это процессы, изменяющие состав, структуру, рельеф и глубинное строение земной коры. Геологическим процессам, за небольшим исключением, свойственны масштабность и большая длительность (до сотен млн лет); в сравнении с ними существование человечества – весьма краткий эпизод в жизни Земли. В связи с этим преобладающее большинство геологических процессов непосредственно недоступно для наблюдения. Судить о них можно лишь по результатам их воздействия на те или иные геологические объекты – горные породы, геологические структуры, типы рельефа континентов и дна океанов. Большое значение имеют наблюдения над современными геологическими процессами, которые, согласно принципу актуализма, можно использовать в качестве моделей, позволяющих познавать процессы и события прошлого, учитывая их изменчивость. В настоящее время геолог может наблюдать разные стадии одних и тех же геологических процессов, что существенно облегчает их изучение.
Все геологические процессы, происходящие в недрах Земли и на её поверхности, подразделяются на эндогенные и экзогенные . Эндогенные геологические процессы происходят за счет внутренней энергии Земли. Согласно современным представлениям (Сорохтин, Ушаков, 1991), главным планетарным источником этой энергии является гравитационная дифференциация земного вещества. (Компоненты с повышенным удельным весом под действием сил гравитации стремятся к центру Земли, в то время как более легкие концентрируются у поверхности). В результате этого процесса в центре планеты выделилось плотное железо-никелевое ядро, а в мантии возникли конвективные течения. Второстепенным источником энергии является энергия радиоактивного распада вещества. На её долю приходится всего 12 % энергии, идущей на тектоническое развитие Земли, а на долю гравитационной дифференциации – 82 %. Некоторые авторы считают, что главным источником энергии эндогенных процессов является взаимодействие внешнего ядра Земли, находящегося в расплавленном состоянии, с внутренним ядром и мантией. К эндогенным процессам относятся тектонические, магматические, пневматолито-гидротермальные и метаморфические.
Тектоническими называются процессы, под воздействием которых формируются тектонические структуры земной коры – горно-скла-дчатые пояса, прогибы, впадины, глубинные разломы и т.д. Вертикальные и горизонтальные движения земной коры также относятся к тектоническим процессам.
Магматические процессы (магматизм) – это совокупность всех геологических процессов, связанных с деятельностью магмы и её производных. Магма – огненно-жидкая расплавленная масса, образующаяся в земной коре или верхней мантии и превращающаяся при застывании в магматические горные породы. По происхождению магматизм делится на интрузивный и эффузивный. Термин «интрузивный магматизм» объединяет процессы формирования и раскристаллизации магмы на глубине с образованием интрузивных тел. Эффузивный магматизм (вулканизм) – совокупность процессов и явлений, связанных с перемещением магмы из глубины на поверхность с образованием вулканических построек.
В особую группу выделяют гидротермальные процессы. Это процессы образования минералов в результате отложения их в трещинах или порах горных пород из гидротермальных растворов. Гидротермы – жидкие горячие водные растворы, циркулирующие в земной коре и участвующие в процессах перемещения и отложения минеральных веществ. Гидротермы часто более или менее обогащены газами; если содержание газов велико, то такие растворы называются пневматолито-гидротермальными. В настоящее время многие исследователи считают, что гидротермы образуются при смешении подземных вод глубокой циркуляции и ювенильных вод, образующихся при сгущении водяного пара магмы. Гидротермы движутся по трещинам и пустотам в горных породах в сторону пониженного давления – к земной поверхности. Являясь слабыми растворами кислот или щелочей, гидротермы характеризуются высокой химической активностью. В результате взаимодействия гидротерм с вмещающими породами образуются минералы гидротермального происхождения.
Метаморфизм – комплекс эндогенных процессов, обусловливающих изменения в структуре, минеральном и химическом составе горных пород в условиях высокого давления и температуры; плавления пород при этом не происходит. Главными факторами метаморфизма являются температура, давление (гидростатическое и одностороннее) и флюиды. Метаморфические изменения заключаются в распаде первоначальных минералов, в молекулярной перегруппировке и образовании новых минералов, более устойчивых в данных условиях среды. Метаморфизму подвергаются все типы горных пород; образующиеся при этом породы называются метаморфическими.
Экзогенные процессы – геологические процессы, происходящие за счет внешних источников энергии, главным образом Солнца. Они происходят на поверхности Земли и в самых верхних частях литосферы (в зоне действия факторов гипергенеза или выветривания). К экзогенным процессам относятся: 1) механическое дробление горных пород до составляющих их минеральных зерен, в основном под влиянием суточного перепада температуры воздуха и за счет морозного выветривания. Этот процесс называется физическим выветриванием ; 2) химическое взаимодействие минеральных зерен с водой, кислородом, углекислым газом и органическими соединениями, приводящее к образованию новых минералов – химическое выветривание; 3) процесс перемещения продуктов выветривания (так называемый перенос ) под действием силы тяжести, посредством движущихся воды, ледников и ветра в области осадконакопления (океанические впадины, моря, реки, озера, понижения рельефа); 4) накопление толщ осадков и преобразование их за счет уплотнения и обезвоживания в осадочные горные породы. В ходе этих процессов образуются месторождения осадочных полезных ископаемых.
Многообразие форм взаимодействия экзогенных и эндогенных процессов обусловливает разнообразие структур земной коры и рельефа её поверхности. Эндогенные и экзогенные процессы находятся между собой в неразрывной связи. По своей сути эти процессы антагонистичны, но в то же время неразделимы, и весь этот комплекс процессов можно условно назвать геологической формой движения материи. Она также в последнее время включает в себя деятельность человека.
В течение последнего столетия наблюдается возрастание роли техногенного (антропогенного) фактора в составе общего комплекса геологических процессов. Техногенез – совокупность геоморфологических процессов, вызванных производственной деятельностью человека. По направленности деятельность человека подразделяется на сельскохозяйственную, эксплуатацию месторождений полезных ископаемых, возведение различных сооружений, оборонную и прочие. Результатом техногенеза является техногенный рельеф. Границы техносферы непрерывно расширяются. Так, всё возрастают глубины бурения на нефть и газ на суше и шельфе. Заполнение водохранилищ в горных сейсмически опасных районах вызывает в ряде случаев искусственные землетрясения. Добыча полезных ископаемых сопровождается выдачей на дневную поверхность огромных объемов «пустых» пород, в результате создается «лунный» ландшафт (например, в районе г.г. Прокопьевска, Киселёвска, Ленинск-Кузнецкого и других городов Кузбасса). Отвалы шахт и прочих производств, свалки мусора создают новые формы техногенного рельефа, захватывая всё большую часть сельскохозяйственных угодий. Рекультивация этих земель проводится очень медленно.
Таким образом, хозяйственная деятельность человека стала в настоящее время неотъемлемой частью всех современных геологических процессов.
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
1. Понятие о процессах
2. Экзогенные процессы
2.1 Выветривание
2.1.1 Физическое выветривание
2.1.2 Химическое выветривание
2.2 Геологическая деятельность ветра
2.2.1 Дефляция и коррозия
2.2.2 Перенос
2.2.3 Аккумуляция и эоловые отложения
2.3 Геологическая деятельность поверхностных текучих вод
2.4 Геологическая деятельность подземных вод
2.5 Геологическая деятельность ледников
3. Эндогенные процессы
3.1 Магматизм
3.2 Метаморфизм
3.3 Землетрясение
Список использованной литературы
1. Понятие о процессах
На протяжении всего времени своего существования Земля прошла длинный ряд изменений. Она изменяется непрерывно. Изменяются ее состав, физическое состояние, внешний вид, положение в мировом пространстве и взаимоотношение с другими членами Солнечной системы.
Геология - одна из важнейших наук о Земле. Она занимается изучением состава, строения, истории развития Земли и процессов, протекающих в ее недрах и на поверхности. Современная геология использует новейшие достижения и методы ряда естественных наук - математики, физики, химии, биологии, географии.
Одним из нескольких основных направлений в геологии является динамическая геология, изучающая разнообразные геологические процессы, формы рельефа земной поверхности, взаимоотношения различных по генезису горных пород, характер их залегания и деформации. Известно, что в ходе геологического развития происходили многократные изменения состава, состояния вещества, облика поверхности Земли и строения земной коры. Эти преобразования связаны с различными геологическими процессами и их взаимодействием.
Среди них выделяются две группы:
1) эндогенные (греч. "эндос" - внутри), или внутренние, связанные с тепловым воздействием Земли, напряжениями, возникающими в ее недрах, с гравитационной энергией и ее неравномерным распределением;
2) экзогенные (греч. "экзос" - снаружи, внешний), или внешние, вызывающие существенные изменения в поверхностной и приповерхностной частях земной коры. Эти изменения связаны с лучистой энергией Солнца, силой тяжести, непрерывным перемещением водных и воздушных масс, циркуляцией воды на поверхности и внутри земной коры, с жизнедеятельностью организмов и другими факторами. Все экзогенные процессы тесно связаны с эндогенными, что отражает сложность и единство сил, действующих внутри Земли и на ее поверхности. Геологические процессы видоизменяют земную кору и ее поверхность, приводя к разрушению и одновременно созданию горных пород.
2. Экзогенные процессы
2.1 В ыветривание
Выветривание - совокупность сложных процессов качественного и количественного преобразования горных пород и слагающих их минералов, происходящие под воздействием различных агентов, действующих на поверхности земли, среди которых основную роль играют колебания температур, замерзание воды, кислот, щелочей, углекислоты, действие ветра, организмов и т.д. В зависимости от преобладания тех или иных факторов в едином и сложном процессе выветривания условно выделяют два взаимосвязанных типа:
1) физическое выветривание и 2) химическое выветривание.
2.1.1 Ф изическое выветривание
В этом типе наибольшее значение имеет температурное выветривание, которое связано с суточными и сезонными колебаниями температуры, что вызывает то нагревание, то охлаждение поверхностной части горных пород. В условиях земной поверхности, особенно в пустынях, суточные колебания температур довольно значительны. Так летом в дневное время породы нагреваются до + 800С, а ночью их температура снижается до + 200С. Вследствие резкого различия теплопроводности, коэффициентов теплового расширения и сжатия и анизотропии тепловых свойств минералов, слагающих горные породы, возникают определенные напряжения. Кроме попеременного нагревания и охлаждения разрушительное действие оказывает так же неравномерное нагревание пород, что связано с различными тепловыми свойствами, окраской и размером минералов, которые составляют горные породы.
Горные породы могут быть много минеральными и одно минеральными. Наибольшему разрушению в результате процесса температурного выветривания подвергаются много минеральные породы.
Интенсивное физическое (механическое) выветривание происходит в районах с суровыми климатическими условиями (в полярных и субполярных странах) с наличием многолетней мерзлоты, обусловливаемой ее избыточным поверхностным увлажнением. В этих условиях выветривание связано главным образом с расклинивающим действием замерзающей воды в трещинах и с другими физико-механическими процессами, связанными с льдообразованием. Температурные колебания поверхностных горизонтов горных пород, особенно сильное переохлаждение, зимой, приводят к объемно-градиентному напряжению и образованию морозобойных трещин, которые в дальнейшем разрабатываются замерзающей в них водой. Хорошо известно, что вода при замерзании увеличивается в объеме более чем на 9%. В результате развивается давление на стенки крупных трещин, вызывающее большое расклинивающее напряжение, раздробление горных пород и образование преимущественно глыбового материала. Такое выветривание иногда называют морозным.
2.1.2 Х имическое выветривание
Одновременно с физическим выветриванием в областях с промывным типом режима увлажнения происходят и процессы химического изменения с образованием новых минералов. При механической дезинтеграции плотных горных пород образуются макротрещины, что способствует проникновению в них воды и газа и, кроме того, увеличивает реакционную поверхность выветривающихся пород. Это создает условия для активизации химических и биогеохимических реакций. Проникновение воды или степень увлажненности не только определяют преобразование горных пород, но и обусловливают миграцию наиболее подвижных химических компонентов. Это находит особенно яркое отражение во влажных тропических зонах, где сочетаются высокая увлажненность, высоко термические условия и богатая лесная растительность. К процессам химического выветривания относятся окисление, гидратация, растворение и гидролиз.
2.2 Г еологическая деятельность ветра
На земной поверхности постоянно дуют ветры. Скорость, сила и направление ветров бывают различны. Нередко они носят ураганный характер.
Ветер - один из важнейших экзогенных факторов, преобразующих рельеф Земли и формирующих специфические отложения. Наиболее ярко эта деятельность проявляется в пустынях, занимающих около 20% поверхности континентов, где сильные ветры сочетаются с малым количеством выпадающих атмосферных осадков (годовое количество не превышает 100-200 мм/год); резким колебанием температуры, иногда достигающим 50o и выше, что способствует интенсивным процессам выветривания; отсутствием или разреженностью растительного покрова.
Ветер совершает большую геологическую работу: разрушение земной поверхности (выдувание, или дефляция, обтачивание или коррозия), перенос продуктов разрушения и отложение (аккумуляция) этих продуктов в виде скоплений различной формы. Все процессы, обусловленные деятельностью ветра, создаваемые ими формы рельефа и отложения называют эоловыми.
2.2.1 Д ефляция и корразия
Дефляция - выдувание и развевание ветром рыхлых частиц горных пород (главным образом песчаных и пылеватых). Выделяют два вида дефляции: площадную и локальную.
Площадная дефляция наблюдается как в пределах коренных скальных пород, подверженных интенсивным процессам выветривания, так и особенно на поверхностях, сложенных речными, морскими, водно-ледниковыми песками и другими рыхлыми отложениями. В твердых трещиноватых скальных горных породах ветер проникает во все трещины и выдувает из них рыхлые продукты выветривания.
Локальная дефляция проявляется в отдельных понижениях рельефа.
Коррозия представляет собой механическую обработку обнаженных горных пород ветром при помощи переносимых им твердых частиц- обтачивание, шлифование, высверливание и т.п.
2.2.2 П еренос
При движении ветер захватывает песчаные и пылеватые частицы и переносит их на различные расстояния. Перенос осуществляется или скачкообразно, или перекатыванием их по дну, или во взвешенном состоянии. Различие переноса зависит от величины частиц, скорости ветра и степени его турбулентности. При ветрах скоростью до 7 м/с около 90% песчаных частиц переносится в слое 5-10 см от поверхности Земли, при сильных ветрах (15-20 м/с) песок поднимается на несколько метров. Штормовые ветры и ураганы поднимают песок на десятки метров в высоту и перекатывают даже гальки и плоский щебень диаметром до 3-5 см и более.
2.2.3 А ккумуляция и эоловые отложения
Одновременно с дефляцией и переносом происходит и аккумуляция, в результате чего образуются эоловые континентальные отложения. Среди них выделяются пески и лессы.
Эоловые пески отличаются значительной отсортированностью, хорошей окатанностью, матовой поверхностью зерен. Это преимущественно мелкозернистые пески.
Самым распространенным в них минералом является кварц, но встречаются и другие устойчивые минералы (полевые шпаты и др.). Менее стойкие минералы, такие, как слюды, в процессе эоловой переработки истираются и выносятся. Цвет эоловых песков различный, чаще всего светло-желтый, бывает желтовато-коричневый, а иногда и красноватый.
Эоловый лёсс (нем. «лёсс» - желтозем) представляет своеобразный генетический тип континентальных отложений. Он образуется при накоплении взвешенных пылеватых частиц, выносимых ветром за пределы пустынь и в их краевые части, и в горные области. Характерным комплексом признаков лёсса является:
1) сложение пылеватыми частицами преимущественно алевритовой размерности - от 0,05 до 0,005 мм (более 50%) при подчиненном значении глинистой и тонкопесчанистой фракций и почти полным отсутствием более крупных частиц;
2) отсутствие слоистости и однородность по всей толще;
3) наличие тонко рассеянного карбоната кальция и известковых стяжений;
4) разнообразие минерального состава (кварц, полевой шпат, роговая обманка, слюда и др.);
5) пронизанность лёссов многочисленными короткими вертикальными трубчатыми макропорами;
6) повышенная общая пористость, достигающая местами 50-60%, что свидетельствует о недоуплотненности;
7) просадочность под нагрузкой и при увлажнении;
8) столбчатая вертикальная отдельность в естественных обнажениях, что, возможно, связано с угловатостью форм минеральных зерен, обеспечивающих прочное сцепление. Мощность лёссов колеблется от нескольких до 100 м и более.
Особенно большие мощности отмечаются в Китае.
2.3 Г еологическая деятельность поверхностных тек у чих вод
Подземные воды и временные ручьи атмосферных осадков, стекая по оврагам и балкам, собираются в постоянные водные потоки - реки. Полноводные реки совершают большую геологическую работу - разрушение горных пород (эрозия), перенос и отложение (аккумуляция) продуктов разрушения.
Эрозия осуществляется динамическим воздействием воды на горные породы. Кроме того, речной поток истирает породы обломками, которые несет вода, да и сами обломки разрушаются и разрушают ложе потока трением при перекатывании. Одновременно вода оказывает на горные породы растворяющее действие.
Выделяют два типа эрозии:
1) донная, или глубинная, направленная на врезание речного потока в глубину;
2) боковая, ведущая к подмыву берегов и в целом к расширению долины.
В начальных стадиях развития реки преобладает донная эрозия, которая стремится выработать профиль равновесия применительно к базису эрозии - уровню бассейна, куда она впадает. Базис эрозии определяет развитие всей речной системы - главной реки с ее притоками разных порядков. Первоначальный профиль, на котором закладывается река, обычно характеризуется различными неровностями, созданными до образования долины. Такие неровности могут быть обусловлены различными факторами: наличием выходов в русле реки неоднородных по устойчивости горных пород (литологический фактор); озера на пути движения реки (климатический фактор); структурные формы - различные складки, разрывы, их сочетание (тектонический фактор) и другие формы. По мере выработки профиля равновесия и уменьшения уклонов русла донная эрозия постепенно ослабевает и все больше начинает сказываться боковая эрозия, направленная на подмыв берегов и расширение долины. Это особенно проявляется в периоды половодий, когда скорость и степень турбулентности движения потока резко увеличиваются, особенно в стрежневой части, что вызывает поперечную циркуляцию. Возникающие вихревые движения воды в придонном слое способствуют активному размыву дна в стрежневой части русла, и часть донных наносов выносится к берегу. Накопление наносов приводит к искажению формы поперечного сечения русла, нарушается прямолинейность потока, в результате чего стрежень потока смещается к одному из берегов. Начинается усиленный подмыв одного берега и накопление наносов на другом, что вызывает образование изгиба реки. Такие первичные изгибы, постепенно развиваясь, превращаются в излучины, играющие большую роль в формировании речных долин.
Реки переносят большое количество обломочного материала различной размерности - от тонких илистых частиц и песка до крупных обломков. Перенос его осуществляется волочением (перекатыванием) по дну наиболее крупных обломков и во взвешенном состоянии песчаных, алевритовых и более тонких частиц. Переносимые обломочные материалы еще больше усиливают глубинную эрозию. Они являются как бы эрозионными инструментами, которые дробят, разрушают, шлифуют горные породы, слагающие дно русла, но и сами измельчаются, истираются с образованием песка, гравия, гальки. Влекомые по дну и взвешенные переносимые материалы называют твердым стоком рек. Помимо обломочного материала реки переносят и растворенные минеральные соединения.
Наряду с эрозией и переносом различного материала происходит и его аккумуляция (отложение). На первых стадиях развития реки, когда преобладают процессы эрозии, возникающие местами отложения, оказываются неустойчивыми и при увеличении скорости течения во время половодий они вновь захватываются потоком и перемещаются вниз по течению. Но по мере выработки профиля равновесия и расширения долин образуются постоянные отложения, называемые аллювиальными, или аллювием (лат. «аллювио» - нанос, намыв).
2.4 Г еологическая деятельность подземных вод
К подземным водам относятся все воды, находящиеся в порах и трещинах горных пород. Они широко распространены в земной коре, и изучение их имеет большое значение при решении вопросов: водоснабжения населенных пунктов и промышленных предприятий, гидротехнического, промышленного и гражданского строительства, проведения мелиоративных мероприятий, курортно - санаторного дела и т. д.
Велика геологическая деятельность подземных вод. С ними связаны карстовые процессы в растворимы горных породах, оползание земляных масс по склонам оврагов, рек и морей, разрушение месторождений полезных ископаемых и образование их в новых местах, вынос различных соединений и тепла из глубоких зон земной коры.
Карст представляет собой процесс растворения, или выщелачивания трещиноватых растворимых горных пород подземными и поверхностными водами, в результате которого образуются отрицательные западинные формы рельефа на поверхности Земли и различные полости, каналы и пещеры в глубине.
Необходимыми условиями развития карста являются:
1) наличие растворимых пород;
2) трещиноватость пород, обеспечивающая проникновение воды;
3) растворяющая способность воды.
К карстовым формам относятся:
1) карры, или шрамы, небольшие углубления в виде рытвин и борозд глубиной от нескольких сантиметров до 1-2 м;
2) поноры - вертикальные или наклонные отверстия, уходящие в глубину и поглощающие поверхностные воды;
3) карстовые воронки, имеющие наибольшее распространение, как в горных районах, так и на равнинах. Среди них по условиям развития выделяются:
а) воронки поверхностного выщелачивания, связанные с растворяющей деятельностью метеорных вод;
б) воронки провальные, образующиеся путем обрушения сводов подземных карстовых полостей;
4) крупные карстовые котловины, на дне которых могут развиваться карстовые воронки;
С деятельностью подземных и поверхностных вод и другими факторами связаны разнообразные смещения горных пород, слагающих крутые береговые склоны долин рек, озер и морей. К таким гравитационным смещениям, помимо осыпей, обвалов, относятся и оползни. Именно в оползневых процессах подземные воды играют важную роль. Под оползнями понимают крупные смещения различных горных пород по склону, распространяющиеся в отдельных районах на большие пространства и глубину. Часто оползни бывают очень сложного строения, они могут представлять серию блоков, сползающих вниз по плоскостям скольжения с запрокидыванием слоев смещенных горных пород в сторону коренного.
2.5 Г еологическая деятельность ледников
Ледники представляют собой естественное тело больших размеров, состоящее из кристаллического льда, образованного на поверхности земли в результате скопления и последующего преобразования твердых атмосферных осадков и находящегося в движении.
При движении ледников осуществляется ряд взаимосвязанных геологических процессов:
1) разрушение горных пород подледного ложа с образованием различного по форме и размеру обломочного материала (от тонких песчаных частиц до крупных валунов);
2) перенос обломков пород на поверхности и внутри ледников, а также вмерзших в придонные части льда или перемещаемых волочением по дну;
3) аккумуляция обломочного материала, имеющая место, как в процессе движения ледника, так и при дегляциации. Весь комплекс указанных процессов и их результаты можно наблюдать в горных ледниках, особенно там, где ледники ранее протягивались на многие километры далее современных границ. Разрушительная работа ледников называется экзарацией (от лат. "экзарацио" - выпахивание). Особенно интенсивно она проявляется при больших мощностях льда, создающих огромное давление на подледное ложе. Происходит захват и выламывание различных блоков горных пород, их дробление, истачивание.
Ледники, насыщенные обломочным материалом, вмерзшим в придонные части льда, при движении по скальным породам оставляют на их поверхности различные штрихи, царапины, борозды - ледниковые шрамы, которые ориентированы по направлению движения ледника.
Ледники при своем движении переносят огромное количество разнообразного обломочного материала, состоящего преимущественно из продуктов над ледникового и подледникового выветривания, а также из обломков, возникающих при механическом разрушении горных пород движущимися ледниками.
3. Эндогенные процессы
3.1 М агматизм
Магматические горные породы, образовавшиеся из жидкого расплава - магмы, играют огромную роль в строении земной коры. Эти породы сформировались разными путями. Крупные их объемы застывали на различной глубине, не дойдя до поверхности, и оказывали сильное воздействие на вмещающие породы высокой температурой, горячими растворами и газами. Так образовались интрузивные (лат. "интрузио" - проникаю, внедрять) тела. Если магматические расплавы вырывались на поверхность, то происходили извержения вулканов, носившие в зависимости от состава магмы спокойный либо катастрофический характер. Такой тип магматизма называют эффузивным (лат. "эффузио" - излияние), что не совсем точно. Нередко извержения вулканов носят взрывной характер, при котором магма не изливается, а взрывается и на земную поверхность выпадают тонкораздробленные кристаллы и застывшие капельки стекла - расплава. Подобные извержения называются эксплозивными (лат. "эксплозио" -взрывать). Поэтому, говоря о магматизме (от греч. "магма"- пластичная, тестообразная, вязкая масса), следует различать интрузивные процессы, связанные с образованием и движением магмы ниже поверхности Земли, и вулканические процессы, обусловленные выходом магмы на земную поверхность. Оба эти процесса неразрывно связаны между собой, а проявление того или другого из них зависит от глубины и способа образования магмы, ее температуры, количества растворенных газов, геологического строения района, характера и скорости движений земной коры и т. д.
Выделяют магматизм:
Геосинклинальный
Платформенный
Океанический
Магматизм областей активизации
По глубине проявления:
Абиссальный
Гипабиссальный
Поверхностный
По составу магмы:
Ультраосновной
Основной
Щелочной
Если жидкий магматический расплав достигает земной поверхности, происходит его извержение, характер которого определяется составом расплава, его температурой, давлением, концентрацией летучих компонентов и другими параметрами. Одной из самых важных причин извержений магмы является ее дегазация. Именно газы, заключенные в расплаве, служат тем "движителем", который вызывает извержение. В зависимости от количества газов, их состава и температуры они могут выделяться из магмы относительно спокойно, тогда происходит излияние - эффузия лавовых потоков. Когда газы отделяются быстро, происходит мгновенное вскипание расплава и магма разрывается расширяющимися газовыми пузырьками, вызывающими мощное взрывное извержение - эксплозию. Если магма вязкая и температура ее невысока, то расплав медленно выжимается, выдавливается на поверхность, происходит экструзия магмы.
Таким образом, способ и скорость отделения летучих определяют три главные формы извержений: эффузивное, эксплозивное и экструзивное. Вулканические продукты при извержениях бывают жидкими, твердыми и газообразными. экзогенный эндогенный геология выветривание
Газообразные продукты или летучие, как было показано выше, играют решающую роль при вулканических извержениях и состав их весьма сложен и изучен далеко не полностью из-за трудностей с определением состава газовой фазы в магме, находящейся глубоко под поверхностью Земли.
Жидкие вулканические продукты представлены лавой - магмой, вышедшей на поверхность и уже сильно дегазированной. Термин "лава" произошел от латинского слова "лавер" (мыть, стирать) и раньше лавой называли грязевые потоки. Главные свойства лавы -химический состав, вязкость, температура, содержание летучих - определяют характер эффузивных извержений, форму и протяженность лавовых потоков.
3.2 М етаморфизм
Основными факторами метаморфизма являются температура, давление и флюид.
Метаморфизм - процесс твердофазного минерального и структурного изменения горных пород под воздействием температуры и давления в присутствии флюида.
Выделяют изохимический метаморфизм, при котором химический состав породы меняется несущественно, и не изохимический метаморфизм (метасоматоз) для которого характерно заметное изменение химического состава породы, в результате переноса компонентов флюидом.
По размеру ареалов распространения метаморфических пород, их структурному положению и причинам метаморфизма выделяются:
Региональный метаморфизм, который затрагивает значительные объемы земной коры, и распространен на больших площадях
Метаморфизм сверхвысоких давлений
Контактовый метаморфизм приурочен к магматическим интрузиям, и происходит от тепла остывающей магмы
Динамо метаморфизм происходит в зонах разломов, он связан со значительной деформацией пород
Импактный метаморфизм, который происходит при резком ударе метеорита о поверхность планеты
3.3 З емлетрясения
Землетрясением называется всякое колебание земной поверхности, вызванное естественными причинами, среди которых основное значение принадлежит тектоническим процессам. В некоторых местах землетрясение происходит часто и достигает большой силы.
На побережьях море отступает, обнажая дно, а затем на берег обрушивается гигантская волна, сметая все на своем пути, унося остатки строений в море. Крупные землетрясения сопровождаются многочисленными жертвами среди населения, которое гибнет под развалинами зданий, от пожаров, наконец, просто от возникающей паники. Землетрясение - это бедствие, катастрофа, поэтому огромные усилия затрачиваются на предсказания возможных сейсмических толчков, на выделение сейсмоопасных районов, на мероприятия, призванные сделать промышленные и гражданские здания сейсмостойкими, что ведет к большим дополнительным затратам в строительстве.
Любое землетрясение - это тектонические деформации земной коры или верхней мантии, происходящие вследствие того, что накопившиеся напряжения в какой-то момент превысили прочность горных пород в данном месте. Разрядка этих напряжений и вызывает сейсмические колебания в виде волн, которые, достигнув земной поверхности, производят разрушения. "Спусковой крючок", вызывающий разрядку напряжений, может быть, на первый взгляд, самым незначительным, например, заполнение водохранилища, быстрое изменение атмосферного давления, океанские приливы и т.д.
Список использованной литературы
1. Г. П. Горшков, А.Ф. Якушева Общая геология. Издание третье. - Издательство Московского университета,1973- 589с.: ил.
2. Н. В. Короновский, А. Ф. Якушева Основы геологии - 213с.: ил.
3. В.П. Ананьев, А.Д. Потапов Инженерная геология. Издание третье, переработанное и исправленное.- М.: Высшая школа, 2005. - 575 с.: ил.
4. Интернет
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Разрушительная деятельность среди экзогенных геологических процессов. Описание процесса разрушения на примере выветривания. Типы реакций при химическом выветривании. Сравнение разрушительной деятельности моря, ветра. Транспортировка обломочного материала.
курсовая работа , добавлен 07.09.2012
Дробление горных пород и материалов в результате постепенного и постоянного разрушения верхних слоев литосферы. Проведение исследования образования физического, химического и биологического выветривания. Характерные особенности элювиальных глин.
презентация , добавлен 10.12.2017
Характеристика физико-географических условий северной части Среднего Поволжья. Понятие опасных экзогенных геологических процессов и факторов, влияющих на их интенсивность. Рассмотрение опасных геологических процессов на территории города Нижнекамск.
курсовая работа , добавлен 08.06.2014
Изучение геологических процессов, происходящих на поверхности Земли и в самых верхних частях земной коры. Анализ процессов, связанных с энергией, возникающих в недрах. Физические свойства минералов. Классификация землетрясений. Эпейрогенические движения.
реферат , добавлен 11.04.2013
Значение инженерной геологии для строительства. Физико-механические свойства горных пород. Суть процессов внешней динамики Земли (экзогенных процессов). Классификация подземных вод, основной закон фильтрации. Методы инженерно-геологических исследований.
контрольная работа , добавлен 26.07.2010
Сущность абразионных и аккумуляционных процессов. Основные факторы формирования рельефа береговой зоны Черного моря. Складкообразование кавказского хребта. Описание процессов абразии, денудации и физического выветривания вдоль черноморского побережья.
реферат , добавлен 08.01.2013
Общие сведения о замкнутых понижениях. Направления геологической деятельности моря: абразия и осадкообразование. Переработка берегов водохранилищ. Сезонная и многолетняя мерзлота. Главнейшие типы геоморфологических условий в районах орошения и осушения.
реферат , добавлен 13.10.2013
Метаморфизм - преобразование горных пород под действием эндогенных процессов, вызывающих изменение физико-химических условий в земной коре. Стадийность, зоны и фации регионального метаморфизма. Его роль в образовании месторождений полезных ископаемых.
курсовая работа , добавлен 06.05.2014
Продукты выветривания пород, смываемые со склонов и накапливающиеся у их подножия. Геологическая деятельность ледников и ветра в различных климатических зонах. Типы речных террас. Береговые ступени, наблюдаемые в поперечном разрезе речной долины.
реферат , добавлен 13.10.2013
Исследование особенностей образования минералов в природе. Характеристика процессов роста кристаллов в переохлажденном расплаве. Анализ влияния числа центров кристаллизации на структуру агрегата. Схема последовательной кристаллизации гомогенной жидкости.