Магматические горные породы. Происхождение и классификация.

План

1. Геология как наука.

2. Состав, строение и типы земной коры.

3. Геофизические поля земной коры.

4. Вещественный состав земной коры

Геология наука о Земле. Она изучает состав, строение и историю развития Земли. Геология (гр.гео - Земля, логос - учение) - наука о Земле. Предметом изучения геологии является планета Земля и геодинамические процессы. Современная геология изучает состав, строение и историю Земли, закономерности и процессы формирования земной коры, слагающих ее минералов, горных пород, полезных ископаемых и их взаимоотношения, а также историю развития жизни на Земле. Геология рассматривает общие сведения о Земле, начиная от положения ее в мировом пространстве (Вселенной) и заканчивая различными геологическими процессами, которые происходят на поверхности и в недрах Земли и приводят к образованию минералов, горных пород, полезных ископаемых, структурных форм и форм рельефа. Геология является, с одной стороны, фундаментальной геологической дисциплиной при подготовке специалистов геологического (геологи, геофизики, гидрогеологи, сейсмологи, геоэкологи) и технического (буровики, технологи, механики, проектировщики, строители) профилей, т.е. специалистов по изучению и хозяйственному освоению недр. С другой стороны, очень велико и познавательное значение геологии как исторической науки для всех. Объектами непосредственного изучения геологии являются минералы, горные породы, полезные ископаемые, ископаемые органические остатки, геологические процессы.

Земля состоит из внутренних (земная кора, мантия и Ядро) и внешних (атмосфера, гидросфера и биосфера) оболочек, которые находятся в постоянном взаимодействии. В результате этих взаимодействий возникают геологические (или геодинамические) процессы. I фактическая работа геолога протекает в пределах верхней части твердой оболочки (литосферы) земной коры, находящейся в постоянном взаимодействии с внешними и внутренними оболочками, обладающими иным составом и другими физическими свойствами. В зависимости от этого геологические процессы делятся на две группы: 1) внешние (экзогенные), возникающие при взаимодействии земной коры с внешними оболочками; 2) внутренние (эндогенные), связанные с взаимодействием земной коры с внутренними оболочками и развитием материи в глубоких недрах планеты. Геологические процессы меняют состав, строение земной коры и рельеф земной поверхности.

При геологических исследованиях изучаются главным образом верхние горизонты земной коры непосредственно в естественных обнажениях (выходах на поверхность Земли горных пород) и в искусственных обнажениях - горных выработках (канавы, шурфы, карьеры, шахты, буровые скважины и др.). Для изучения глубинных частей земного шара применяются геофизические методы.

Практическое значение геологии поиски и разведка месторождений полезных ископаемых и обеспечение и их разработки

Геология, с одной стороны, единая наука о Земле, с другой это ряд (цикл) наук, взаимно переплетающихся и тесно связанных между собой, изучающих разные стороныи результаты процесса развития и становления Земли, но преследующих разные цели и пользующихся разными методами.

Среди отраслей геологии выделяют научные дисциплины, изучающие вещественный состав земной коры, ее строение, геологические процессы и их историческую последовательность, а также прикладные науки (табл. 1).

Вселенная.Вселенная (гр. космос) пространство, простирающееся за пределами земной атмосферы, со всеми присутствующими в нем объектами, к которым относятся: космическая пыль, газ, звезды, планеты, астероиды, метеориты. С Земли мы наблюдаем лишь малую часть Вселенной - Метагалактику, состоящую из галактик. Галактика звездная система, которая состоит из звезд, газовых и пылевых туманностей и звездного рассеянного вещества.

Наша Солнечная система расположена в Галактике или Млечном Пути. Она состоит из звезды — Солнца, 9 планет с их спутниками, пояса астероидов, который разделяет планеты на две группы: планеты земной или внутренней группы - Меркурий, Венера, Земля, Марс и планеты внешней группы - Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун, Плутон.внутренней группы характеризуются малыми размерами и большой плотностью, планеты внешней группы характеризуются большими размерами и малой плотностью. Солнце - огромный шар пылающей плазмы, в котором идут термоядерные реакции. Планеты вращаются вокруг Солнца и вокруг своей оси по своим орбитам. Планеты первой группы расположены ближе к Солнцу. Они имеют малую массу, большую плотность от 4 до 5, 7 г/см", планеты внешней группы отделяются от малых планет поясом астероидов. Они имеют большие размеры, низкую плотность от 0, 6 до 2, 1 г/см'¹. Астероиды — малые планеты, обращающиеся вокруг Солнца в основном между орбитами Марса и Юпитера.

В настоящее время существует несколько гипотез о происхождения Солнечной системы и Земли. По современной гипотезе Вселенная сформировалась 10-18 млрд лет назад. Вселенная в 2 раза старше Солнца. Возможная причина образования Вселенной - гигантский взрыв вещества и образование облачных скоплений водорода (II) и гелия (Не). Дальнейшее

сжатие скоплений привело к повышению температуры во внутренних частях «обликов» до миллионов градусов, т.е. к образованию звезд. В течение 18 млрд лет происходил распад и образование звезд.

Примерно 4, 6 млрд. лет назад в одной из галактик Вселенной, удаленной от других галактик на десятки миллионов световых лег — в Галактике Млечного пути образовалась Солнечная система.

Форма и размеры Земли. Принято считать, что Земля имеет форму геоида. Радиус полярный - 6356 км, радиус экваториальный - 6378 км, а средний радиус - 6371 км. Общие закономерности строения земной поверхности отражает гипсографическая кривая. Средняя высота континентов составляет 875 м, а средняя глубина океанов - около 3800 м. В строении океанического дна выделяют шельф, континентальный склон, ложе Мирового океана, осложненное глубоководными впадинами (желобами) и срединно - океаническими хребтами.

Геосферы. Земля как наиболее развитая планета Солнечной системы, характеризуется оболочечным строением с центральной симметрией. Оболочки Земли (геосферы) различаются составом, физическими свойствами, состоянием вещества и подразделяются на внешние (атмосфера, гидросфера и биосфера) и внутренние (литосфера, мантия, ядро). Внешние геосферы доступны для непосредственного изучения. Внутренние геосферы исследуются главным образом косвенными методами (геологическими, геофизическими, геохимическими). Внешние и внутренние геосферы Земли тесно связаны между собой и космическим пространством.

Литосфера - каменная оболочка Земли. Верхняя часть литосферы — земная кора, она имеет неоднородное строение по горизонтали и вертикали. Литосфера разбита на плиты, которые перемещаются по астеносфере с различной скоростью. Астеносфера, или сейсмический волновод — слой пониженной твердости, прочности и вязкости в верхней части мантии Земли на глубине около 50 км под океанами и около 100 км под континентами, с нижней границей на глубинах примерно 250-300 км, в пределах которого лежат очаги питания вулканов и осуществляется перемещение подкоровых масс, являющееся причиной тектонических процессов.

Мантия — оболочка Земли, располагается между земной корой и ядром. Состоит из двух слоев: верхней мантии (до глубины 900 км) - она участвует в горообразовательных процессах; и нижней мантии (до глубины 2900 м).

Ядро - область внутри Земли, начиная с глубины 2900 км. Выделяют внешнее ядро (до глубины примерно 5000 км), и внутреннее ядро Земли, которое располагается, начиная с глубины 5000 км до центра Земли.

Геофизические поля Земли: гравитационное, радиоактивное, тепловое (геотермика), магнитное и электрическое.

Земная кора, ее строение, типы и основные структурные элементы. Важнейшей особенностью строения земной коры является отчетливо выраженная неоднородность, проявляющаяся как в вертикальном, так и горизонтальном направлении. Сейсмическими исследованиями в строении земной коры выделены три оболочки (или слоя), сложенные различными по составу, свойствам и происхождению горными породами: стратисфера (осадочная оболочка), гранитная и базальтовая. По составу и мощности выделяют три — континентальный, океанический и переходный типы земной коры. Земная кора состоит из следующих структурных элементов планетарного масштаба: тектонически активных (подвижных) зон, горно-складчатых поясов и платформ (обширных равнинных относительно стабильных территорий). Условия ведения горных работ зависят от расположения месторождений полезных ископаемых в пределах этих структурных элементов земной коры.

Вещественный состав земной коры. Самыми распространенными химическими элементами, слагающими земную кору являются: О, Si, Al, Fe, Са, Na, К, Mg, Ti, Н, С. Свойства всех химических элементов находятся в функциональной зависимости от положения их в периодической системе Менделеева. Элементы, попадающие в верхнюю часть таблицы, петрогенные. Элементы, находящиеся в нижней части таблицы, металлогенные. В земной коре установлено 93 химических элемента (в космосе - 97).

Земная кора сложена различными по составу и происхождению горными породами. Любая горная порода представляет собой естественную парагенетическую ассоциацию минералов. Минералы в свою очередь являются химическими элементами или их природными соединениями. Совместное нахождение минералов в природе, обусловленное общностью их происхождения называется парагенезисом. Наиболее устойчивые парагенетические ассоциации — горные породы, они слагают самостоятельные тела в земной коре. Горные породы характеризуются структурой, текстурой и минеральным составом. По генезису породы подразделяются на осадочные, магматические и метаморфические. Осадочные горные породы по условиям образования делятся на обломочные, органогенные, хемогенные (среди них по составу выделяют карбонатные, кремнистые, галоидные и сульфатные) и глинистые.

Таким образом, вещество земной коры в порядке усложнения степени его организации образует такой последовательный ряд: химический элемент — минерал - горная порода — комплекс (формация) горных пород.

Основная литература:

Бакиров С. Основы геологии. Алматы: Санат, 1995, - 240 бет. Ершов В.В., Новиков А.А., Попова Г.В. Основы геологии. Москва: «Недра», 1986, -275 с.

Кейльман Г. А. Основы геологии. Москва: Недра, 1991, -250 с.

Короновский Н.В. Основы геологии. Москва: Недра, 1991, -356 с.

Лекция №2. Химический минеральный и петрографический состав земной коры.

План

Минералы. Виды минералов.

Химический состав минералов.

Физические свойства минералов.

Классификация минералов.

Горные породы.

Магматические горные породы.

Земная кора сложена горными породами. Минералы входят в состав горных пород, хотя иногда создают и свои отдельные скопления. Прежде чем дать характеристику минералам и горным породам, следует заметить, что в строительном производстве одновременно используют минеральные образования как природного, так искусственного происхождения. Поэтому после описания минералов даются некоторые сведения по искусственным минералам, а после горных пород ­­­­­­­­­­­­- по техническим каменным материалам. Минералы изучает наука минералогия, а горные породы – петрография.

В настоящее время следует различать два вида минералов: 1) природного происхождения, рождение которых связано с процессами в земной коре; 2) искусственного происхождения, которые возникли в процессе техногенной деятельности человека (в том числе и целенаправленной).

Природные минералы. Под этим минералами понимают минеральные образования, сформировавшиеся в результате геохимических процессов, протекающих в земной коре. Каждый минерал имеет определенный химический состав, структуру и свои физические свойства.

Иногда в земной коре минералы встречаются в виде самостоятельных скоплений, создавая ценные месторождения полезных ископаемых, но чаще входят в горных пород, поэтому с этой точки зрения представляют наибольший интерес для инженеров-строителей.

В земной коре содержится более 7000 минералов и их разновидностей. Большинство из них встречаются редко и лишь немногим более 100 минералов встречаются часто и в достаточно больших количествах, входят в состав тех или иных горных пород. Такие минералы называют породообразующими.

Каждый минерал имеет определенное внутреннее строение и присущие только ему внешние признаки и характеризуются своими свойствами. Все это обусловливается тех геологических процессов, в которых рождаются минералы. Каждый минерал может существовать в природе лишь в определенных термодинамических условиях. При изменении этих условий минеральное тело видоизменяется или разрушается.

Происхождение минералов. Условия, в которых образуются минералы в природе, отличается большим разнообразием и сложностью. Различают три основных процесса минералообразования: эндогенный, экзогенный и метаморфический.

Эндогенный процесс связан с внутренними силами Земли и проявляется в ее недрах. Минералы формируются из магмы – силикатного огненно-жидкого расплава. Таким путем образуются, например, кварц и различные силикаты. Эндогенные минералы обычно плотные, с большой твердостью, стойкие к воде, кислотам, щелочам.

Экзогенный процесс свойственен поверхности земной коры. При этом процессе минералы формируются на суше и в море. В первом случае их создание связано с процессом выветривания, т.е. разрушительным воздействием воды, кислорода, колебаний температуры на эндогенные минералы. Таким образом образуются глинистые минералы (гидрослюда, каолинит и др.), различные железистые соединения (сульфиды, оксиды и др.). В экзогенном процессе ряд минералов образуется также за счет жизнедеятельности различных организмов (опал и др.).

Экзогенные минералы разнообразны по свойствам. В большинстве случаев они имеют низкую твердость, активно взаимодействуют с водой или растворяются в ней.

Метаморфический процесс. Под воздействием высоких температур и давлений, а также магматических газов и воды на некоторой глубине в земной коре происходит преобразование минералов, ранее образовавшихся в экзогенных процессах. Минералы изменяют свое первоначальное состояние, перекристаллизовываются, приобретают плотность, прочность. Так образуются многие минералы-силикаты (роговая обманка, актинолит и др.).

Структура. Минералы обладают кристаллической структурой или бывают аморфными. Большинство минералов имеет кристаллическое строение, в котором атомы расположены в сторго определенном порядке, создавая пространственную решетку. Благодаря этому многие минералы внешние имеют вид правильных многогранников (кристаллов). Примером может служить кварц.

Со строением и характером пространственной решетки связаны свойства кристаллических тел. Прежде всего минералы обладают однородностью строения, состава и свойств, так как и в каждой своей части, вплоть до размеров элементарной ячейки, они обладают одинаковым кристаллическим строением и химическим составом. Свойства минералов могут быть одинаковыми по всем направлениям (изотропные свойства) или разными по различным направлениям (анизотропные свойства).

Аморфные минералы не имеют кристаллической структуры, по своим свойствам изотропны и для них характерна неправильная внешняя форма.

Химический состав. Каждый минерал характеризуются определенным химическим составом. В отдельных случаях можно встретить минералы сходного химического состава, но в этом случае они обязательно имеют различное внутреннее строение, а следовательно, и различную внешнюю форму.

Химический состав кристаллических минералов выражается кристаллохимической формулой, которая одновременно показывает количественные соотношения элементов и характер их взаимной связи в пространственной решетке. Примерами таких формул являются: каолинит ­­– Al₂[Si₄O₁₀](OH)₈ , авгит ­– Ca(Mg, Ge, Al)x[(Si, Al)₂O₆]. Химическая форма аморфных минералов отражает только количественное соотношение элементов№

В составе многих минералов экзогенного происхождения содержится вода. Молекулярная вода не участвует в строении

минерал. Например, нагревания гипса _CaSO4x2HO остается называемый ангидритом. Химически связанная вода в виде () входит в пространственную решетку, например глинистых минералов, и ее удаление приводит к разрушению минерала.

Физические свойства. Каждый минерал имеет определеннные физические свойство. Главнейшими из них являются: внешняя форма, оптические характеристики(цвет, прозрачность, блеск), показатели твердости, спайность, излом, плотность.

Внешняя форма минералов разнообразна. В природных условиях они чаще всего приобретают неправильные очертания. Хорошо ограниченные кристаллы встречается сравнительно редко. Для многих минералов характерны также формы землистого облика, агрегатных скоплений и др.

Цвет для очень многих минералов строго постоянен. Их условно разделяют на светлые (кварц, полевые шпаты, гипс, кальцит и др.) и темные (роговая обманка, авгит и др.)

Прозрачность- способность минералов пропускать свет. Выделяют три группы минералов: прозрачные (кварц, мусковит и др.), полупрозрачные (гипс, халцедон и др.) и непрозрачные (пирит, графит и др.)

Блеск - способность поверхности минералов отражать в различной степени свет. Блеск может быть металлическим и неметаллическим который в свою очередь может быть стеклянным (силикаты), жирным (тальк), шелковистым(асбест) и т.д.

Твердость - способность минералов противостоять внешним механическим воздействиям. Каждому минералу присуща определенная твердость, которая ориентировочно оценивается по 10-балльной шкале твердости Мооса.

Спайность- способность минералов раскалываться или расщепляться по определенным направлениям с образованием плоскостей раскола. Это свойство обусловлено внутренним строением кристаллов и не зависит от их внешней формы.

Излом характеризует поверхность разрыва и раскалывания минералов. Различают излом по спайности(кальцит), раковистый(кварц), землистый(каолинит) и др.

Плотность минералов различна и колеблется в пределах от 0.6 до 19 г/см3.Наиболее распространенные значения находятся в пределах от 2.5 до 3г/см3.

Минералы могут обладать рядом других физических свойств: хрупкостью, плавкостью, магнитностью, вкусом, запахом и т.д.Для отдельных минералов эти свойства могут быть характерными признаками, например галет (поваренная соль)-соленный, сера имеет запах при горении и т.д.

Классификация минералов. Основами в основном на их химическом составе. Все минералы разделяют на 10 классов.

Ниже дается краткая характеристика основных классов минералов, которые имеют наибольшее распространение в земной коре.

Силикаты - наиболее многочисленный класс, включающий до 800 минералов, являющихся основной составной частью большинство магматических и метаморфических пород. Среди силикатов выделяют группы минералов, характеризующиеся некоторой общностью состава и строения- полевые шпаты, пироксены, амфиболы, слюды, а также оливин, тальк, хлориты и глинистые минералы. Все они по своему составу алюмосиликаты.

Оксиды и гидроксиды. Эти два класса объединяют около 200 минералов на их долю приходится до 17% всей массы земной коры. Наибольшее распространение имеют кварц, опал и лимонит.

Карбонаты. К ним относится более 80 минералов. Наиболее распространены кальцит, магнезит, доломит. Происхождение в основным экзогенное и связано с водными растворами. В контакте с водой они немного снижают свою механическую прочность, хотя и слабо, но растворяются в воде, разрушаются в кислотах.

Сульфаты. Этот класс объединяет до 260 минералов, происхождение которых связано с водными растворами. Характеризуется небольшой твердостью, светлой окраской. Сравнительно хорошо растворяются в воде. Наибольшее распространение имеют гипс и ангидрид. При соприкосновении с водой ангидрит переход в гипс, увеличиваясь в объеме до 33%.

Сульфиды насчитывают до 200 минералов. Типичный представитель пирит. Сульфиды в зоне выветривания разрушаются, поэтому их примесь снижает качество строительных минералов.

Галоиды содержат около 100 минералов. Происхождение связано в основном с водными растворами. Наибольшее распространение имеет галит. Может быть составной частью осадочных пород, легко растворяется в воде.

Минералы классов фосфатов, вольфраматов и самородных элементов встречаются гораздо реже, чем другие.

Радиоактивность минералов. Различные радиоактивные химические элементы(238U, 232Th, Ra и др.)содержат 97 природных минералов. В минералах техногенных материалов могут присутствовать также искусственно созданные радиоактивные химические элементы – технеций, прометий, нептуний и др. Минералы и материалы с содержанием радиоактивных элементов дают излучение, интинсивность которого зависит от типа и количества этих элементов, Покажем это на примерах.

1.Минералы: эшинит содержит 232Th до 30%, малое излучение; пирохлор – 238U до 17%, большое излучение.

2. Минералы с различным содержанием 238U: уранит – до 30% малое излечение; торбернит – до 60%, большое излучение; карбонит –до 64%, большое излучение

Радиоактивные минералы наиболее часто присутствуют в гранитах и глинах, которые могут иметь довольно высокую «фоновую» радиоактивность, в то время как известняки и кварцевый песок обычно имеют низкую радиоактивность.

Искусственные минералы. В результате производственной деятельности человеком создано более 150 искусственных минералов. В настоящее время промышленность получает два вида искусственных минералов: аналоги и техногенные. Аналогы – это повторение природных минералов (алмаз, корунд, горный хрусталь и др.). Техногенные – это вновь созданные минералы с наперед заданными свойствами (например, алит- вяжущие свойства, муллит – огнеупорность). Такие минералы входят в состав различных строительных материалов: в цемент- алит 3СаО*SiO2, белит 2СаО *SiO2; в огнеупоры – муллит 3Al2O3*2SiO2, периклаз MgO; абразивы –карборунд SiC.

Горные породы представляют собой природные минеральные агрегаты, которые «рождаются» в земной коре. Каждой породе свойственно известное постоянство химического и минерального состава, структуры, а иногда и условий залегания в земной коре.

Горные породы чаще всего полиминеральные. В отдельных случаях они могут состоять из одного минерала(кварцит из кварца, мрамор из кальцита). Горные породы не имеют химических формул. Их состав оценивается валовым химическим анализом, например, химический состав базальта: SiO2-49-52%, Al2O3-10-14%, Fe2O2-4-14%, CaO-8-10% и т.д.

Сейчас в земной коре установлено около 1000 горных пород.

По своему происхождению их делят на три типа: магматические, осадочные, метаморфические. В земной коре магматические и метаморфические породы занимают 95% от общей ее массы. Осадочные породы располагаются непосредственно на поверхности земли, покрывая собой в большинстве случаев магматические и метаморфические породы.

Магматические горные породы. Происхождение и классификация.

Магматическими (или изверженными) горными породами называют горные породы, которые образовались в результате кристаллизации магмы при ее остывании в недрах земли или на ее поверхности. Магма (или лава)- это сложный силикатный расплав примерно следующего состава: кислород – 46.7%, кремний – 27.7%, алюминий-8.1%, железо-5.1%, кальций -3.6%, магний -2.1%, натрий-2.7%, калий-2.6%, другие элементы обычно не привышают в среднем 1.4%. Температура магмы различна, но обычно 100-1300С. История формирования магматических горных пород берет начало с образования магмы, которая затем последовательно изменялась под воздействием слабо изученных сложнейших взаимосвязанных физических, химических, физико-химических процессов. Процессы эти во многом завершаются при охлаждении или кристаллизации магмы с образованием агрегатов силикатных минералов в зависимости от условий, в которых происходит охлаждение и застывание (потеря подвижности) магмы, горные породы делят на интрузивные (глубинные) и эффузивные (излившиеся). Разновидностями этих пород соответственно будут жильные и вулканические. При формировании вулканических пород магму называют лавой.

Большинство силикатов(как правило, минералы магматических пород – это силикаты имеют ковалентную связь между основными структурными элементами, что и создает высокую прочность магматических пород. При этом наибольшие значения модуля упругости и наибольшая прочность проявляются у горных пород, имеющих плотную компактную структуру с высокой ковалентностью связи (дуниты, периодонтиты, пироксениты)

Но не только это влияет на формирование прочности горных пород. Весьма важным является их последующее изменение в результате выветривания является кварц. Слюды же легко расслаиваются под влиянием колебаний температуры, особенно если происходит их попеременное замораживание и оттаивание. Кроме того биотит очень легко подвергается разрушению при химическом выветривании. Трещиноватые полевые шпаты, особенно основные и лабрадор, легко разрушаются при выветривании, в то время как их свежие разности более устойчивый к нему. Амфиболы и пироксены обычно оцениваются как устойчивые к выветриванию, а оливин как легко разрушающейся, кстати, поэтому быстро выветриваются дуниты.

Хорошо известно, что пирит легко окисляется и в присутствии воды образует серную кислоту, тем самым ускоряя процесс выветривания других минералов в горной породе.

Магма, поднимающаяся подземной поверхности, быстро охлаждается, вязкость ее увеличивается благодаря постепенной потери воды и газов. Это способствует формированию вулканического стекла с пелитовой или сферолитовой структурой. Последние наиболее характерный палеотипных излившихся пород и образуются обычно при девитрификации стекла. В поверхностных условьях потоки магмы(в этом случая их называют лавовыми потоками) затвердевают сравнительно быстро, что не позволяет развиваться крупным кристаллом и вследствие этого эффузивы обычно характеризуется афанитовой структурой (это характерна для пород с выраженной кристалличностью и стекловатых). Гоные породы с подобными структурами обычно имеют высокою механическую прочность, но, как правило излившийся(эффузивные) породы образуется на поверхности земли при низких давлениях и температурах при быстром охлаждении и дегазации вещества магмы. В таких условиях становится невозможна полная дифференциация; часть расплава застывает в виде аморфной массы, формируя породы неполна кристаллической структуры. Часто кристаллизация осуществляется в две фазы: медленная в глубине земной коры. Когда образуются отдельные кристаллы минералов или их ассоциации а затем быстрая на поверхности, когда происходит интенсивное остывание расплава. В этом случае образуется неравномерно – кристаллическая (порфировая) структура. Наличие газов в застывающей на поверхности магмы определяют повешенную пористость эффузивных пород.

Вулканические породы обладает довольно часто пузырчатой текстурой. Указанные эффузивы обычно усеяны газовыми пузырьками различной формы: миндалевидной, округлой, эллипсовидной. Пузырчатая текстура придает некоторый туфам Армении пористость до 60% и снижает их плотность до 0.9-0.95 г/см3.

Основная магма кристаллизуется в следующей последовательности: оливин – пироксены- амфиболы- биотит- калиевый полевой шпат- мусковит – кварц.

Структура - особенности внутреннего строения породы, обусловленные формой, размерами, количественным соотношением ее составных частей – минералов. В магматических породы различают ряд структур, в частности: 1) зернистые, типичные для глубинных пород; 2)поликристаллические (совместное нахождение кристаллов и аморфные стекла); 3) стекловатые типичные для излившихся пород.

Текстура ( сложение ) характеризует пространственное расположение частей породы в ее объеме «рисунок» породы. Для магматических пород характерны следующие текстуры: 1)массивная- равномерное, плотное расположение минералов; 2)полосчатая – чередование в породе участков различного минерального состава или различной структуры; 3) шлаковая – порода, содержащая видимые глазом пустоты.

Основная литература:

Бакиров С. Основы геологии. Алматы: Санат, 1995, - 240 бет.

Ершов В.В., Новиков А.А., Попова Г.В. Основы геологии. Москва: «Недра», 1986, -275 с.

Кейльман Г. А. Основы геологии. Москва: Недра, 1991, -250 с.

Короновский Н.В. Основы геологии. Москва: Недра, 1991, -356 с.

Лекция №3. Геологическая хронология земной коры.

План

Возраст горных пород

Методы определения горных пород

1. Историю и общие закономерности развития и образования земной коры изучает специальная наука — историческая геология. Для восстановления истории развития земной коры используют геологические «документы» в виде толщ пород, которые характером своих напластовананий, остатками ископаемых организмов свидетельствуют об этапах развития земной коры.

Установление возраста горных пород необходимо для оценки их свойств и определения положения среди других пород. Вся геологическая документация в частности геологические карты и разрезы, требуют применения показателей возраста пород. Различают абсолютный и относительный возраст горных пород.

Абсолютный возраст — это продолжительность существования («жизни») породы, выраженная в годах. Для его определения применяют методы основанные на использовании процессов радиоактивных превращений, которые имеют место в некоторых химических элементах (уран, калий, рубидий и др.), входящих в состав пород. С помощью одних элемең тов устанавливают возраст в миллионах лет, другие дают возможность вычислить более короткие отрезки времени. Так, зная, какое количество свинца образуется из 1 г урана в год, определяя их совместное содержание в данном минерале, можно найти абсолютный возраст миң ерала и той горной породы, в которой он находится. Это позволяет определять возраст в миллионах лет. По углероду ¹⁴С, период полураспада которого равен 5568 лет, можно устанавливать возраст более молодых образований. Абсолютные значения возраста горных пород приведены в геохронологической шкале (табл. 8).

Относителъный возраст позволяет определять возраст пород относительно друг друга, т. е. устанавливать, какие породы древнее, какие моложе. Для установления относительного возраста используют два метода: стратиграфический и палеонтологический.

Стратиграфический метод применяют для толщ с ненарушенным горизонтальным залеганием слоев. При этом считают, что нижележащие слои (породы) являются более древними, чем вышележащие. Из рис. 15, а видно, что самым молодым является верхний слой 3, самым древним — нижний 1. Этот метод не используют при залегании слоев в виде складок. На рис. 15, б показан выход на склон рельефа слоев, смятых в складки. Видно, что более древние слои (1 и 2) лежат на более молодом слое 3.

Палеонтологический метод позволяет определять возраст осадочных пород по отношению друг к другу независимо от характера залегания слоев и сопоставлять возраст пород, залегающих на различных участках. В основу метода положена история развития органической жизни на Земле. Животные и растительные организмы развивались постепенно, последовательно. Остатки вымерших организмов захоронялись в тех осадках, которые накапливались в тот отрезок времени, когда они жили.

Таблица 1. Шкала геологического времени Земли

Зная последовательность и период жизни вымерших организмов, по их остаткам можно определить относительный возраст слоев оса дочных пород (рис. 1).

Шкала геологического времени Земли. Все геологическое время разделили на отрезки. Так была создана геохронологическая шкала. Для слоев пород, которые образовались в эти отрезки времени, были предложены свои названия, что позволило создать стратиграфическую шкалу (табл. 9).

Самый длительный отрезок времени — эон. Толщу, образованную за это время из слоев пород, называют эонотемой. Самый короткий отрезок — век. Толщу, образующую в течение века, называют ярусом. Каждый отрезок времени получил наименование и обозначение в виде индекса (табл.), а на геологических картах—свою окраску. Так, современный период называют четвертичным, его ивдекс —-Q; на геологических картах дяя его обозначения принят серо-зеленый цвет. Самый древний период — кембрийский.