Главная → Крема → Учебные курсы - общая геология. Структурная геология (1986)

Учебные курсы - общая геология. Структурная геология (1986)

В изданных за последние годы в России учебниках по общей геологии были учтены полученные к тому времени материалы по результатам космических, геофизических, океанологических, изотопных и других исследований, позволивших подойти к анализу строения и развития Земли с новых позиций. Вместе с тем процесс познания нашей планеты в по-следние годы стал настолько интенсивен, что сегодня уже многие из важ-нейших проблем представляются в ином свете. Это и заставило препода-вателей Московского государственного геологоразведочного университета изложить в доступной форме современное понимание важнейших процес-сов, сопровождающих и обусловливающих развитие планеты Земля.

Учебник соответствует программе курса «Общая геология» для студентов геологических специальностей вузов и задуман как двухтомник, первый том которого представляет собой теоретический курс, а второй — пособие к лабораторным занятиям. Авторами обоих томов являются преподаватели кафедры общей геологии и геологического картирования МГГРУ.

Учебное пособие по курсу "Общая геология"

Предыдущее издание «Пособия к лабораторным занятиям по общей геологии» было выпущено более 20 лет назад (1983 г.). За эти годы появился большой объем новой информации о строении земной коры и литосферы, процессах осадконакопления (особенно в океанах), магматизма, природе тектонических движений и деформаций и др. В первую очередь это нашло отражение в теоретическом томе двухтомника, однако большая часть новых разработок последних лет коснулась и предлагаемого практикума. В пособии даны современная номенклатура и терминология наиболее важных породообразующих минералов, горных пород и структурно-тектонических форм, приведена новейшая геохронологическая таблица, использованы последние инструкции по составлению и подготовке к изданию геологических карт. Большое внимание уделено грамотному чтению геологической карты, составлению геологических разрезов, самостоятельной работе с горным компасом.

Авторами пособия (как и теоретического тома) являются преподаватели кафедры общей геологии и геологического картирования МГГРУ. Разделы 2.2, 3.2, 5, а также «Предисловие» написаны А. К. Соколовским или при его участии; разделы 2.3, 3.3, 6 написаны А. К. Корсаковым; разделы 2.1, 3.1, 5 — А. Е. Михайловым, А. Ф. Морозовым и М. И. Никитиной; разделы 2.2, 3.2 — А. А. Рыжовой; раздел 2.3 — В. Я. Федчуком; раздел 4 — В. Я. Медведевым, А. Е. Михайловым, Н. Г. Лином, раздел 1 — Г. Б. Поповой.

Учебное пособие по курсу "Структурная геология"

В основу учебника положен курс лекций по структурной геологии, читаемый многие годы автором студентам геологоразведочного факультета Российского государственного геологоразведочного университета имени Серго Орджоникидзе. При разработке лекционного материала, а следова-тельно, и составлении учебника автор в первую очередь ориентировался на учебное пособие А. Е. Михайлова «Структурная геология и геологическое картирование», выдержавшее несколько изданий, а также на курс лекций «Структурная геология», ныне покойного профессора кафедры Общей геологии и геологического картирования М. К. Бахтеева, светлой памяти которого и посвящается настоящий учебник. Указанные издания были переработаны и дополнены новыми данными, появившимися в последние годы, а также иллюстративными материалами, чье появление на страницах книги стало возможным благодаря современному уровню цифровых технологий.

Таким образом, в учебнике сохранены основные традиции преподавания курса «Структурная геология» на кафедре общей геологии и геологического картирования Московского геологоразведочного института, ныне — Российского государственного геологоразведочного университета.

В настоящем учебнике не рассматриваются: стратиграфические колонки, разрезы к геологическим картам, условные обозначения, правила оформления геологической графики. Эти и некоторые другие вопросы изложены в отдельном пособии к лабораторным работам по структурной геологии.

Объем и структура учебника даны исходя из типовой программы «Структурная геология» для направления 130 300 «Прикладная геология», разработанной автором учебника. Материал книги изложен и иллюстрирован таким образом, чтобы студенты не только дневной, но и вечерней и заочной форм обучения смогли самостоятельно изучить теоретическую часть курса и подготовиться к сдаче экзамена.

В учебнике использованы фрагменты учебных геологических карт (Атлас учебных геологических карг, ВСЕГЕИ, 1987 г., под редакцией Ю. А. Зайцева, В. В. Козлова, М. М. Москвина): № 1-2 (автор Д. Н. Утехин), № 4 (автор Д. С. Кизевальтер), № 5 (автор В. Я. Медведев), № 13 (автор А. К. Уф- лянд), № 14 (авторы Л. Ф. Волчегурский, А. А. Фрейдлин), № 16 (авторы А. А. Максимов, С. Б. Розанов), № 17 (автор Ю. А. Зайцев), № 20 (авторы А. А. Максимов, В. С. Милеев), № 23 (автор Н. В. Короновский), № 24 (автор Б. Я. Журавлев), №25 (автор Т. О. Федоров), № 26 (автор В. Г. Тихомиров), № 28 (автор А. Е. Михайлов), № 29 (авторы Т. М. Дембо, Б. Я. Журавлев).

Автор выражает благодарность коллегам-преподавателям кафедры общей геологии и геологического картирования Российского государственного геологоразведочного университета: профессору М. И. Никитиной, профессору Е. П. Успенскому, доценту Л. К. Филатовой, взявшим на себя труд прочесть рукопись и сделавшим ценные замечания. Автор признателен также Н. Ф. Кузнецовой за помощь в подготовке иллюстраций.

Лабораторные работы по структурной геологии

Учебное пособие по курсу «Структурная геология»

А.К. Корсаков, А.Д. Межеловский, С.В. Межеловская, Н.А. Погребс, А.Н. Журавлев, А.М. Лаптева, А.К. Наравас, М.И. Никитина, Н.В. Павлинова, А.А. Рыжова, С.А. Соколов, Л.К. Филатова, А.Д. Чернова Лабораторные работы по структурной геологии. Под редакцией А.К. КОРСАКОВА. Учебное пособие. ─М.: 2016. ─ 213с.

Настоящее учебное пособие «Лабораторные работы по структурной геологии» под редакцией А.К. Корсакова составлено на основе материалов преподавания дисциплины «Структурная геология» в Российском государственном геологоразведочном университете в течение более 70 лет преподавателями кафедры Общей геологии и геологического картирования. Оно предназначено, прежде всего, для студентов, обучающихся по направлению «Прикладная геология» и будет весьма полезно при подготовке специалистов по направлению «Технология и техника геологической разведки». В пособии собраны задачи и упражнения, которые в разные годы использовались при проведении лабораторных занятий по курсу Структурная геология. Настоящее пособие отличатся от ранее вышедшего в 1988 году пособия «Лабораторные работы по структурной геологии, геокартированию и дистанционным методам» как по содержанию, так и по форме представления материала. Вместе с тем, оно унаследует все лучшее, что было наработано профессорско-преподавательским составом кафедры в области структурной геологии в прошлом веке.

Основные формы залегания горных пород / А.К. Корсаков, А.Д. Межеловский, С.В. Межеловская и др. / Российский государственный геологоразведочный университет имени Серго Орджоникидзе (МГРИ-РГГРУ): Межрегиональный центр по геологической картографии (ГЕОКАРТ): Учеб. пособ. — М.: ГЕОКАРТ: ГЕОС, 2017. — 280 с.

«Основные формы залегания горных пород» — учебно-методическое пособие по курсу «Структурная геология» под редакцией А.К. Корсакова составлено на основе материалов преподавания дисциплины «Структурная геология» в Российском государственном геологоразведочном университете в течение более 70 лет преподавателями кафедры общей геологии и геологического картирования. Оно предназначено прежде всего для студентов, обучающихся по направлению «Прикладная геология» и будет весьма полезно при подготовке специалистов по направлению «Технология и техника геологической разведки». В основу пособия положены задачи и упражнения, которые используются при проведении практических занятий по курсу «Структурная геология». Настоящее пособие можно рассматривать как дальнейшее совершенствование и развитие учебно-методической работы коллектива кафедры общей геологии и геологического картирования МГРИ-РГГРУ «Лабораторные работы по структурной геологии, геокартированию и дистанционным методам», вышедшей в 1988 году.

Изучение минерагенических ресурсов зеленокаменных поясов

Федчук В.Я., Корсаков А.К., Соколовский А.К. Изучение минерагенических ресурсов зеленокаменных поясав / В.Я. Федчук, А.К. Корсаков, А.К. Соколовский. М: ООО "ЦИТвПО", 2006, 90с.

Охарактеризованы геологическое строение, геодинамические режимы формирования и генетические типы зеленокаменных поясов, их рудоносность, продуктивность, условия образования и закономерности размещения месторождений. Приведены типоморфные признаки и типовые геодинамические обстановки основных генетических типов этих структур. С позиций концепций плюм-тектоники и тектоники литосферных плит рассмотрены принципы и методические особенности изучения минерагенических ресурсов зеленокаменных поясов и выделения разноранговых перспективных площадей. Для геологов-съемщиков, специалистов в области геологии докембрия, аспирантов и студентов геологических вузов.

Металлогенические особенности генетических типов зеленокаменных поясов

В.Я. Федчук, А.К. Корсаков, А.К. Соколовский, В.А. Михайлов. Металлогенические особенности генетических типов зеленокаменных поясов. М.: МГГРУ, 2003, 153 с.

Охарактеризованы три основных генетических типа зеленокаменных поясов (плюмтектонический, пермобильный и плейттектонический), их рудоносность, продуктивность и металлогеническая специализация. С позиций концепций плюм-тектоники и тектоники литосферных плит рассмотрены условия формирования и закономерности размещения месторождений с увязкой с геодинамическими обстановками и стадиями развития структур. Приведена характеристика рудоносности зеленокаменных поясов различных докембрийских регионов мира. Для геологов-съемщиков, специалистов в области региональной геологии и металлогении, аспирантов и студентов геологических вузов.

Геодинамические обстановки формирования зеленокаменных поясов

Геодинамические обстановки формирования зеленокаменных поясов. А.К. Соколовский, В.Я. Федчук, А.К. Корсаков. М.: МГГРУ, 2003, 186с. Обосновано выделение трех основных генетических типов зеленокаменных поясов, охарактеризованы их типоморфные признаки, особенности строения и развития. Рассмотрены возможности и методы геодинамического анализа этих структур на основе концепций плюм-тектоники и тектоники литосферных плит. Дана характеристика типовых геодинамических обстановок и структурно-вещественных комплексов зеленокаменных поясов. Приведен пример анализа геодинамических обстановок формирования Костомукшской зеленокаменной структуры. Для геологов-съемщиков, специалистов в области геологии ранне-го докембрия, аспирантов и студентов геологических вузов.

Генетические типы россыпей

Корчуганова Н.И., Сурков А.В. Генетические типы россыпей. Учебное пособие / Н.И. Корчуганова, А.В. Сурков. - М. : ВНИИгеосистем, 2010. 146 с. Рассмотрены свойства россыпеобразующих минералов, факторы россыиеобразо- вания: источники питания, тектонический и климатический факторы; важнейшие процессы формирования россыпей. Приведены классификации россыпей по виду и числу полезных компонентов, по отношению к источнику питания, по условиям залегания, возрасту, морфогенетическая и промышленная классификации. Охарактеризованы ге-нетические типы россыпей; условия образования, строение, подтипы и промышленное значение каждого из них. Для студентов геологических вузов.

Новейшая тектоника с основами современной геодинамики

Корчуганова Н.И. Новейшая тектоника с основами современной геодинамики. Методическое руководство - М.: Геокарт, ГЕОС, 2007. - 354 с. Рассмотрены разные методы исследований в неотектонике; принципы и методы построения карт неотектонического содержания. Охарактеризованы новейшие структуры орогенических, платформенных областей, глубоководных впадин окраинных и внутренних морей. Приведены модели горообразования, классификации орогенов, структурно-геоморфологические признаки орогенов, формировавшихся в разных геодинамических условиях. Платформенные области рассмотрены в контексте геодинамических систем и влияния на их развитие смежных тектонически активных орогенических областей. Большая глава посвящена океанам, в ней описаны океанский спрединг и строение срединно-океанических хребтов, трансформные и демар-кационные разломы, структуры океанских платформ. Практическое значение неотектоники показано на примерах использования методов неотектонического анализа при прогнозировании и поисках месторождений полезных ископаемых, а также в инженерной геологии и геоэкологии для прогноза состояния геологической среды. Для геологов широкого профиля, геоморфологов, геоэкологов, а также преподавателей, аспирантов и студентов геологических вузов.

Неотектонические методы поисков полезных ископаемых

Корчуганова Н. И., Костенко Н. П., Межеловский И. Н. Неотектонические методы поисков полезных ископаемых. М., 2001. 212 с.+4 вкл. (МПР РФ, Геокарт, МГГА).

Рассматриваются выражение в рельефе тектонических деформаций, развивающихся и не развивающихся на новейшем этапе, их дешифровочные признаки на топографических картах, аэро- и космических снимках, методики построения структурно-геоморфологических карт и карт одновозрастных комплексов рельефа, отражающих стадийность его развития. Приводятся технология дистанционных неотектонических исследований и примеры ее использования при прогнозе и поисках россыпей, термальных источников, 7подземных вод. Для геологов, геоморфологов и студентов вузов геологических специальностей.

Аэрокосмические методы в геологии

Корчуганова Н.И. Аэрокосмические методы в геологии. — М.: Геокарт: ГЕОС, 2006. 244 с. В работе приведены сведения о видах аэрокосмических съемок в видимом и невидимом диапазонах электромагнитного спектра, фотографических и оптико-механических сканирующих съемочных системах. Рассмотрены методические вопросы визуального и автоматизированного дешифрирования материалов дистанционного зондирования (в том числе цифрового рельефа), способах их обработки и преобразования. Приведены примеры геологического дешифрирования вещественного состава и формы залегания геологических объектов, линеаментов и кольцевых структур, информативности космических снимков разных геотектонических областей; изложены принципы построения дистанционной основы карт геологического содержания. Рассмотрены методики применения материалов дистанционного зондирования при прогнозировании оруденения, использования аэрокосмической информации при прогнозно-поисковых работах на нефть и газ, при поиске россыпей, для изучения современных геологических процессов, влияния антропогенной деятельности на геологическую среду, рационального использования и охраны окружающей среды. Для геологов, занимающихся вопросами дистанционного зондирования, преподавателей и студентов геологических вузов.

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Омский государственный технический университет»

С. В. Белькова

Основы геологии

Учебное пособие

Издательство ОмГТУ

Рецензенты:

А. А. Файков, к. г.-м. н., начальник Управления природных ресурсов Министерства промышленной политики, транспорта и связи Правительства Омской области

Е. Ю. Тюменцева, к. пед. н., доцент, зав. кафедрой естественно-научных и инженерных дисциплин ГОУ ВПО ОГИС

Белькова, С. В.

Б44 Основы геологии : учеб. пособие / С. В. Белькова. – Омск: Изд-во ОмГТУ, 2009. – 116 с.

ISBN 978-5-8149-0667-0

В учебном пособии рассмотрены основные положения геологии: общие сведения о строении Земли, геологических процессах формирования и истории развития нашей планеты; изложены особенности строения и состава земной коры, дана краткая характеристика минералов и горных пород, слагающих земную кору. Приведены сведения по геоморфологии: общие сведения о рельефе, рассмотрены эндогенные и экзогенные процессы формирования рельефа и создаваемые ими формы рельефа, структура, функционирование и основные принципы классификации ландшафтов.

Предназначено для студентов технических вузов очной, заочной, в том числе дистанционной форм обучения, изучающих дисциплину «Науки о Земле».

Печатается по решению редакционно-издательского совета

Омского государственного технического университета.

УДК 55+556.3(075)

ББК 26.3+26.35я73

ISBN 978-5-8149-0667-0 технический университет, 2009

1. ГЕОЛОГИЯ

Геология – комплекс наук о составе, строении, истории развития Земли, движениях земной коры и размещении в недрах Земли полезных ископаемых.

В состав геологии входит более двадцати дисциплин, таких как:

минералогия – наука о минералах;

петрография – наука о горных породах;

геоморфология – изучает развитие рельефа земной поверхности;

геотектоника – изучает строение земной коры, геологические структуры, закономерности их расположения и развития;

инженерная геология – изучает свойства горных пород (грунтов), природные геологические и техногенно-геологические процессы в верхних горизонтах земной коры в связи со строительной деятельностью человека;

гидрогеология – наука о подземных водах;

сейсмология, палеонтология, геофизика и др.

Основным объектом изучения геологии является земная кора – внешняя твердая оболочка Земли, имеющая важнейшее значение для осуществления жизни и деятельности человека.

1.1. Происхождение и форма Земли

Солнечная система – сложный и многообразный мир, далеко еще не изученный. В нее входят: Солнце, девять больших планет и множество малых космических тел: в настоящее время известно более 60 спутников, около 100 000 астероидов или малых планет, примерно 10 11 комет и огромное количество метеоритов. Солнечная система сформировалась в результате сжатия и вращения газопылевого облака, в центре возникла новая звезда – Солнце, а по радиусу от него сформировались планеты. В Солнце сосредоточено 99,866 % всей массы Солнечной системы, на все девять планет и их спутники приходится лишь около 0,134 % вещества Солнечной системы.

Земля является частью Солнечной системы и, наряду с Меркурием, Венерой и Марсом, относится к внутренним планетам или планетам земной группы. Она удалена от Солнца в среднем на 149,5 млн. км и обращается вокруг него за период 365,25 средних солнечных суток. Считается, что первоначально Земля была холодной. Разогрев ее недр начался, когда она достигла больших размеров. Это произошло за счет выделения теплоты в результате распада имеющихся в ней радиоактивных веществ. Недра Земли приобрели пластическое состояние, более плотные вещества сосредоточились ближе к центру планеты, более легкие – у ее поверхности. Произошло расслоение Земли на отдельные оболочки. Расслоение продолжается до настоящего времени, что является основной причиной движения в земной коре, т.е. причиной тектонических процессов.

Земля имеет форму геоида , т.е. фигуры, ограниченной поверхностью океана, мысленно продолженной через материки таким образом, что она всюду остается перпендикулярной к направлению силы тяжести. От этой поверхности отсчитывается «высота над уровнем моря».

Установлено, что масса Земли равна 5,976∙10 24 кг, объем – 1,083∙10 12 км 3 . Земной эллипсоид вращения имеет максимальный радиус, равный 6378,25 км (радиус экватора), и минимальный радиус, равный 6356,86 км (полярный радиус), площадь поверхности – 510,2 ∙10 6 км 2 . Длина земного меридиана составляет 40008,548 км, длина экватора – 40075,704 км. Полярное сжатие обусловлено вращением Земли вокруг полярной оси, и величина этого сжатия связана со скоростью вращения Земли. Поверхность земного шара на 70,8 %
(361,1 млн. км 2) занята поверхностными водами (океанами, морями, озерами, водохранилищами, реками и т.д.). Суша составляет 29,2 % (148,9 млн. км 2).

1.2. Строение Земли

Земля состоит из различных веществ – от легчайших газов до самых тяжелых металлов, распределены они как по площади, так и в ее недрах неравномерно. Химический состав Земли почти не изучен. Исследована лишь часть земной коры, т.е. примерно 5 % ее объема. По современным представлениям, с поверхности земная кора в основном состоит из кислорода (50 %) и кремния (25 %). Вся же ее толща состоит из кислорода (46,8 %), кремния (27,3 %), алюминия (8,7 %), железа (5,1 %), кальция (3,6 %), натрия (2,6 %), калия (2,6 %), магния (2,1 %) и лишь 1,2 % приходится на долю остальных, известных химических элементов.

Средняя плотность Земли – 5,52 г/см 3 , что значительно выше плотности веществ на ее поверхности. Так, плотность воздуха – 0,00129 г/см 3 , плотность воды – 1 г/см 3 , а средняя плотность пород, богатых железом, составляет
2,9–3 г/см 3 .

Установить внутреннее строение Земли удалось сейсмическим методом исследования. Суть этого метода состоит в том, что при взрыве колебания в Земле идут с разной скоростью в зависимости от состава и плотности горных пород. Детальное изучение внутреннего строения Земли сейсмическим методом показало, что высокая средняя плотность ее может быть объяснена наличием внутри нее тяжелого металлического ядра радиусом около 3000 км и средней плотностью 9–11 г/см 3 .

В общем виде Земля сложена несколькими концентрическими оболочками: внешними – атмосфера, гидросфера, биосфера (область распространения живого вещества, по В.И. Вернадскому), и внутренними, которые называют геосферами: земной коры, мантии и ядра . Границы между ними достаточно условны, вследствие взаимопроникновения как по площади, так и по глубине (рис. 1).

Земная кора – это верхняя твердая оболочка Земли, скорость распространения продольных сейсмических волн в нижней части земной коры в среднем составляет 6,5–7,4 км/с, а поперечных – 3,7–3,8 км/с. Нижняя граница земной коры проходит по слою Мохоровичича (сокращенно Мохо или М) , где отмечено увеличение скоростей распространения продольных сейсмических волн до 8,2 км/с, поперечных – до 4,5–4,7 км/с.

Поверхность земной коры формируется под воздействием противоположно направленных друг к другу процессов:

эндогенных , включающих в себя тектонические и магматические процессы, которые ведут к вертикальным перемещениям в земной коре – поднятиям и опусканиям, т. е. создают «неровности» рельефа;

экзогенных , вызывающих денудацию (выполаживание, выравнивание) рельефа за счет выветривания, эрозии различных видов и гравитационных сил;

седиментационных (осадконакопление), заполняющих осадками все созданные при эндогенезе неровности.

Выделяют два типа земной коры: океаническую (базальтовую) и континентальную (гранитную), рис. 2.

Океаническая кора. Длительное время океаническая кора рассматривалась как двухслойная модель, состоящая из верхнего осадочного слоя и нижнего – «базальтового». В результате проведенных детальных сейсмических исследований, бурения многочисленных скважин и неоднократных драгирований (взятие образцов пород со дна океана драгами) было уточнено строение океанической коры. По современным данным, она имеет трехслойное строение при мощности от 5 до 9 (15) км, чаще 6–7 км. Средняя плотность океанической коры (без осадков) равна 2,9 г/см 3 , ее масса – 6,4 · 10 24 г, объем осадков –
323 млн. км 3 .

Океаническая кора состоит из следующих слоев:

1) осадочного слоя – верхний слой, мощность которого колеблется от нескольких сот метров до 1–1,5 км;

2) базальтового слоя – сложен подушечными лавами базальтов океанического типа, общая мощность этого слоя составляет от 1,0–1,5 до 2,5–3 км;

3) габбро – третий слой , общая мощность этого слоя изменяется в пределах 3,5–5 км.

Континентальная кора отличается от океанической по мощности, строению и составу. Ее мощность меняется от 20–25 км под островными дугами и участками с переходным типом коры до 80 км под молодыми складчатыми поясами Земли (под Андами или Альпийско-Гималайским поясом). Мощность континентальной коры под древними платформами составляет в среднем 40 км.

Континентальная кора сложена тремя слоями:

1) осадочный слой сложен глинистыми осадками и карбонатами мелководных морских бассейнов и имеет различную мощность от 0 до 15 км.

2) гранитный слой –мощность слоя составляет от 15 до 50 км.

3) базальтовый слой – мощность – 15–20 км.

Земная кора имеет алюмосиликатный состав. Из химических элементов преобладающими являются кислород, кремний и алюминий в форме силикатов и оксидов (табл. 1).

Таблица 1

Средний химический состав земной коры

Химические соединения
Химические соединения	Океаническая кора	Континентальная кора

Важным обстоятельством, отличающим земную кору от других внутренних геосфер, является наличие в ней повышенного содержания долгоживущих радиоактивных изотопов урана 232 U, тория 237 Th, калия 40 К, причем их наибольшая концентрация отмечена для «гранитного» слоя континентальной коры, в океанической коре содержание радиоактивных элементов незначительно.

Мантия Земли представляет собой силикатную оболочку между ядром и подошвой литосферы. Масса мантии составляет 67,8 % от общей массы Земли (О.Г. Сорохтин, 1994). Геофизическими исследованиями установлено, что мантия может быть подразделена на верхнюю (слой В – слой Гуттенберга , до глубины 400 км), переходный слой Голицына (слой С на глубине 400–900 км) и нижнюю (слой D с подошвой на глубине примерно 2900 км).

Сейсмическими методами в слое В верхней мантии установлен слой менее плотных, как бы «размягченных» пластичных горных пород, называемый астеносферой . В астеносферном слое наблюдается понижение скорости сейсмических волн, особенно поперечных, а также повышенная электрическая проводимость, что свидетельствует о своеобразном состоянии вещества астеносферы – оно более вязкое и пластичное по отношению к горным породам вышележащей земной коры и нижележащей мантии, вследствие этого астеносфера не обладает прочностью и может пластично деформироваться, вплоть до способности течь даже под действием очень малых избыточных давлений.

Этот слой располагается на различных глубинах – под континентами он находится на глубине от 80–120 до 200–250 км, а под океанами – на глубине от 50–60 до 300–400 км.

Литосфера – это каменная оболочка Земли, объединяющая земную кору и подкоровую часть верхней мантии, подстилаемая астеносферой.

Ниже астеносферы скорость продольных сейсмических волн нарастает, что свидетельствует о твердом состоянии вещества. На глубине 2700–2900 км наблюдается скачкообразное падение скорости продольных волн от 13,6 км/с в основании мантии до 8,1 км/с в ядре.

Земное ядро состоит из внешнего (жидкого) ядра – слой Е и внутреннего (твердого) ядра – слой G , который также называется субъядром. Радиус субъядра примерно равен 1200–1250 км, переходный жидкий слой F между внутренним и внешним ядром имеет мощность около 300–400 км, а радиус внешнего ядра составляет 3450–3500 км (соответственно глубина – 2870–2920 км). Плотность вещества во внешнем ядре с глубиной возрастает с 9,5 до 12,3 г/см 3 . В центральной части внутреннего ядра плотность вещества достигает почти 14 г/см 3 . Все это показывает, что масса земного ядра составляет до 32 % всей массы Земли, в то время как объем всего примерно 16 % от объема Земли. Современные специалисты считают, что земное ядро почти на 90 % представляет собой железо с примесью кислорода, серы, углерода и водорода, причем внутреннее ядро имеет железоникелевый состав, что полностью отвечает составу ряда метеоритов.

1.3. Минеральный и петрографический состав земной коры

Земная кора сложена горными породами. Минералы входят в состав горных пород, а также могут создавать свои отдельные скопления. Минералы изучает наука минералогия, а горные породы – петрография.

Различают два вида минералов:

природного происхождения ;

искусственного происхождения .

Природные минералы – это природные тела, более или менее однородные по составу и строению, являющиеся составной частью горных пород и возникающие в земной коре в результате физико-химических процессов.

Различают три основных процесса минералообразования.

Эндогенный (магматический) – связан с внутренними силами Земли и проявляется в ее недрах. Минералы, формирующиеся непосредственно из магматического расплава (кварц, оливин, пироксены, плакиоглазы, слюды), обладают большой твердостью, плотные, стойки к воздействию воды, кислот и щелочей.

Экзогенный (осадочный) – свойственен для поверхности земной коры. Минералы формируются на суше и в море.

В первом случае их создание связано с процессом выветривания под воздействием воды, кислорода и колебаний температуры (глинистые минералы – каолинит; железистые соединения – сульфиды, оксиды и т.д.).

Во втором – минералы формируются в процессе выпадения химических осадков из водных растворов (галит, сильвин).

Ряд минералов образуется в результате жизнедеятельности различных организмов – опал (образуется из геля кремнезема – продукта распада скелетных остатков кремниевых организмов), сера, пирит.

Свойства экзогенных минералов разнообразны, но большинство из них имеют низкую твердость, активно взаимодействуют с водой или растворяются в ней.

Метаморфический – минералы формируются в результате сложных процессов, происходящих в структуре твердых пород и минералов при различных температурах и давлениях: они изменяют свое первоначальное состояние, перекристаллизовываются, приобретают плотность и прочность (тальк, магнетит, актинолит, роговая обманка и др.).

В настоящее время известно более 5000 минералов и их разновидностей. Большинство из них встречается редко и лишь около 400 минералов имеют практическое значение: одни – из-за широкого распространения, другие – благодаря особым, ценным для человека свойствам. Иногда минералы встречается в виде самостоятельных скоплений, образуя месторождения полезных ископаемых, но чаще они входят в состав тех или иных горных пород.

Наиболее часто встречающиеся минералы, определяющие физико-механи-чес-кие свойства горных пород, называются породообразующими .

Искусственные минералы – результат производственной деятельности человека. В настоящее время создано более 150 минералов.

Различают два вида искусственных минералов:

аналоги – повторение природных минералов (алмаз, корунд, изумруд);

техногенные – вновь созданные минералы с заранее заданными свойствами (алитБиблиографический указатель

геология (Основы геологии геология и тектонические основы

Геология и нефтегазоносность морей и океанов аннотированный библиографический указатель самара 2011
Библиографический указатель
Литературы 31. Леонтьев, О.К. Морская геология (Основы геологии и геоморфологии дна Мирового океана)/О.К.Леонтьев... , М.К. Восточно-Арктический шельф России: геология и тектонические основы нефтегазогеологического районирования: автореферат дис. ... ...
Геология с основами геоморфологии содержание
Автореферат диссертации
Короновский Н.В. Общая геология . М.:МГУ,2003. Короновский Н.В., Якушова А.Ф. Основы геологии . М.:Высшая школа,1991 ... . Короновский Н.В., Ясаманов Н.А. Геология .М.: Академия, 2003. ...

Формат: DjVu, Отсканированные страницы
Год выпуска: 1986
Жанр: Учебник
Издательство: Издательство Московского Университета
Язык: Русский
Количество страниц: 248
Описание: В учебном пособии рассматриваются формы залегания горных пород, механизмы тектонических деформаций, новейшие методы восстановления тектонических полей деформаций и напряжений, дается представление о парагенезисах структурных форм, связанных с различными механическими условиями в земной коре.

Предисловие.

Введение.

Глава 1. Первичные формы залегания горных пород.
Первичные формы залегания осадочных горных пород
Слой как форма залегания пород
Взаимоотношение слоев
Массивное залегание осадочных пород....
Первичные формы залегания вулканических пород
Вулканические аппараты (вулканы)
Первичные формы залегания интрузивных пород
Внутреннее строение интрузивов

Глава 2. Вторичные формы залегания нетектонического происхождения.
Нетектонические деформации в рыхлых осадках
Нетектонические деформации в твердых горных породах
Деформации, вызываемые изменением объема пород. .
Деформации, вызванные действием ледников и вечной мерзлоты
Вулкано-тектонические структуры
Метеоритные кратеры (астроблемы)

Глава 3. Связные тектонические деформации.
Связные деформации в слоистых горных породах
Моноклиналь
Флексура
Большие прогибы и выгибы (синеклизы и антеклизы) ....
Складки. Основные особенности их морфологии
Изменение формы складок с переходом от одних слоев к другим
Диапировые складки
Деформации, сопутствующие складкам
Группировка складок
Связные деформации магматических пород

Глава 4. Разрывные тектонические дислокации.
Трещины
Разрывные смещения
Явления, сопровождающие разрывные дислокации
Глубинные разломы. .

Глава 5. Основы механики деформаций и разрушения твердых тел.
Понятие сплошной среды
Движения и деформации сплошной среды
Напряженное состояние сплошной среды
Взаимоотношение напряжений и деформаций
Прочность и разрушение тел

Глава 6. Особенности механизма тектонических деформаций.
Методические замечания
Различия и изменчивость деформационных свойств горных пород
Неустойчивость пластической деформации
Влияние неоднородного строения горных пород и их толщ
Распределенное приложение сил
Неоднородность больших деформаций. Одновременное развитие пластических деформаций и разрывов
Перераспределение напряжений в процессе доформации
Влияние силы тяжести

Глава 7. Поля тектонических деформаций и напряжений.
Определение главных осей деформации по связным деформациям
Восстановление полей деформаций и напряжений по разрывам
Кинематический метод восстановления тектонических полей деформаций и напряжений
Поля деформаций разных порядков
Примеры восстановления полей тектонических напряжений

Глава 8. Механические парагенезы структурных форм.
Механическая обстановка горизонтального сжатия
Механическая обстановка горизонтального растяжения
Механическая обстановка горизонтального сдвига
Механическая обстановка вертикального сдвига
Механическая обстановка течения
Совместимые и несовместимые деформации

Заключение.
Литература.
Предметный указатель.

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ Государственное образовательное учреждение высшего и профессионального образования «ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ» _____________________________________________________ Н.В. ГУМЕРОВА В.П. УДОДОВ ГЕОЛОГИЯ Допущено Учебно-методическим объединением по профессионально-педагогическому образованию в качестве учебного пособия для слушателей институтов и фа- культетов повышения квалификации, преподавателей, аспирантов и других профессионально-педагогических работников Издательство Томского политехнического университета Томск 2010 УДК 55 (075.8) ББК 26.3 я 73 Г 945 Гумерова Н.В., Удодов В.П. Г 945 Геология: Учебное пособие / Н.В. Гумерова, В.П. Удодов. – Томск: Изд-во ТПУ, 2010. – 135 с. Учебное пособие по дисциплине «Геология» предназначено для студентов оч- ного и заочного обучения ИГНД Томского политехнического университета, обучаю- щихся по специальности 130300 «Прикладная геология», а также смежных специ- альностей. В пособии приводится содержание теоретического курса, в котором изла- гаются сведения о современных геологических процессах, а также о строении, проис- хождении, эволюции земной коры. Кроме того, даются современные представления и гипотезы о развитии органического мира и его эволюционных перестройках. УДК 55 (075.8) ББК 26.3 я 73 Рецензенты Доктор геолого-минералогических наук, профессор, заведующий кафедрой физической географии и геологии КГПА Я.М. Гутак Кандидат геолого-минералогических наук, доцент кафедры палеонтологии и исторической геологии ТГУ А.В.Шпанский ISBN 0-00000-000-0 ©Гумерова Н.В., Удодов В.П., 2010 © Томский политехнический университет, 2010 © Оформление. Издательство Томского политехнического университета, 2010 2 ПРЕДИСЛОВИЕ Данное пособие предназначено для студентов всех геологических, географических и биологических наук. Знания о строении и формирова- нии Земли, а также ее уникального во Вселенной органического мира, его катастроф и возрождений подаются в этой книге с позиций учения о биосфере В.И. Вернадского. С точки зрения авторов, проникновение идей о биосфере в систему обучения студентов-естественников, еще явно недостаточно. Хотя все чаще можно встретить ссылки ученых всего мира на утверждение В.И. Вернадского, что на Земле нет силы бо- лее постоянно действующей, а потому и более могущественной по своим конечным последствиям, чем «живое вещество», взятое в целом. Все современные геологические процессы, происходящие на поверхно- сти и частично внутри нее, так или иначе связаны с воздействием жи- вых организмов, что было сформулировано выдающимся геохимиком, профессором А.И. Перельманом: «Миграция химических элементов в биосфере осуществляется или при непосредственном участии живого вещества (биогенная миграция), или же она протекает в среде, химиче- ские особенности которой … обусловлены живым веществом …». Чем скорее идеи учения о биосфере, о роли живого вещества войдут в геоло- гическую науку, тем быстрее будет она развиваться и совершенство- ваться. Цель написания данного пособия – способствовать этому про- цессу. Авторы приносят благодарность Н.Н. Миненковой за помощь в оформлении книги и Ю.В. Гумеровой, осуществившей дизайн обложки. 3 ВВЕДЕНИЕ I. ПРЕДМЕТ «ГЕОЛОГИЯ» В СТРУКТУРЕ НАУК О ЗЕМЛЕ Два греческих слова «гео» и «логос» означают в переводе «учение о Земле». В настоящее время этот термин объединяет в себе целый ком- плекс фундаментальных и прикладных наук о Земле, начало которым положила общая геология. Под фундаментальными понимают те науки, которые разрабатывают понятия, открывают явления, закономерности, свойства, определяющие развитие геологии как науки. Сюда могут быть отнесены общая геология, историческая геология, минералогия, петро- графия и т.д. К прикладным принадлежат те направления, которые рабо- тают непосредственно на производство: создают приемы, методы, тех- нологию геологических исследований, в первую очередь, при поиске и разведке полезных ископаемых (геокартирование, структурная геоло- гия, инженерная геология и тому подобное). Фундаментальные науки определяют развитие прикладных, дают им теоретическую базу и фор- мируют образ мышления геологов-прикладников. Прикладные науки обеспечивают социально-экономический эффект геологических иссле- дований. Предметом изучения геологии является земная кора, в частности, и вся Земля в целом: её возникновение как планеты Солнечной системы, формирование внутренних и внешних оболочек, их взаимодействие ме- жду собой. Так, конвективные движения в верхней мантии определяют передвижения литосферных плит. Земная кора находится в непрерыв- ном взаимодействии с атмосферой, гидросферой, биосферой и ноосфе- рой – зоной жизнедеятельности человека. Частично эти оболочки пере- крывают друг друга. Например, часть воды, находящейся на поверхно- сти земного шара, просачивается и циркулирует внутри земной коры в виде подземных вод. На сотни метров проникает в толщу горных пород смесь газов, условно называемая воздухом. Микроорганизмы обнаруже- ны даже в поровых растворах, содержащихся в любом куске горной по- роды. Жизнедеятельность человека, ставшая на современном этапе но- вым геологическим фактором, влияет на формирование поверхностного рельефа, почвы, атмосферы. Геология неразрывно связана с отраслями естествознания, изучаю- щими смежные оболочки: метеорологией, гидрологией, биологией и экологией. На стыке этих наук сформировались и формируются новые научные дисциплины. Например, на стыке биологии и геологии сфор- 4 мировалась палеонтология – наука о древних вымерших организмах; на стыке географии и геологии сформировалась геоморфология – наука о рельефе земного шара. Экология, самая молодая из вышеупомянутых наук, сформировалась на стыке геологии, географии, биологии и антро- пологии. Таким образом, геология, как базовая общеобразовательная дисциплина, необходима для всех перечисленных естественных специ- альностей. II. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧА ГЕОЛОГИИ Методологической основой геологии является принцип актуализ- ма – форма изучения процессов геологического прошлого путем сравне- ния с современными геологическими процессами. Допускается, что вет- ры, вулканы, наземные и подземные воды в прошлом изменяли поверх- ность планеты, так же как это происходит и в настоящее время. Наблю- дая за образованием торфа из современных растений, можно сделать выводы об обстановках угленакопления в прошлые геологические пери- оды. Однако принцип актуализма не может быть реализован без опреде- ленных пространственно-временных ограничений. Дело в том, что гео- логические процессы имеют большую длительность – десятки и сотни миллионов лет. За это время вся наша планета и её кора претерпели ряд необратимых изменений. Например, в архейское время (на заре геологи- ческой истории Земли) осадконакопление происходило в бескислород- ной обстановке при высоких давлениях и температурах. Океанские воды тогда были горячими растворами сильных кислот, которые агрес- сивно реагировали со щелочами, содержащимися во вмещающих поро- дах. В современном мире нигде нет подобных условий. Естественно, что принцип актуализма в данном случае применить невозможно. Та- ким образом, для применения принципа актуализма и использования его как метода исследования существуют достаточно жесткие рамки, которые не должны преступаться во избежание ошибок. Весь комплекс процессов, происходящих внутри Земли и на её по- верхности называют геологической формой движения материи. Исходя из этого, цель геологических исследований может быть сформулирова- на как изучение геологической формы движения материи, которая включает в себя механическое перемещение вещества и энергии (напри- мер, движение магмы), изменение строения и рельефа земной коры, фи- зико-химические реакции, происходящие при этом. Важным элементом геологической формы движения материи является взаимодействие жи- вой и неживой природы. На ранних стадиях геологическая форма дви- жения материи включала в себя лишь процессы формирования литосфе- 5 ры, постепенно выплавлявшейся за счет дифференциации вещества зем- ного шара: легкие элементы (кремний, алюминий, натрий, калий) пере- мещались во внешнюю часть земного шара, а тяжелые (железо, никель) – накапливались в центре. В дальнейшем, по мере формирования атмо- сферы, гидросферы, биосферы в составе геологической формы движе- ния все большую роль начинают играть процессы взаимодействия этих оболочек с литосферой. Так, одним из результатов взаимодействия био- сферы и литосферы является массовое накопление в позднем докем- брии, в результате жизнедеятельности микроорганизмов, окислов желе- за и кремния в виде крупных месторождений железистых кварцитов. Значительный интерес представляет миграция элемента углерода. На ранних стадиях развития Земли в результате деятельности вулканов сформировалась атмосфера из углекислого газа. С появлением богатой наземной флоры, в результате жизнедеятельности растений, огромные массы элемента углерода возвращаются в земную кору в виде пластов каменного угля, образующегося после отмирания растений. С момента использования каменного угля и нефти в качестве энергоносителей уг- лерод снова возвращается в атмосферу. В процессе геологических исследований вносится определенный вклад в социально-экономическое развитие общества. На протяжении последнего столетия главной формой социально-экономического эф- фекта были прогнозирование, поиск и разведка полезных ископаемых. Эта задача остается актуальной и в наши дни. Однако в настоящее вре- мя возрастает социально-экономическая отдача геологии и по другим направлениям: прогнозирование землетрясений, изучение и определе- ние ресурсов подземных вод, исследование геологических условий для промышленного строительства и градостроения. Важную роль играют геологические исследования в формировании принципиально новой от- расли знания – учения о взаимодействии человека с окружающей средой. Вопросы по теме: 1. Геология – комплекс фундаментальных и прикладных наук о Земле. 2. Предмет изучения геологии. 3. Связь геологии с другими естественными науками. 4. Научная цель геологии. 5. Социально-экономический эффект геологических исследований. 6 РАЗДЕЛ I. ЭНДОГЕННЫЕ И ЭКЗОГЕННЫЕ ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ 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 суще- ствование человечества – весьма краткий эпизод в жизни Земли. В связи с этим преобладающее большинство геологических процессов непо- средственно 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 про- цессы и события прошлого, учитывая их изменчивость. В настоящее время геолог может наблюдать разные стадии одних и тех же геологиче- ских 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 гравитацион- ная дифференциация земного вещества. (Компоненты с повышенным удельным весом под действием сил гравитации стремятся к центру Зем- ли, в то время как более легкие концентрируются у поверхности). В ре- зультате этого процесса в центре планеты выделилось плотное железо- никелевое ядро, а в мантии возникли конвективные течения. Второсте- пенным источником энергии является энергия радиоактивного распада вещества. На её долю приходится всего 12 % энергии, идущей на текто- ническое развитие Земли, а на долю гравитационной дифференциации – 82 %. Некоторые авторы считают, что главным источником энергии эн- догенных процессов является взаимодействие внешнего ядра Земли, на- ходящегося 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-дча- тые пояса, прогибы, впадины, глубинные разломы и т.д. Вертикальные 7 и горизонтальные движения земной коры также относятся к тектониче- ским процессам. Магматические процессы (магматизм) – это совокупность всех гео- логических процессов, связанных с деятельностью магмы и её произ- водных. 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 (вул- канизм) – совокупность процессов и явлений, связанных с перемещени- ем магмы из глубины на поверхность с образованием вулканических по- строек. В особую группу выделяют гидротермальные процессы. Это про- цессы 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 ве- ществ. Гидротермы часто более или менее обогащены газами; если со- держание газов велико, то такие растворы называются пневмато- лито-гидротермальными. В настоящее время многие исследователи счи- тают, что гидротермы образуются при смешении подземных вод глубо- кой циркуляции и ювенильных вод, образующихся при сгущении водя- ного пара магмы. Гидротермы движутся по трещинам и пустотам в гор- ных породах в сторону пониженного давления – к земной поверхности. Являясь слабыми растворами кислот или щелочей, гидротермы характе- ризуются высокой химической активностью. В результате взаимодей- ствия гидротерм с вмещающими породами образуются минералы гидро- термального происхождения. Метаморфизм – комплекс эндогенных процессов, обусловливаю- щих 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 ми- нералов, 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 8 происходят на поверхности Земли и в самых верхних частях литосферы (в зоне действия факторов гипергенеза или выветривания). К экзоген- ным процессам относятся: 1) механическое дробление горных пород до составляющих их минеральных зерен, в основном под влиянием су- точного перепада температуры воздуха и за счет морозного выветрива- ния. Этот процесс называется физическим выветриванием; 2) химиче- ское взаимодействие минеральных зерен с водой, кислородом, углекис- лым 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, пониже- ния 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 ископае- мых. Многообразие форм взаимодействия экзогенных и эндогенных про- цессов обусловливает разнообразие структур земной коры и рельефа её поверхности. Эндогенные и экзогенные процессы находятся между со- бой 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 тех- ногенного (антропогенного) фактора в составе общего комплекса геоло- гических процессов. Техногенез – совокупность геоморфологических процессов, вызванных производственной деятельностью человека. По направленности деятельность человека подразделяется на сельскохозяй- ственную, эксплуатацию месторождений полезных ископаемых, возве- дение различных сооружений, оборонную и прочие. Результатом техно- генеза 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 опас- ных районах вызывает в ряде случаев искусственные землетрясения. Добыча полезных ископаемых сопровождается выдачей на дневную по- верхность 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 про- чих производств, свалки мусора создают новые формы техногенного ре- льефа, захватывая всё большую часть сельскохозяйственных угодий. Ре- культивация этих земель проводится очень медленно. 9 Таким образом, хозяйственная деятельность человека стала в на- стоящее время неотъемлемой частью всех современных геологических процессов. Вопросы

ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ

Н.В.КОРОНОВСКИЙ, Н. А.ЯСАМАНОВ

университетскому образованию в качестве учебника для студентов высших учебных заведений, обучающихся по экологическим направлениям

и специальностям

7-е издание, переработанное

М осква

И здательский центр Акаде

УДК 55(075.8) ББК 26.3я73 К 68

Р е ц е н з е н т ы:

кафедра общей геологии и геологического картирования Московской геолого-разведочной академии (зав. кафедрой проф.А. К. Соколовский );

д-р геол.-минералог, наук, проф.А. М. Никишин (МГУ им. М. В. Ломоносова)

Короновский Н. В.

К 68 Геология: учебник для студ. высш. учеб, заведений / Н. В. Ко роновский, Н.А.Ясаманов. - 7-е изд., перераб. - М. : Изда тельский центр «Академия», 2011. - 448 с.

ISBN 978-5-7695-7793-2

Учебник создан в соответствии с Федеральным государственным обра зовательным стандартом по направлению бакалавриата «Экология и приро допользование».

В книге рассмотрены форма, строение и физические свойства Земли, а также основные геологические, географические, геофизические и геохи мические сведения о строении и составе земного шара и земной коры. Освещены экзогенные и эндогенные процессы, их взаимодействие и взаи мообусловленность, рассмотрены их роль и значение в формировании и развитии земной коры и рельефа Земли. Изложены природа тектонических движений и деформаций, причины сейсмической активности, покровных оледенений и других геологических явлений в свете новой глобальной кон цепции - тектоники литосферных плит.

Учебник написан с учетом новейших данных, полученных в результате геолого-геофизических, космических и океанологических исследований.

Для студентов высших учебных заведений.

УДК 55(075.8) ББК 26.3я73

Оригинал-макет данного издания является собственностью Издательского центра «Академия», и его воспроизведение любым способом

без согласия правообладателя запрещается

ПРЕДИСЛОВИЕ

Современные представления о Земле, ее возникновении, внут реннем строении, эволюции и разнообразных процессах в геологи ческом прошлом и настоящем - вот те основные вопросы, которые рассматриваются в учебнике «Геология», предназначенном для сту дентов бакалавров различных специальностей университетов. На уки о Земле стремительно развиваются и буквально ежегодно гео логи получают новые сведения как о внутреннем строении нашей планеты, так и о различных геологических процессах, происходя щих в ее внешних оболочках. В последнее время получены данные, говорящие о все большем влиянии на эти процессы и внеземных факторов, в частности приливных сил Луны и Солнца.

Предлагаемый учебник написан в соответствии с программой, предусмотренной Государственным стандартом, и состоит из трех основных частей.

В первой части последовательно рассматриваются вопросы об разования Вселенной, Солнечной системы, планеты Земля, ее ос новные характеристики, химический состав оболочек, особенно земной коры. Также кратко излагаются представления о периоди зации истории Земли и геологическом летоисчислении.

Вторая часть учебника посвящена процессам внешней динами ки как на суше, так и в океанах, причем в каждой главе рассматри вается экологическое значение данного процесса. Это касается вы ветривания, деятельности ветра, поверхностных и подземных вод, озер и болот, криолитозоны и ледников, а также процессов в Миро вом океане.

В третьей части рассматриваются вопросы внутренней динами ки - образование складчатых и разрывных структур, движения зем ной коры, землетрясения, магматизм, метаморфизм, основные структурные элементы земной коры и природные ресурсы Земли.

Таким образом, учебник освещает все основные проблемы, вхо дящие в понятие «общая геология». В конце каждой главы приведе ны краткие резюме, контрольные вопросы и список рекомендуемой литературы, по которой читатель может дополнить и расширить полученные при чтении главы знания.

Авторы благодарны рецензентам рукописи учебника профессо ру А. М. Никишину, заведующему кафедрой региональной геологии и истории Земли геологического факультета Московского государ ственного университета им. М. В.Ломоносова и профессору Россий ского государственного геологоразведочного университета В. А. Со коловскому.

Все замечания можно направлять по адресу: 119991, Москва, ГСП-1, Ленинские горы, МГУ им. М. В.Ломоносова, геологичес кий факультет, Н. В. Короновскому.

СОСТАВ, ВОЗРАСТ И ИСТОРИЯ ЗЕМЛИ

ГЕОЛОГИЯ - ФУНДАМЕНТАЛЬНАЯ НАУКА

Термин «геология» произошел от слияния двух греческих слов: «гео» - земля и «логос» - знание, наука. Следовательно, геология - наука о Земле. Но хорошо известно, что нашу планету изучает ряд других наук, в частности география, геофизика, геохимия. У всех этих наук один и тот же объект исследования - Земля, но подходы к ее рассмотрению и предметы разные. География изучает устрой ство земной поверхности, ее ландшафты, атмосферу и гидросферу

и их взаимодействие, а также их взаимоотношение с населяющим Землю органическим миром. Геофизика занимается исследованием внутреннего строения Земли, физического состояния недр, грави тационного, магнитного, теплового и электрического полей Земли. Геохимия изучает химическое строение Земли и ее отдельных обо лочек, поведение и миграцию химических элементов, их изотопов

и соединений.

Понятие о геологии обычно складывается на основе школьных курсов по естествознанию, а также научно-популярной литературы и художественных произведений. Геологи познают земные недра и совершают открытия не только во время далеких и трудных путе шествий, т.е. во время экспедиционных работ, но и в камеральных условиях во время работы в городских лабораториях, когда они тща тельно прорабатывают экспедиционные материалы. Геологическое строение и поведение геологических процессов всесторонне изуча ют и далеко от населенных пунктов, и в самих городах. Ведь от гео логических процессов зависят устойчивость зданий, сохранность дорожного покрытия и даже безопасность человека.

Традиционно в нашем представлении со специальностью геоло га тесно связаны такие предметы, как топографические и геологи ческие карты, геологический молоток и горный компас. Без них гео логам не обойтись, но кроме этих предметов в своих исследованиях они используют более совершенную технику. Это не только авиа ция и космические аппараты, но и глубоководные обитаемые аппа раты, которые опускаются на океанское дно, многочисленные на учно-исследовательские корабли, оснащенные самой совершенной навигационной, радиотелевизионной и компьютерной техникой, морские глубоководные и сверхглубокие буровые установки и глу

бинные тралы. Вся эта техника дает возможность поднять на повер хность горные породы, находящиеся на дне океанов, а также образ цы пород из земной коры с 10- 12-километровой глубины.

1.1. Геология, ее предмет и задачи

В геологии существует более ста различных специальностей и спе циализаций. Одни из них тесно связаны с химией (геохимическое направление), другие - с физикой (геофизическое направление), третьи - с биологией (палеонтологическое и палеобиологическое направления), четвертые - с математикой и кибернетикой (компь ютерное моделирование геологических процессов), пятые - с аст рономией и астрофизикой (космическая геология) и т.д.

В недрах Земли находятся залежи полезных ископаемых, воп росами поиска и разведки которых занимается геология. На зем ной поверхности протекают разнообразные геологические процес сы, люди возводят здания и различные инженерные сооружения, строят транспортные магистрали. Задачей геологов является обес печение их устойчивости и безопасного функционирования. Пра вильное решение этих двух основных практических задач немыс лимо без глубокого знания общих закономерностей строения и раз вития отдельных геосфер. Раскрытие данных закономерностей и познание лежащих в их основе причин невозможны без изучения всей Земли, так как наша планета представляет собой единую при родную среду и развивается так же, как и все планеты Солнечной системы.

Знание происхождения и эволюции Земли, условий образования

и развития земной коры, ее строения и состава во взаимодействии с внешними оболочками - водной (гидросферой) и воздушной (ат мосферой), а также с внутренними оболочками - земным ядром и мантией - составляет необходимое звено мировоззрения. Оно по зволяет понять, как осуществляется постепенный переход от не живого неорганического мира к органическому, как эволюциони руют живые существа и вместе с ними изменяются геологические процессы.

Велико и познавательно значение геологии как науки о Земле, ее строении, происхождении и развитии. Она затрагивает проблемы происхождения и эволюции жизни и природных условий. Геология всегда стояла в центре ожесточенной борьбы научных воззрений и научных школ против религиозных предрассудков.

Практическое значение геологии огромно и разнообразно. Весь арсенал современной науки и техники основан на использовании продуктов земных недр - нефти, угля, различных металлов, строи тельных материалов, подземных вод и др. Воды минеральных ис точников используют в лечебных и бальнеологических целях. Для поисков, разведки и извлечения разнообразного минерального сы

рья из земных недр требуется прежде всего разработка методов об наружения залежей (месторождений) полезных ископаемых, кото рые необходимы для промышленности, сельского хозяйства (мине ральные удобрения) и строительства.

Среди полезных ископаемых различают рудные, илиметалличес кие, из которых добывают различные металлы, инерудные, илине металлические. Из последних добывают удобрения, каменную соль, серу, строительные материалы, драгоценные (алмаз, рубин, сапфир, изумруд), полудрагоценные (аметист, циркон, топаз, цитрин, не фрит, малахит и др.) и поделочные (яшма, кварциты и др.) камни, а также горючие полезные ископаемые (нефть, каменный и бурый уголь, горючие сланцы, газ). Подземные воды (пресные и минераль ные) также являются полезными ископаемыми. Поисками залежей подземных вод и практическим их использованием занимается спе циальная отрасль геологии -гидрогеология. В особые научные дис циплины выделилисьгеологиярудных игеология нерудныхместорож дений, геология горючих полезных ископаемых. Без знания геологичес кого строения территории не обходится ни одно строительство про мышленных и гражданских зданий, транспортных магистралей, тру бопроводов и средств связи. Эта особая отрасль геологии именуетсяинженерной геологией. Работами, проводимыми в районах разви тия многолетней мерзлоты, занимается такая наука,как мерзлото ведение.

Все перечисленные специальные научные дисциплины образу ют самостоятельный раздел геологии, который называется практи ческой, илиприкладной, геологией.

К этому разделу примыкает дисциплина, важнейшей задачей которой является заблаговременное предупреждение и предотвра щение грозных геологических явлений - землетрясений, изверже ний вулканов, селей, наводнений, оползней, смерчей, тайфунов и др. Эта дисциплина пока еще не имеет собственного названия.

В последние десятилетия XX столетия в связи с выходом челове ка в космическое пространство резко возрос интерес к геологичес кому строению других космических тел Солнечной системы и про цессам, действующим на них. Возникла космическая геология, или

планетология.

Наряду с сугубо практическими задачами геология занимается теоретическими проблемами. В геологии с давних пор существует раздел, изучающий вещество, слагающее земную кору и глубокие недра. Он включает минералогию - науку о минералах, т. е. твердых природных химических соединениях, ипетрологию (от греч. «петрос» - скала, камень) - науку, изучающую ассоциации минералов, составляющих горные породы. Ввиду того что минералы обычно обладают кристаллической формой, минералогия тесно связана скристаллографией, а так как форма кристаллов связана с химиче ским составом, то и скристаллохимией. Существующий класс гор

ных пород осадочного происхождения является предметом особого научного направления - литологии («литое» - камень). Минера логия, петрология, литология и кристаллохимия тесно связаны сгеохимией - наукой о химическом составе вещества Земли.

Следующий крупный раздел теоретической геологии составляет динамическая геология. Она изучает геологические процессы, дей ствующие как на земной поверхности, так и в глубоких недрах, ко торые ведут к разрушению одних горных пород и созданию новых. Эти геологические процессы видоизменяют лик Земли, с их дей ствием связаны рельеф земной поверхности, рождение и исчезно вение океанских бассейнов, создание платформ, плит и целых кон тинентов, перемещение материков. Геологические процессы разде ляются на две большие группы. Этоэндогенные, т. е. рожденные внут ренними причинами, иэкзогенные, или рожденные внешними при чинами. Первые протекают в результате действия силы тяжести, внутренней энергии и внутренней теплоты Земли, сочетающейся с гравитационной энергией. Экзогенные процессы протекают в ре зультате действия солнечной энергии в сочетании с гравитацион ной. Эндогенные и экзогенные процессы, действуя в геологической среде, тесно переплетаются друг с другом. Например, горы созда ются под действием внутренних, глубинных сил, вызывающих под нятие земной поверхности, а детали рельефа, в том числе и долины, формируются под воздействием ледников, рек и других текучих вод, т.е. под воздействием экзогенных процессов.

В состав динамической геологии самостоятельным разделом вхо дит геотектоника , изучающая строение земной коры и ее измене ния, а такжегеоморфология - наука о рельефе земной поверхности Земли, ее происхождении и развитии. Геоморфология - научная дисциплина, находящаяся на стыке таких наук, как география и гео логия, поскольку характеристика рельефа и его развитие входят в задачу географии, а выяснение его происхождения - геологии. Комплекс наук, составляющих динамическую геологию, состоит также извулканологии исейсмогеологии. Вулканология изучает про цессы вулканических извержений, строение, развитие и причины образования вулканов, их географическое распространение и состав продуктов извержений. Сейсмогеология - наука о геологических условиях возникновения и проявления землетрясений.

Динамическая геология тесно переплетается с физической гео графией, поскольку они обе изучают результаты взаимодействия земной поверхности с атмосферой и гидросферой. Это не только в области геоморфологии, но и при изучении вод суши {гидрология), ледников{гляциология), озер{лимнология), древнего климата Земли

{палеоклиматология).

Третьим крупным разделом геологии является историческая гео логия. Она рассматривает историю земной коры, планеты и ее орга нического мира в целом, смену на ее поверхности физико-геогра

фических условий, климатов, фаунистических и растительных ас социаций. Все эти проблемы раскрывает палеогеография , а тектони ческие условия -палеотектоника.

Рассмотрением последовательности образовавшихся горных по род, расчленением осадочных толщ и их корреляцией занимается стратиграфия. Относительный возраст осадочных горных пород определяется при изучении захороненных в них остатков древних, вымерших организмов, так как каждая геологическая эпоха харак теризуется только ей свойственной ассоциацией фауны и флоры. Следовательно, биологическая наука -палеонтология , изучающая состав и строение древних организмов, оказывает неоценимую служ бу стратиграфии, палеогеографии и исторической геологии.

В связи с тем что в жизни человеческого общества большую роль играют экологические условия, геология не могла остаться в сторо не от изучения этого важнейшего направления современной науки. Экологическая обстановка меняется не только в результате действия геологических процессов - эндогенных и экзогенных, но и в ре зультате производимых геолого-поисковых, инженерно-геологичес ких и добычных работ. Все эти экологические проблемы и вопросы изучаетэкологическая геология.

Четвертый раздел теоретической геологии - региональная геоло гия. В ее задачу входит описание геологического строения - возра стной последовательности горных пород, их вещественного соста ва, слагаемых ими геологических структур, а также истории геоло гического развития отдельных участков (регионов) земной коры. Размеры регионов могут быть от небольших до очень крупных, от районов и областей до целых континентов и даже всей Земли. Гео логическое строение регионов изображается на специальных кар тах, которые называютсягеологическими. Они имеют различный масштаб, в зависимости от размеров охватываемых регионов и сте пени их детальности. На геологических картах отражено распрост ранение на земной поверхности слоев и массивов горных пород раз ного состава, типа и возраста. На основе геологических карт состав ляют тектонические, структурные, литологические, петрологичес кие и другие типы карт. Все они служат основой для поиска и раз ведки полезных ископаемых, для изыскательских работ при строи тельстве дорог и зданий.

Настоящий учебник в основном посвящен рассмотрению геоло гических процессов, т. е. динамической геологии. Однако в его ввод ной части даны краткие сведения о планетологии, глубинном строе нии Земли, а также в сжатой форме последовательно рассмотрено геологическое развитие Земли с момента ее происхождения и до на ших дней.

Объектами геологических исследований являются:

Природные тела, слагающие верхние горизонты твердой обо лочки Земли, т.е. минералы, руды и горные породы;