2. Состав Земной коры. Минералы и горные породы

2. Состав Земной коры. Минералы и горные породыСостав Земной коры: О-47, Si-28, Al–8, Fe- 4, 87% , Ca,K,Na,Mg – 11%92% массы ЗК – минералы – алюмосиликатыИзвестно 10 млн химических соединений. Из них, несколько тысяч неорганических соединений. Минералов – 4000. Известно 3000 разновидностей минералов, возникающих вследствие примесей и вариаций в структуре кристаллической решетки.МИНЕРАЛПриродное хим. соединение кристаллической структуры, образовавшееся на Земле как результат геологических и геохимических процессов или эквивалентных процессов на внеземных телах Вселенной .Свойства минералов. Однородны (формула), упорядочены –кристаллическая структура.^ История изучения минералов.1669 Н.Стеннон – закон постоянства углов.1775 К. Линней – классификация минералов.1824_Й. Берцелиус классификация минералов по химическому составу1828_ Ул. Николь – измерение поляризационных свойств минералов. 1849_ Г.Сорби – минералогический микроскоп. Анализ минералов в шлифах.1912_М_Лауэ_открытие дифракции Х-лучей на кристаллах1913_У. и Л. Брегг- расшифровка структуры кристаллической решетки минерала 1931-У.Брегг Расшифровка и классификация структур силикатов. Современные методы исследования минералов: ИКС, электронная микроскопия,микрозондовый анализ, люминсцентный анализ, ядерно-магнитный резонанс.В XIX-открыто 1000 минералов. Благодаря У. и Л. Брегам открыто 800 минералов-силикатов.^ Многообразие минералов.Литосфера на 95 % образована силикатами и содержит всего 200 безводных минералов.На Луне обнаружено 90 минералов, в метеоритах – 175. В Земной коре образовалось более 2000 минералов с использованием воды и групп ОН-^ Распределение минералов в Земной коре. Алюмосиликаты – 90% массы Земной коры (МЗК) 1а.Слоистые силикаты – 1,1% МЗКони составляют 50% осадочных горных пород. 2. Окислы и гидроокислы – 5% МЗК Известно 200 минералов. Они включают 30 химических элементов. 3.Карбонаты – 1,5%МЗК 4.Сульфиды – 40 минералов 5.Галогениды -100 минералов 6.Сульфаты-300 минералов – 0,1% МЗК 7.Соли кислородных кислот: SO4 – SiO3 – PO4 8.Самородные химические элементы –30 минералов.Около 40 минералов являются породобразующими. Они составляют 99% Мзк.По генезису минералы делят:1.эндогенные (Силикаты,кварц,оливин…)2.Экзогенные (гипс, кальцит, глинистые минералы…)3.Метаморфические минералы (слюды, роговая обманка,хлорит…)Горные породы.Горные породы – природные минеральные агрегаты с устойчивым составом и структурой, залегающие в виде самостоятельных тел в Земной коре. Горные породы повторяют системную организацию минералов на новом уровне. Состав горных пород – минералы (у минералов –атомы). Строение горных пород- устойчивые пространственные сочетания минералов ( у минералов геометрическая упорядоченность). Форма горных пород – самостоятельные тела в Земной коре ( у минералов – правильные многогранники). Магматические горные породы образуются при застывании магмы. Их состав и строение определяются химическим составом магмы, термодинамическими условиями и динамикой ее охлаждения в Земной коре. Магматические горные породы определяют по ассоциации минералов и структуре. Гранит, например, состоит из кварца-30%, плагиоклазов-30%, калиевых полевых шпатов-25%, слюд-10%, темноцветных минералов – 5%. По условиям формирования магматические породы делят на интрузивные, эффузивные, пирокластические. Первые образуются на большой глубине, остывают медленно с образованием полнокристаллических структур. Вторые – возникают из магмы в верхних слоях Земной коры при быстром остывании и обладают стекловатыми, порфировыми и скрытокристаллическими структурами. Пирокластические породы образуются при литификации вулканического пепла.Формы залегании магматических горных пород -дайка, силл, лаполит, лакколит, шток, батолит. Общие свойства пород – высокая прочность (300-400 МПа), водонепроницаемость, инертность по отношению к агрессивным средам, нерастворимость, возможна трещиноватость.^ ОСАДОЧНЫЕ ПОРОДЫРаспространение: масса – 5% Земной коры. Площадь распространения – ¾ суши.Механизм образования: разрушение – минералов и горных пород на поверхности Земной коры под действием физических, химических и органических агентов выветривания. Процесс формирования осадочных пород включает разрушение – перенос-осаждение Он определяет состав, форму, размер обломков, их структурную организацию.Этапы преобразования осадка в горную породу: Диагенез – дегидратация, окислительно-восстановительные реакции, кристаллизация солей, уплотнение, цементация. Катагенез –изменение горных пород под влиянием факторов среды, удержание равновесия с окружающей средой. ГЕНЕТИЧЕСКИЕ ТИПЫ горных пород: обломочные, хемогенные, органогенные.^ Обломочные породы по размерам обломков делят на: грубые, песчаные, дисперсные.Грубые обломочные породы делят на угловатые и окатанные (глыба,валун, щебень-галька, дресва-гравий), рыхлые и сцементированные (брекчия, конгломерат, песчаник, алевролит, аргиллит). Виды природного цемента: силикатный, карбонатный, глинистый, железистый. Дисперсные горные породы состоят из песчаной, пылеватой и глинистой гранулометрических фракций. Породы определяют по соотношению гранулометрических фракций – гранулометрическому составу (глина, суглинок, супесь). определяющим является содержание глинистой фракции ( глина – > 30%, суглинок – 10-30%, супесь – 3-10%).^ Хемогенные породы составляют 14% от объема всех осадочных отложений.Образуются при выпадении солей из концентрированных растворов (в усыхающих морях и лагунах, минеральных источниках) в ходе реакций гидролиза, окисления – восстановления. Примеры: гипс, ангидрит, известняк, мергель, глинистые минералы, пирит, известковый и кремнистый туфы и др. Прочность пород зависит от состава и структуры.ОРГАНОГЕННЫЕ горные породы – продукт жизнедеятельности организмов (моллюски, планктон, фораминиферы, микроорганизмы). Примеры: известняк, известняк-ракушечник, диатомит, трепел, опока и др. Прочность и структура органогенных пород определяются органическими остатками их цементацией.^ ОБЩИЕ СВОЙСТВА ОСАДОЧНЫХ ГОРНЫХ ПОРОД.Чаще всего высокая пористость. Низкая прочность, хорошая водопроницаемость. Структура пород определяет их прочность и сжимаемость. Структуры осадочных горных пород разнообразны: обломочные, пелитовые, кристаллические, слоистые, зернистые, аморфные, органогенные и др. ФОРМЫ ЗАЛЕГАНИЯ осадочных горных пород.Слой – геологическое тело, однородная осадочная горная порода, ограниченная 2-мя параллельными поверхностями напластования, имеющий постоянную мощность и большую площадь распространения. Элементы: подошва, кровля, мощность (истинная, вертикальная) Пласты разделяют по выдержанности мощности: пласт – линза – выклинивающийся пласт. Положение слоев пространстве: горизонтальное – наклонное – складка.Сочетание слоев -несогласие (угловое, стратиграфическое) ДИСЛОКАЦИИ (деформации): нарушение первоначального залегания пласта.Пликативные дислокации: моноклиналь, складка Элементы складки: шарнир–линия общего максимального перегиба слоев: соевая поверхность, ось, крыло, замок, ядро. ТИПЫ складок – прямые, наклонные, лежачие, ветвящиеся. ЗНАЧЕНИЕ в инженерной геологии. При деформациях формируется трещиноватость, увеличивается водопроницаемость, снижается прочность, увеличивается сжимаемость, ускоряется выветривание.ДИЗЪЮНКТИВНЫЕ ДИСЛОКАЦИИ: сдвиг, сброс, взброс, горст, грабен. ЭЛЕМЕНТЫ: сместитель, крыло – лежач, висячее.^ МЕТАМОРФИЧЕСКИЕ ПОРОДЫМетаморфизм – существенное изменение структуры, минерального и химического состава горных пород под воздействием глубинных растворов, газов, температуры и давления.Типы метаморфизма. Региональный. Контактовый. Динамо-метаморфизм.^ Региональный метаморфизм. Факторы: эволюционный рост температуры и давления на обширных пространствах при прогибаниях Земной коры. Ряды метаморфизма: Примеры горных пород: глинистый сланец => филлит=> кристаллический сланец => гнейс. Известняк => мрамор. Песчаник кварцевый => кварцит.^ Контактовый метаморфизм.Факторы: высокое давление, температура , перегретые газы и растворы на контакте с магматическими телами, внедрившимися в Земную кору. Примеры. Хлорит, серпентин, диопсид, мрамор, скарн, грейзен.Динамо-метаморфизм.Факторы. Высокие давления и температура, формирующиеся в зонах интенсивного складкообразования в Земной коре. Примеры горных пород. Тектонические брекчии, милониты, глинистые и кристаллические сланцы и др. Структуры, характерные для метаморфических горных пород: полнокристаллические, зернистые, ориентированные сланцеватые, плойчатые, очковые.Свойства метаморфических горных пород: Высокая прочность Высокая упругость Анизотропия свойств !! Сланцеватость Возможна трещиноватость Низкая устойчивость на склонах.^ 3. ГЕНЕТИЧЕСКИЕ ТИПЫ ГОРНЫХ ПОРОДГорные породы одного вида могут формироваться в разных условиях. Например, глина: морская, озерная, речная. С другой стороны, в одной физико-географич. обстановке могут отлагаться породы разного состава, например, в море – песок, глина, галька, ракушечник.^ ГЕНЕТИЧЕСКИЙ ТИП ГП: совокупность отложений, образовавшихся в результате деятельности ограниченной группы геологических факторов.Примеры: речные отложения – работа рек, морские – работа моря. ГЕНЕЗИС: происхождение горных пород, т.е. формирование их под влиянием ограниченного набора факторов в ходе геологических процессов.Горные породы одного генетического типа могут обладать сходными свойствами и формами залегания. Изучая распределение генетических типов горных пород в пространстве мы можем реконструировать древние ландшафты и дать прогноз распространению типов горных пород и их свойств.Этот методический прием изучения одновозрастных отложений предложил в 1838г.^ Аманц_Грессли – Швей