ФГБОУ ВО“УФИМСКий ГОСУДАРСТВЕННый НЕФТЯНой
ТЕХНИЧЕСКий УНИВЕРСИТЕТ”
Филиал в г. Октябрьском
Кафедра разведки и разработки
нефтяных и газовых месторождений
Учебно - Методическое пособие
Электронный курс лекций
Содержание
| Введение Внутреннее строение и состав Земли Понятие о геосферах Минералы Магматические породы Осадочные породы Метаморфические породы Геологические карты и разрезы Геохронология и стратиграфия Формы залегания осадочных горных пород Условные обозначения и масштабы карт Изображение тектонических структур Экзогенные процессы Выветривание горных пород (гипергенез) Геологическая работа ветра Геологическая работа льда Геологическая работа рек Геологическая работа подземных вод Геологическая работа морей и океанов Эндогенные процессы Вулканизм Землетрясение Тектонические движения Геотектонические гипотезы |
Введение
Геология является одной из самых древних наук о Земле. Еще в глубокой древности наши предки использовали горные породы и минералы для изготовления примитивных каменных орудий для выплавки бронзы и железа. Такие важные вехи в истории человечества, как каменный век, бронзовый век, железный век-отражают в определенной мере и степень развития геологических знаний. В настоящее время развитие производительных сил общества невозможно представить без освоения минеральных богатств Земли. В связи с этим роль геологии как науки о строении и развитии каменной оболочки Земли-литосферы-неизмеримо возрастает. Геология приобретает важное практическое значение при организации поисков месторождений полезных ископаемых, в первую очередь таких, как нефть, природный газ, уголь, руды черных и цветных металлов.
На современном уровне знаний геология-это наука, которая изучает вещественный состав литосферы, ее строение, процессы, происходящие в ней и на ее поверхности, а также состав, строение и закономерности развития Земли в целом. Геология является теоретической основой для поисков, разведки и разработки всех месторождений полезных ископаемых, в том числе нефти и газа. Становление геологии как науки относится к XVIII и первой половине ХIX века. Одним из создателей геологической науки явился М.В.Ломоносов, который первый для своего времени развивал идею о непрерывной эволюции, происходящей в природе. Важную роль на начальном этапе развития геологии сыграло зарождение двух методов-палеонтологического и метода актуализации. Палеонтологический метод использует окаменелые остатки вымерших организмов для определения относительного возраста горных пород. На основе этого метода было создано относительное летоисчисление времени в геологии. В основу метода актуализма положено представление о том, что в прошлом проявились те же процессы, что и в современную эпоху. Отсюда, сравнивая древние породы с современными осадками, можно восстановить условия, существовавшие в прошлые эпохи, и воссоздать историю Земли. Следующий этап развития геологии начинается со второй половины XIX века. Главной особенностью этого этапа является зарождение, а затем детальное развитие учения и подвижных зонах земной коры-геосинклинальных поясах и учения об относительно устойчивых частях земной коры-платформах. В создании и развитии этих учений большую роль сыграли русские ученые, особенно А.П.Карпинский, В.А. Обручев, А.П.Павлов и другие. К началу ХХ века на основе этих учений и других достижений происходит окончательное оформление геологии как науки, также выделение из нее целого ряда самостоятельных геологических наук, таких как минералогия, петрография, тектоника, динамическая геология, историческая геология, региональная геология.
Общая геология представляет собой не научную дисциплину, а ученый курс, предваряющий изучение других геологических наук. В основу курса общей геологии положена динамическая геология. Кроме того, в этом курсе излагаются наиболее важные понятия из смежных геологических дисциплин, таких как минералогия, петрография, тектоника.
Рассмотрим содержание отдельных наук. Внешняя твердая оболочка Земли-земная кора состоит из минералов, образующих горные породы и минеральные залежи. Изучением свойств, состава и происхождения минералов занимается наука минералогия. Состав, строение и образование горных пород изучает петрография. Строение и деформации земной коры изучает тектоника. Динамическая геология изучает процессы, действующие на поверхности Земли и внутри планеты. Историческая геология изучает историю развития Земли и земной коры с момента ее возникновения и до наших дней. Региональная геология изучает геологическое строение и историю развития отдельных территорий. К комплексу геологических наук относятся также геофизика, геохимия, палеонтология и другие науки. Первые две изучают Землю физическими и химическими методами, а палеонтология изучает древние вымершие организмы.
Геологические науки являются основой для таких отраслей знаний, как горное дело, методика поисков и разведки месторождений полезных ископаемых. Если раньше открытия месторождений носили случайный характер, то в настоящее время, когда историческая геология выявила основные закономерности развития земной коры-этого природного вместилища всех полезных ископаемых, оказалось возможным поставить поиски месторождений на научную основу. Именно благодаря научному прогнозу были открыты залежи нефти и газа в Урало-Поволжье, Западной Сибири, на Магышлаке. Научный прогноз обеспечил открытие алмазных и угольных месторождений Восточной Сибири.
ТЕМА 2 МИНЕРАЛЫ
Минералы- это химические соединения или самородные элементы, возникшие в результате природных процессов.
Подавляющая масса минералов находится:
-в твердом состоянии (например, кварц, слюда, кальцит),
- реже в жидком (ртуть)
- или газообразном (сероводород).
В природе известно свыше 2000 минералов, но лишь около 25-40 из них имеют широкое распространение и играют существенную роль в сложении горных пород. Они называются породообразующими минералами и изучаются в курсе общей геологии.
Большинство породообразующих минералов находится в кристаллическом состоянии и лишь незначительная часть в аморфном. В кристаллическом теле атомы образуют правильную кристаллическую решетку, а в аморфном веществе закономерность в расположении атомов отсутствует.
ЦВЕТ
Для некоторых минералов цвет является постоянным и характерным признаком, например, малахит- всегда зеленый, галенит-свинцово-серый, пирит-латунно-желтый. Ряд названий дан минералам именно по этому признаку: хлорит- по гречески зеленый, рубин- красный, альбит- белый.
Однако для многих минералов цвет нельзя считать основным признаком. Один и тот же минерал, например, кварц, флюорит, гипс - может быть по- разному окрашен.
При определении цвета минерала необходимо обращать внимание на его прозрачность. К прозрачным минералам относятся кварц, кальцит, флю орит, к непрозрачным - пирит, гематит, графит, лимонит.
Цвет черты- это цвет тонкого порошка минерала, остающегося на поверхности фарфоровой пластины при царапании ее минералом. У некоторых минералов цвет черты резко отличается от цвета в куске и в таком случае имеет важное значение при определении. Например, цвет гематита железно-черный, а черта вишнево-красная. Большинство прозрачных и полупрозрачных минералов обладает бесцветной или слабоокрашенной чертой. Поэтому наибольшее диагностическое значение цвет черты имеет для непрозрачных и ярко окрашенных природных соединений. Минералы, обладающие твердостью больше 6, черты не дают.
БЛЕСК
Большинство минералов в отраженном свете обладает блеском.
У непрозрачных минералов различают блеск металлический (пирит, галенит, магнетит) и полуметаллический (гематит, графит).
У прозрачных минералов различают:
-алмазный блеск, свойственный таким минералам, как алмаз, сфалерит,
- стеклянный блеск, присущий кварцу, флюориту, карбонатам, сульфатам, корунду, гранату. Эти виды блеска характерны для гладких поверхностей- плоскостей спайности, граней кристаллов.
Неровные, шероховатые поверхности отличаются жирным блеском (сера, нефелин), некоторые минералы обнаруживают перламутровый блеск (слюды, тальк), при параллельно-волокнистом строении минерала можно видеть шелковистый блеск (асбест, селенит).
У землистых агрегатов блеск бывает матовым.
ПРОЧИЕ СВОЙСТВА МИНЕРАЛОВ
Для некоторых минералов характерна реакция со слабой соляной кислотой, при которой происходит выделение углекислого газа, сопровождающееся кипением. Эта реакция типична для карбонатов, причем в куске с соляной кислотой активно реагирует кальцит, в порошке- доломит, при нагревании- сидерит и магнезит.
К прочим свойствам следует также отнести вкус (галит), ковкость (галенит), горючесть (сера) и т.д.
КЛАССИФИКАЦИЯ МИНЕРАЛОВ
Минералы классифицируют по химическому составу.
Важнейшими классами минералов являются:
1) самородные элементы,
2) сульфиды,
3) окислы и гидроокислы,
4) галоиды,
5) карбонаты,
6) сульфаты,
7) фосфаты,
8) силикаты.
Самородные элементы- класс минералов, состоящих из какого-либо одного химического элемента- графит, сера, золото и т.д.
Сульфиды представляют собой сернистые соединения металлов. К ним относятся пирит FeS 2 , халькопирит CuFeS 2 , галенит PbS.
Окислы и гидроокислы. К этому классу относятся соединения элементов с кислородом и гидроксильной группой ОН. Самым распространенным минералом этого класса является кварц SiO 2. Скрытокристаллическая разновидность кварца называется халцедоном. Волосатый халцедон называется агатом. Водный окисел кремния SiOnH2O называется опалом. Среди окислов большое значение имеют окислы железа: гематит Fe 2 O 3, магнетит Fe 3 O 4 и лимонит Fe 2 O 3 · n Н2О.
Галоиды- соли галоидных кислот: галит NaCl , сильвин KCl , флюорит CaF 2.
Сульфаты- соли серной кислоты: барит BaSO 4 , гипс CaSO 4 ·2Н2О, ангидрит CaSO 4 .
Карбонаты- соли угольной кислоты: кальцит CaCO 3 , доломит CaMg ( CO 3 )2, магнезит Mg ( CO 3 ) и сидерит FeCO 3 . Прозрачный кальцит, у которого резко выражено двойное лучепреломление, называется исландским шпатом.
Фосфаты- соли фосфорной кислоты: апатит и фосфорит.
Силикаты- самый распространенный в природе класс минералов, составляющий по весу около 75% всей земной коры.
К классу силикатов относятся соли различных кислот кремния.
В отличие от минералов всех других классов силикаты имеют сложное строение кристаллических решеток и очень разнообразны. Поэтому этот класс подразделяется на несколько групп, важнейшими из которых являются:
- полевые шпаты,
-пироксены,
-амфиболы,
-слюды.
Полевые шпаты- наиболее распространенная в природе группа минералов, составляющая около 5% от массы земной коры. Среди них выделяются калиевые и кальциевые полевые шпаты, или плагиоклазы.
К калиевым полевым шпатам относятся ортоклаз K ( AlSi 3 O 8 ) и микроклин K ( AlSi 3 О3)·( N а) . Прозрачная разновидность ортоклаза называется санидином.
Плагиоклазы представляют собой изоморфную смесь альбита Na ( AlSi 3 O 8 ) и анортита Са(А lSi 2 O 8 ), имеющих одинаковую кристаллическую решетку.
Состав плагиоклазов принято выражать номерами от 0 до 100 в зависимости от процентного содержания анортита:
Плагиоклазы:
- с номерами от 0 до 10 получили название альбита,
-от 10 до 30-олигоклаза,
- от 30 до 50 андезина,
-от 50 до 70 лабрадора,
-от 70 до 90 -битовнита
- от 90 до 100 -анортита.
Ряд плагиоклазов:
- от 0 до 30 относят к кислым,
-от 30 до 50- к средним,
-от 50 до 100-к основным.
Минералы группы пироксенов подразделяются на ромбические и моноклинные. К ромбическим пироксенам относятся энстатит, гиперстен, к моноклинным - авгит, диопсид, эгирин.
Среди представителей группы амфиболов наибольшее значение имеют обыкновенная роговая обманка, базальтинская роговая обманка и актинолит.
Самыми распространенными минералами группы слюд являются биотит и мусковит.
Среди других силикатов важное значение имеют минералы группы фельшпатитов - нефелин и лейцит, а также оливин, тальк, хлорит, серпентин и каолинит.
ПОНЯТИЕ О ГОРНЫХ ПОРОДАХ
Горной породой называется естественный агрегат минералов, связанных общностью происхождения. Например, горная порода, называемая гранитом, состоит из кварца, ортоклаза, роговой обманки и слюды. Это основные минералы, входящие в состав гранита. Они спаяны друг с другом и представляют собой не случайное скопление, а закономерное сочетание, образующиеся в определенных геологических условиях.
Известны также горные породы, состоящие из нескольких минералов, их называют полиминеральными, а из одного минерала - мономинеральными.
Минералы, содержащиеся в породах в количестве более 5 %, называются породообразующими, присутствующие в виде незначительной примеси- акцессорными.
Все горные породы по своему происхождению (генезису) делятся на три основные группы: магматические, осадочные и метаморфические:
1) Магматические породы образуются в процессе остывания и кристаллизации вещества Земли, находящегося до этого в расплавленном состоянии.
2) Осадочные породы образуются в результате разрушения на поверхности Земли ранее сформировавшихся горных пород и последующего накопления и преобразования продуктов этого разрушения.
3) Метаморфические породы образуются из магматических и осадочных пород, подвергшихся в недрах земной коры действию высоких температур, давлений и химически активных веществ.
Магматические породы составляют 95% общей массы пород, слагающих земную кору. На осадочные и метаморфические породы приходится только 5%.
Кроме минерального состава и происхождения, горные породы отличаются друг от друга структурой, текстурой и формами залегания в земной коре.
Структура горных пород (строение) определяется размером, формой и характером срастания минеральных зерен, слагающих породу.
Текстура горных пород (сложение) определяется пространственным взаиморасположением слагающих ее минеральных зерен и характером заполнения объема породы.
МАГМАТИЧЕСКИЕ ГОРНЫЕ ПОРОДЫ
Природный силикатный расплав, образующийся в недрах Земли в результате выплавления из вещества мантии его наиболее легкоплавких компонентов, называется магмой.
Местом, где образуются очаги выплавления, является астеносфера.
По сравнению с вмещающими породами магма более легкая и подвижная, поэтому она по разломам проникает вверх, в область пониженных давлений, где достигает земной коры, внедряется в нее, а иногда даже изливается на поверхность.
Магму, излившуюся на земную поверхность и потерявшую летучие компоненты, называют лавой.
При движении магмы вверх она отдает часть тепла окружающим породам и охлаждается, при охлаждении магмы начинается кристаллизация, т.е. образование минералов. Так возникают магматические горные породы. Они бывают двух типов: интрузивные и эффузивные.
Интрузивные горные породы образуются в недрах земной коры при кристаллизации магмы, не достигшей земной поверхности.
Эффузивные горные породы образуются на поверхности Земли при застывании лавы.
В свою очередь интрузивные горные породы подразделяются на абиссальные, т.е. застывшие на большой глубине, и гипабиссальные, застывшие на небольшой глубине (2-3 км).
Эффузивные породы подразделяются на кайнотипные - не подвергшиеся изменению на поверхности Земли, и палеотипные - сильно измененные, более древние породы.
СТРУКТУРЫ И ТЕКСТУРЫ
Различают три основных типа структур магматических пород:
1) полнокристаллическая,
2) неполнокристаллическая
3) стекловатая.
Полнокристаллическая структура характерна для пород, имеющих кристаллически-зернистое строение. По размерам зерен выделяют:
- крупнозернистую (свыше 5 мм),
- среднезернистую (5-1 мм),
-мелкозернистую (менее 1 мм)
-скрытокристаллическую структуру, когда зерна не видны простым глазом.
Если основная масса породы состоит из кристаллов небольших размеров, среди которых различаются отдельные крупные кристаллы, то такую структуру называют порфировидной.
Неполнокристаллическая структура характерна для пород, в которых только часть вещества выделилась в виде кристаллов.
Стекловатой структурой обладают породы, нацело сложенные аморфной, нераскристаллизовавшейся массой.
Если среди основной стекловатой или скрытокристаллической массы видны отдельные хорошо образованные кристаллы, то структуру называют порфировой. Кристаллы, рассеянные в плотной массе породы, называются вкрапленниками.
Основными текстурами магматических пород являются:
- массивная,
-пористая,
-флюидальная.
Массивная текстура характеризуется отсутствием какой-либо закономерности в расположении породообразующих минералов.
Пористая текстура характеризуется наличием пустот и возникает при выделении газов из остывшей лавы.
Флюидальная текстура отличается ориентированным расположением минералов в породе. Она образуется в результате течения застывшей лавы.
Интрузивные и эффузивные породы имеют различную структуру. Абиссальные породы характеризуются крупнокристаллической структурой и массивной текстурой. Гипабиссальным породам свойственна порфировидная структура, однако эти породы могут иметь и равнозернистую структуру. Для эффузивных пород более характерны стекловатая, скрыто-кристаллическая, порфировая структуры и флюидальная, пористая, а иногда и массивная текстуры. Кайнотипные породы имеют обычно пористую текстуру. У палеотипных пород порфировые выделения сильно разрушены. Таким образом, по структуре и текстуре можно определить условия образования горной породы.
МИНЕРАЛЬНЫЙ СОСТАВ
Минеральный состав магматических пород зависит от химического состава и условий кристаллизации. Различие в химическом составе определяется содержанием в породе кремния (SiO2). По этому признаку магматические породы разделяют:
1) кислые, с содержанием SiO2>65%,
2) средние, содержащие SiO2 от 65 до 52%,
3) основные- SiO2 от 52 до 45%
4) ультраосновные- SiO2<45%.
Кроме того, выделяется группа щелочных пород, отличающихся повышенным содержанием окислов щелочных металлов Na и К.
Главными породообразующими минералами магматических пород являются:
кварц,
Полевые шпаты,
Слюды,
Амфиболы,
Пироксены
оливин.
Первые два минерала имеют светлую окраску, остальные- темного цвета.
Окраска магматических пород определяется соотношением светлых и темных породообразующих минералов и является важным диагностическим признаком.
Как правило, цвет ультраосновных и основных пород, богатых темными силикатами- роговой обманкой, пироксенами, оливином, от темнозеленой до черного.
Кислые и средние породы, богатые шпатами, окрашены в более светлые тона- серые, зеленоватые и розоватые. Чем кислее породы, тем они светлее.
С уменьшением кислотности возрастает плотность пород. У кислых пород она 2,5-2,7, у средних 2,7-2,8, у основных 2,9-3,1 и у ультроосновных 3,1-3,3 г/см3.
ОСНОВНЫЕ ТИПЫ МАГМАТИЧЕСКИХ ПОРОД
Кислые породы (>65% SiO 2 ). Главными породообразующими минералами являются кварц, калиевые полевые шпаты, кислые плагиоклазы и биотит, реже мусковит и роговая обманка. Среди кислых пород наиболее широко распространены интрузивные породы- граниты, гранодиориты. Эффузивными образованиями являются липариты, вулканическое стекло (обсидиан) и пемза.
Средние породы (65-52% SiO 2 ). Главными породообразующими минералами являются калиевые полевые шпаты, средние плагиоклазы и роговая обманка, нередко присутствует авгит. Представителями средних интрузивных пород являются сиениты и диориты, эффузивных- трахиты и андезиты. В диоритах и андезитах светлые минералы представлены почти исключительно плагиоклазами, а в сиенитах и трахитах преимущественно или только калиевым полевым шпатом.
Основные породы (52-45% SiO 2 ). Главными порообразующими минералами являются пироксены (авгит и др.) и основные плагиоклазы (часто лабрадор). Присутствуют роговая обманка и реже оливин. Большое количество цветных минералов придает породе темную окраску, на фоне которой у интрузивных пород выделяются серые зерна основных плагиоклазов. Интрузивными породами этой группы являются габбро и диабазы, эффузивными- базальт.
Ультроосновные (<45% SiO 2 ) относятся к группе бесполевошпатовых образований. Породы этой группы состоят из оливина и пироксенов. Наиболее распространены интрузивные породы- пироксены, перидотиты и дуниты, их излившиеся аналоги встречаются редко.
Щелочные породы (40-45% SiO 2 ). Здесь обязательно присутствует нефелин. Интрузивный представитель - нефелиновый сиенит, эффузивный - фонолит.
ОСАДОЧНЫЕ ГОРНЫЕ ПОРОДЫ
ЭКЗОГЕННЫЕ ПРОЦЕССЫ
Процессы, создающие земную кору и непрерывно изменяющие ее состав и строение, называются геологическими процессами.
В зависимости от источника энергии, вызывающего их развитие, они подразделяются на: эндогенные (внутреннее) и экзогенные (внешние).
К эндогенным процессам относят вертикальные и горизонтальные перемещения земной коры, землетрясения, извержения вулканов, изменение горных пород под действием высоких давлений и температур. Эти процессы обусловлены энергией недр Земли и мало зависят от внешних условий.
К экзогенным процессам относятся выветривание, геологическая деятельность поверхностных и подземных вод, ветра, ледников, животного и растительного мира. Экзогенные процессы обусловлены действием солнечной активности, силами тяготения и вращением Земли. Эти процессы протекают в самых верхних слоях земной коры и на ее поверхности.
В экзогенных процессах отчетливо различаются три характерные части:
1) разрушение горных пород в приподнятых участках земной поверхности;
2) перенос продуктов разрушения в пониженные участки, главным образом в моря и океаны;
3) накопление осадков, которые впоследствии превратятся в осадочные горные породы.
Совокупность процессов разрушения и переноса, вызванная внешними причинами, называются денудацией. Общим результатом денудации является постепенное выравнивание рельефа.
Эндогенные и экзогенные процессы проявляются непрерывно и одновременно, создавая все многообразие строения и состава земной коры. Действительно, огромная разрушающая работа рек, ледников, ветров, равно как и работа подземных вод, может непрерывно возобновиться только потому, что эндогенные процессы вызывают поднятия земной коры в одних местах и опускания в других. Благодаря поднятиям создаются континенты и горные страны, тогда как во впадинах сосредотачиваются массы океанических вод. С усилением неровности рельефа неизбежно усиливается и деятельность экзогенных процессов. Таким образом, развитие земной коры происходит в непрерывной борьбе внешних и внутренних сил.
Выветривание горных пород (гипергенез)
Горные породы, обнажающиеся на земной поверхности, изменяются и медленно разрушаются. Процесс разрушения горных пород под влиянием атмосферных факторов называют выветриванием. Различают выветривание физическое и химическое.
Физическое выветривание – это процесс разрушения горных пород под влиянием колебания температур. При нагревании в дневное время горные породы расширяются, а при охлаждении ночью сжимаются. Неравномерное расширение и сжатие ведет к нарушению взаимного сцепления зерен пород. В результате порода растрескивается, а затем и распадается на обломки. Наиболее сильно физическое выветривание проявляется в пустынях, где суточные колебания температур очень велики. Разновидностью физического выветривания является морозное, при котором породы разрушаются под действием воды, замерзающей в порах и трещинах. Аналогичное разрушающее действие производят соли, принесенные водой и кристаллизующиеся в тонких трещинах. Механическое разрушение пород совершает также корни растений и роющие животные.
Химическое выветривание – это процесс разрушения горных пород в результате химического воздействия воды, атмосферных газов и активных органических веществ, являющиеся продуктами жизнедеятельности растений и животных. Наиболее интенсивно процесс химического разложения протекает в условиях влажного и теплого климата. При длительном воздействии поверхностных вод на минералы земной коры в раствор переходят огромные массы веществ. При этом некоторые породы, например, соли могут полностью вымываться. С действием влаги связано не только растворение, но и более сложные процессы - гидролиз, гидратация, окисление.
Гидролиз состоит в химическом разложении минералов под действием углекислого газа и воды и удалении отдельных элементов из их состава. Наиболее характерен пример гидролиза полевых шпатов, которые превращаются при этом в каолинит.
Гидратация заключается в присоединении воды с образованием новых минералов. Пример - переход ангидрида в гипс.
Окисление, т.е. присоединение кислорода, происходит наиболее легко также в присутствии воды. Химическое действие воды резко возрастает, если в ней содержится растворенные органические кислоты.
Продукты выветривания горных пород, оставшиеся на месте своего образования, называются элювием. Элювий связан более или менее постепенным переходом с коренными породами, из которых он произошел.
Продукты выветривания, смещенные вниз по склону под действием проточных вод и силы тяжести, получили название делювия.
Вся совокупность продуктов выветривания называется корой выветривания. Самый верхний слой совсем иной коры выветривания, обладающий плодородием, называется почвой.
ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ РАБОТА ВЕТРА
Разрушительная работа ветра заключается в дефляции и коррозии.
Дефляция - это выдувание и развеивание рыхлых продуктов разрушения. Ветер, подхватывая мелкие частицы, уносит их на значительные расстояния, иногда превышающее 2000 км. Размер переносимых ветром частиц породы зависит от его скорости. Чем больше скорость ветра, тем большего размера обломки он поднимает и переносит. Эти обломки обтачивают, царапают, шлифуют встречающиеся на пути ветра выступы горных пород с помощью переносимого ветром обломочного материала называется коррозией. В результате разрушительной деятельности ветра образуются такие формы рельефа, как грибообразные горы, эоловые столбы, всевозможные ниши, карнизы и т.д. Ввиду неоднородной твердости пород поверхность их иногда приобретает ячеистое строение.
Аккумулятивная деятельность ветра заключается в образовании континентальных отложений. Образующиеся при этом породы называют эоловыми отложениями. Районы накопления эоловых отложений называют пустынями. К специфическим формам рельефа пустынь относятся барханы- песчаный холм серповидной формы. Они образуются при одном господствующем направлении ветра. Рост барханов обычно начинается у какого-либо препятствия- куста, саксаула, камня и т.д. Высота барханов может достигать 100-130 м.
Еще более крупные формы рельефа образуются на побережьях морей. Здесь возникают так называемые дюны - удлиненные холмы с округлой вершиной. Высота крупных дюн может достигать 200 м и даже 500 м. Песок, слагающий дюны и барханы, имеет своеобразную косую слоистость, обусловленную многократными изменениями ветрового режима. Для дюн и барханов характерно поступательное движение. Перемещение их по господствующему направлению ветра приводит иногда к засыпанию лесов, рек и селений.
Оседание эоловой пыли, взвешенной в воздухе, происходит обычно за пределами песчаных пустынь. Пыль оседает на растениях, затем смывается дождями и прилипает к поверхности почвы, почти не поднимаясь снова в воздух. Из осевшей пыли образуются лессовые отложения. Мощность лессов достигает 200 м (например, в Китае). Лессы являются наиболее благоприятной материнской породой для образования черноземов.
ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ РАБОТА ЛЬДА
Свойства льда и типы ледников.
В природе различают лед:
-почвенный,
-речной,
- морской
- глетчерный.
Первые три разновидности возникают в результате замерзания воды, в то время как глетчерный лед образуется из снега. Снег, накапливаясь на вершинах гор, за лето не успевает растаять. Масса его растет из года в год, он уплотняется и под влиянием солнечных лучей превращается в зернистый агрегат, называемый фирном. Фирн вновь покрывается снегом, под тяжестью которого он продолжает уплотняться, пока со временем не превратится в глетчерный лед. Глетчерный лед прозрачен, имеет голубоватый оттенок. Важным свойством глетчерного льда является пластичность, позволяющая ему растекаться.
Территория, где происходит накопление снега и превращение его в лед, называют областями питания ледников. Нижней границей образования ледников служит снеговая линия. Снеговая линия - это уровень, выше которого снег не успевает растаять за лето. Те области, по которым движется и стекает глетчерный лед, называют областями стока. Они и являются областями наиболее энергичной геологической деятельности льда.
Ледники бывают трех типов:
-горные (альпийский тип),
- плоскогорные (скандинавский тип)
-покровные (гренландский тип).
Горными или альпийскими называют сравнительно маломощные ледники высокогорных районов (Альпы, Кавказ, Памир, Гималаи и т.д.), приуроченные к различным углублениям в рельефе. Стекая по горным долинам, лед образует один или несколько потоков (языков).
Плоскогорные ледники формируются в горах с плоскими вершинами (Скандинавские горы, Тянь-Шань). Они залегают сплошным покровом, спускаясь с гор многочисленными короткими языками.
Покровные, или материковые ледники широко развиты в полярных районах и располагаются почти на уровне моря. Поверхность этих ледников не зависит от рельефа местности и, как правило, имеет форму выпуклого щита. Спускающиеся к океану ледники являются источником образования плавающих водяных глыб, или айсбергов.
Разрушительная деятельность ледников называется ледниковым выпахиванием или экзарацией. Передвигаясь, масса льда вспахивает и истирает поверхности, по которым она движется, разрушает горные породы и переносит большое количество обломочного материала. Под действием движущегося льда образуются такие формы рельефа, как бараньи лбы, курчавые скалы и т.д. Разрушительная работа значительно увеличивается благодаря обломкам горных пород, вмерзшим в подошву ледника. Долина, по которой движется ледник приобретает корытообразную форму. Она углубляется, дно ее становится плоским, а стенки отвесными. Такая преобразованная ледником долина называется трогом. Обломочный материал, образующийся в результате деятельности ледников, получил название морены. Различают движущиеся и неподвижные морены. Первые движутся вместе со льдом, а вторые остаются на месте после таяния ледника. Неподвижные морены подразделяют на конечные и основные. Неподвижная морена, образовавшаяся у нижней границы ледникового языка, называется конечной. Основная морена -это отложения, оставшиеся после таяния ледника на всем протяжении троговой долины. Основная морена образуется при постепенном непрерывном отступании ледника. Морены, оставленные ледником, называется гляциальными отложениями. Характерной их особенностью является полное отсутствие сортировки обломочного материала. Помимо морен, с деятельностью ледников связаны также и флювиоглянцевые отложения. Это отложения водных потоков, образующихся при таянии ледников. Такие водные потоки размывают морену и выносят за ее пределы различный материал. При этом вблизи границы ледника откладывается грубообломочный материал, далее-более мелкий, песчаный, и затем глинистый. Таким образом, флювиоглянцевые отложения, в отличие от гляциальных, характеризуются сравнительной отсортированностью и слоистостью. Часто талые воды собираются в преледниковые озера. Осаждающаяся в озерах ледниковая муть образует так называемые ленточные глины.
Они представляют собой тонкое переслаивание песка и глины, вызванное сезонностью их отложения. Прослой песка отлагается летом, а прослой глины-зимой. Озерно-ледниковые отложения называются лимногляциальными.
ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ РАБОТА РЕК
В общем комплексе экзогенных процессов, преобразующих поверхность континентов, наиболее мощную геологическую работу совершают реки.
У каждой реки выделяют исток, верхнюю, среднюю, нижнюю части течения и устье. Река вместе со своими притоками составляет речную систему, а вся площадь снабжающая эту систему водой, образует бассейн реки. Бассейн одной реки отделяется от бассейна другой возвышенным участком суши, который называется водоразделом. Реки в процессе своего развития образуют долины. Долина - это относительно узкое, вытянутое в длину понижение в рельефе.
Работа, которую производят реки, складывается из трех видов:
-разрушение т.е. размыв водой пород, по которым она протекает,
-перенос продуктов разрушения
-отложение.
Разрушительная работа рек называется эрозией. Эрозия заключается главным образом в механическом разрушении горных пород текучей водой. Химическое воздействие текучих вод на породы сравнительно невелико. Реки размывают дно своего русла, постепенно врезаясь в породы, а также разрушают берега, подмывая их основание. В связи с этим различают глубинную (или донную) и боковую эрозию. Углубление русла реки не беспредельно. Уровень реки в устье, ниже которого она не может углубить свое русло, называется базисом эрозии. Он соответствует уровню моря или озера, в которое впадает река. Углубление русла в сторону ее верховий происходит вплоть до образования продольного профиля равновесия, при котором между эрозией и накоплением осадка устанавливается равновесие. Продольный профиль равновесия представляет собой плавную кривую, полого поднимающуюся вверх от базиса эрозии и достигающую максимальной крутизны у истоков реки. Разработка продольного профиля речной долины идет в направлении от базиса эрозии к истокам реки ( 
). Горные породы, по которым протекает река, обычно различной прочностью обладают. Поэтому профиль равновесия формируется не сразу по всей длине реки, а по отдельным участкам ее течения. При чередовании мягких и твердых пород в русле реки образуются пороги и перекаты. Крупные поперечные уступы дают начало водопадам. С течением времени все неровности русла уничтожаются глубинной эрозией, и по всей реки в конце концов устанавливается единый продольный профиль равновесия. При выработанном профиле равновесия положения русла в нижнем течении приближается к горизонтальному, скорость течения снижается и глубинная эрозия прекращается.
Перенос обломочного материала осуществляется рекой путем волочения по дну и во взвешенном состоянии. Частицы пелитовой, алевролитовой и песчаной размерности переносятся во взвешенном состоянии, более крупные обломки пород обычно перекатываются по дну. Значительное количество минерального вещества переносится в растворенном состоянии.
Геологическая работа, совершаемая реками, заканчивается отложением материала, или аккумуляцией. Отложения, накапливающиеся в речных долинах, получили название аллювия. Для речных осадков характерна косая слоистость, перемеживаемость пропластков и быстрое выклинивание на коротких расстояниях. Подавляющая часть обломочного материала выносится рекой в море, и, осаждаясь близ устья, образует дельту.
Дельта- это огромный конус выноса реки, обычно треугольной формы в плане. Площади, занимаемые дельтами рек, часто достигают огромных размеров. Например, дельта Миссисипи занимает площадь 150000 км2, дельта Волги 18000 км2. Дельты рек образуются в тех случаях, когда приливы, отливы и течения в морском бассейне слабы, а реки приносят достаточное количество обломочного материала. Отложения дельт обычно представлены галечниками, песками, глинами. В строении дельтовых отложений выделяют три горизонта: кровлю, образованную горизонтальными или очень слабо наклоненными слоями грубообломочного материала, средний, косослоистый горизонт, где пласты содержат более тонкозернистый материал и нижний, горизонтально-слоистый горизонт. При наличии сильных приливно-отливных течений приустьевые участки рек воронкообразно расширяются и превращаются в эстуарии. Часть обломочного материала, выносимого рекой, откладывается в эстуариях, образуя мели, острова и подводные гряды. Это приводит к тому, что эстуарии разделяются на отдельные, слабо связанные между собой водоемы, получившие название лиманы. Известно много рек с эстуариями, к ним относятся Днепр, Обь, Енисей.
Стадии развития и строение речных долин
Реки на протяжении своего существования переживают периоды юности, зрелости и старости. В период юности реки продольный профиль равновесия ее еще не выработан. Река течет по неровному рельефу, уклон ее русла крутой, скорость течения велика. На этой стадии развития происходят интенсивные процессы данной эрозии, которые приводят к углублению русла. Боковая эрозия на этой стадии проявляется слабо, речные осадки почти не накапливаются. Период юности в настоящее время переживают реки, текущие в горных районах. Они, как правило, характеризуются бурным течением, наличием порогов и водопадов. Долины их имеют форму ущелий и каньонов.
По мере выработки профиля равновесия река переходит в стадию зрелости. В этот период река стремится углубить свое русло только в верхнем течении, где еще наблюдаются процессы глубинной эрозии. В среднем и нижнем течении зрелых рек глубинная эрозия сменяется боковой, в результате которой речная долина значительно расширяется и заполняется осадками. При этом русло реки начинает блуждать, извиваться среди собственных наносов и образует излучины, или меандры. В последующем развитии реки меандры увеличиваются, перешейки между ними сильно суживаются и прерываются. В результате русло реки выпрямляется, а из излучин образуются старицы. Ширина русла реки в стадии зрелости во много раз меньше ширины ложа долины. Та часть долины, которая заливается водой только во время паводков, получила название поймы или пойменной террасы. Пойма полностью слагается речными аллювиальными отложениями. В заключительную стадию развития реки-стадию старости-продольный профиль реки сильно выполаживается. При этом течение реки становится едва заметным, русло сильно извивается почти на всем протяжении реки, разбивается на ряд озер и стариц, зарастает болотной растительностью. Долина становится широкой заполняется аллювием, склоны долины сглаживаются.
Периоды юности, зрелости и старости составляют цикл эрозии реки. Большинство рек проходит все эти стадии развития. В результате понижения базиса эрозии, или поднятия участка земной коры, по которому протекает река, может произойти омоложение реки, ведущее к повторению цикла. Тогда река начинает интенсивно размывать собственный аллювий, углубляя русло и оставляя от прежней поймы площадки различной ширины. Долина начинает постепенно заполняться новым аллювием, а над образующейся в результате нового цикла эрозии поймой выделяется надпойменная терраса. Количество террас отражает количество циклов эрозии, которые пережила река. Некоторые реки имеют 5-7 и более террас, у волги, например, 7 террас. Каждая надпойменная терраса представляет собой остаток прежней поймы. Чем выше по склону долины расположена терраса, тем она древнее. Нумерация террас идет от более молодых к древним. Древние террасы не всегда сохраняются не всем протяжении реки.
ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ РАБОТА ПОДЗЕМНЫХ ВОД
Происхождение и типы подземных вод
Подземными водами называют воды, находящиеся ниже поверхности земли и дна поверхностных водоемов и потоков. По происхождению различают воды вадозные, ювенильные и реликтовые.
Вадозными («блуждающие») называют воды, имеющие атмосферное происхождение. Считают, что большая часть вадозных вод образовались в результате просачивания в почву и горные породы поверхностных вод. В меньшей мере образование вадозных вод связывают с процессом конденсации водяных паров в пустотах горных пород.
Ювенильными называют воды магматического происхождения. Они возникают в недрах земной коры из паров воды, выделяющихся из магмы. Считают, что в чистом виде ювенильные воды не могут быть встречены, так как они смешиваются с вадозными.
Реликтовыми, или остаточными называют воды, которые подвергались захоронению совместно с осадками древних бассейнов.
Главная роль в образовании подземных вод принадлежит вадозным водам. Горные породы по способности пропускать воду делятся на две группы-водонепроницаемые (или водоупорные) и водопроницаемые. К широко распространенным водоупорным породам относятся, например, глины, а к водопроницаемым- пески и песчаники. В разрезе осадочной толщи водопроницаемые породы обычно чередуются с непроницаемыми. Слой водопроницаемых пород, насыщенный водой, называется горизонтом подземных вод.
Таким образом, подземные воды образуют в земной коре ряд изолированных друг от друга водоносных горизонтов.
Типы подземных вод.
По условиям залегания подземные воды подразделяются на:
- почвенные,
-грунтовые,
-пластовые
-верховодки.
Вода, заполняющая пустоты в почве, называется почвенной. В дождливое время она насыщает почву, а летом иногда полностью испаряется.
Первый от поверхности земли постоянный водоносный горизонт называется горизонтом грунтовых вод. Поверхность горизонта грунтовых вод называется уровнем (или зеркалом) грунтовых вод. Зеркало грунтовых вод- это сложная поверхность, повторяющая в сглаженном виде рельеф земной поверхности. Этот уровень повышается весной и осенью в связи с половодьем и значительным количеством дождей и понижается в сухое время года. Он значительно опускается у колодцев, проведенных на горизонт грунтовых вод. У такого колодца образуется воронка депрессии. Выше уровня грунтовых вод водонасыщенность пород неполная, в большинстве случаев даже нулевая. Зона между почвенным слоем и зеркалом грунтовых вод называется зоной аэрации. Над горизонтом грунтовых вод нередко располагается горизонт верховодки. Верховодкой называют подземные воды, залегающие на небольшой глубине в зоне аэрации. Верховодка не образует сплошного водоносного горизонта, как грунтовые воды. Она залегает в виде сравнительно небольших по размеру линз, которые подстилаются водоупорными породами. Мощность линз верховодки обычно не превышает 1м, редко достигая 2-3 м. Горизонты верховодки имеют определенное значение в пустынных и полупустынных областях, где грунтовые воды залегают обычно глубоко. Горизонты подземных вод, расположенные ниже горизонта грунтовых вод, называют горизонтами пластовых вод. Пластовые воды в отличие от грунтовых находятся в пласте, ограниченном как в кровле, так и в подошве водоупорными слоями. Среди них различают безнапорные и напорные горизонты. Напорные горизонты пластовых вод называют артезианскими. Артезианские воды образуются при условии дислоцированного залегания пластов. Площадь, в пределах которой имеется один или несколько напорных водоносных горизонтов, называется артезианскими бассейнами. У каждого артезианского бассейна различают область питания, где водоносные пласты выходят на поверхность и где происходит просачивание атмосферных вод, область циркуляции, где происходит перемещение проссачившихся вод и их накопление, и область стока, где подземные воды выходят в виде артезианских источников.
Геологическая работа подземных вод
Разрушительная работа, совершаемая подземными водами, заключается прежде всего в растворении горных пород и минералов. Результат растворяющей деятельности подземных вод называется карстом. Рельеф земной поверхности, созданный карстовыми явлениями, называется карстовым. Циркулируя по трещинам, вода растворяет породу, расширяет трещины, образуя различные полости и пустоты. В процессе циркуляции вода уносит растворенный материал. Сравнительно легко растворяются такие породы, как известняки, доломиты, гипсы, каменная соль. В этих породах в первую очередь возникают пустоты, которые с течением времени увеличиваются в размерах. Так образуются пещеры, достигающие иногда грандиозных размеров. Например, Мамонтова пещера в штате Кентукки (США) состоит из камер и подземных залов общей площадью свыше 650 км2. Общая длина ходов между ними достигает 250 км, высота подземных залов доходит до 40 м. в Мамонтовой пещере текут три подземные реки, образующие на ряде участков водопады и пороги. В РФ популярна Кунгурская пещера, расположенная на западном склоне Урала. Общая длина изученных ходов в ней достигает 5 км. Внутри пещеры находится около 36 озер, из них 9 крупных. Особенностью этой пещеры является многоэтажность и круглогодичное присутствие льда. Известны пещеры во Франции, Италии, Югославии и других странах. Карстовые процессы в недрах пород интенсивно протекают лишь при движении подземных вод. Глубина развития карстовых процессов определяется базисом эрозии карста, т.е. уровнем того бассейна, в который поступают подземные воды. Ниже базиса эрозии карста вода застаивается и карстование прекращается. При понижении базиса эрозии образуются многоэтажные пещеры.
Карстовые явления иногда начинаются на поверхности земли, особенно там, где обнажаются легкорастворимые породы. Атмосферная вода растворяет их, в результате чего образуются углубления, промоины, борозды разделенные узкими гребнями. Такие формы поверхностного карста получили название карры (или карровые поля). В районах, где имеются карстовые пещеры, могут возникать различные формы карстового рельефа. Кровля пещер постепенно оседает, и на поверхности возникают понижения в виде воронок, котловин и польев. Карстовые воронки представляют собой чашеобразные углубления размерами от единиц до десятков метров. Нередко на дне карстовых воронок имеются глубокие отверстия, называемые понорами. Они представляют собой каналы, ведущие к подземным карстовым полостям. Воронки, сливаясь друг с другом образуют котловины и полья. Последние имеют корытообразную форму. Нередко такие понижения заполняются водой, образуя карстовые озера. Иногда своды крупных карстовых полостей обрушиваются, приводя к образованию обвалов, например, в 1939 году в Татарской АССР под тяжестью трактора провалился свод подземной полости и образовался Акташский провал в виде шахты глубиной 52 м и сечением 3х4 м.
Механическое разрушение пород подземными водами выражено очень слабо. Оно заключается в вымывании частиц рыхлых пород подземным потоком. Этот процесс называется суффозией. При суффозии происходит оседание кровли водоносных пород с образованием на поверхности земли углубления.
Попадая в благоприятные условия, подземные воды откладывают в виде осадка растворенные в них минеральные соли. Для многих карстовых пещер характерны натечные формы. Они образуются вследствие выпадения растворенных солей в виде сосулек на потолке и дне пещеры. Сосульки, свисающие с потолка, называются сталактитами, а поднимающиеся со дна пещеры-сталагмитами. Соединяясь, сталактиты и сталагмиты образуют натечные формы в виде колонн, занавесей и перегородок. Минеральные вещества, выпадая в мелких пустотах, цементируют рухлые горные породы. Цементация происходит при осаждении солей между частицами породы. Подземные воды могут откладывать минеральные вещества и в трещинах горных пород. При этом образуются минеральные жилы.
Среди осадков, которые откладываются подземными водами на поверхности земли, наиболее распространены известковые и кремнистые туфы, поваренная соль, железные и марганцевые руды. Эти отложения образуются у выходов источников. Примером подобных месторождений железных руд могут служить бурые железняки Керченского и Таманского полуостровов, приуроченные по возрасту к верхнему отделу юры.
ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ РАБОТА МОРЕЙ И ОКЕАНОВ
ЭЛЕМЕНТЫ ДНА МОРЕЙ И ОКЕАНОВ.
На дне морей и океанов различают шельф, континентальный склон, океаническое ложе и глубоководные впадины. Шельф или материковая отмель, представляет собой подводное продолжение континентов. Эта область окаймляет сушу полосой различной ширины и характеризуется глубинами от нуля до 200 м. К области континентального (или материкового) склона относят участки с глубиной дна от 200 до 2000 м. Здесь континентальная кора переходит в океаническую. Континентальный склон имеет наклон дна, достигающий 150. Океаническое ложе начинается с глубины 2000 м и простирается до 6000 м. Ннаклон дна в пределах ложи незначителен и измеряется минутами. Области с глубиной свыше 6000 м называются глубоководными впадинами.
Биономические зоны моря и морские организмы
В морях и океанах обитает огромная масса животных и растительных организмов. Морские организмы по образу жизни подразделяются на три группы: бентос, планктон и нектон. К бентосу относят большую группу животных и растений, ведущих придонный образ жизни. Некоторые из них прикрепляются ко дну (например, кораллы и губки), другие зарываются в ил (черви), третьи ползают по дну (моллюски). К планктону относятся пассивно плавающие организмы, переносимые волнами и морскими течениями. Планктонными формами являются мелкие одноклеточные животные (например, радиолярии), а также некоторые растения (диатомеи и жгутиковые водоросли). К нектону относятся все активно плавающие животные. Это рыбы и многие представители морских беспозвоночных. Большинство морских организмов чрезвычайно чувствительно к любым изменениям температуры, давления, солености и прозрачности воды. Этим объясняется их приуроченность только к определенным областям моря. В морских водоемах выделяется пять биономических (или жизненных) зон, отличающихся условиями обитания.
Зона 1-прибрежная или литоральная. Охватывает область моря, находящуюся в сфере действия прибоя и приливно-отливных волн, в пределах глубин от 0 до 20 м.
Зона 2-мелководная или неритовая. Прибрежная часть моря в пределах глубин от 20 до 200 м. литоральная и неритовая зоны совпадают с областью расположения материковой отмели.
Зона 3- средних глубин или батиальная. Охватывает придонную толщу воды на глубинах от 200 до 2000 м. Распространена в пределах материкового склона.
Зона 4-больших глубин или абиссальная. Охватывает толщу воды в придонных слоях на глубинах от 2000 м до максимальных.
Зона 5-открытого моря или пелагическая. Занимает приповерхностные толщи воды в открытом море, на некотором удалении от берега.
Растения обитают в литоральной, неритовой и пелагической областях моря. Особенно много растений в пелагической зоне, где они ведут планктонный образ жизни. Животные, в отличие от растений, обитают во всех биономических зонах, хотя с глубиной животный мир становится все беднее. Объясняется это тем, что с глубиной уменьшается содержание кислорода, необходимого для дыхания. Наиболее благоприятны для животных литоральная и неритовые зоны. Для этих зон характерно преимущественное развитие бентосных организмов, среди которых выделяются рифостроящие кораллы. Кораллы -это животные, которые выделяют углекислый кальций и строят из него известковые камеры с перегородками. Соединяясь, кораллы образуют колонии различной формы, в полосе глубин 10-50 м, в чистой подвижной воде с температурой около 200 и нормальной соленостью. Благодаря этому постройки кораллов возникают вдоль берегов, образуя береговые рифы. При медленном опускании морского дна нижние кораллы отмирают, на них нарастают новые, и береговой риф постепенно превращается в барьерный риф, расположенный от берега на значительном удлинении. Кораллы также растут вокруг островов. При опускании дна возникают кольцевые коралловые рифы, называемые атоллами. Рост рифов возможен только в том случае, когда скорость опускания дна соответствует скорости нарастания колонии кораллов. При быстром опускании дна кораллы погибают. Рост рифов прекращается, и они со временем покрываются другими осадками.
ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ РАБОТА МОРЯ НА ПОБЕРЕЖЬЕ
Разрушительная деятельность моря называется абразией. Абразия обусловлена действием ветровых волн и в меньшей мере приливно-отливными и прибрежными течениями. Ударная сила волн во время сильных штормов достигает нескольких десятков тонн на 1 м2. Под ударами волн образуются глыбы и обломки пород, которые вновь подхватываются волнами и усиливают их разрушительную силу. Разрушительная работа волн быстро уменьшается с глубиной. На глубинах свыше 200 м даже во время сильных бурь волны практически не действуют на дно. Наибольшему разрушению подвергаются крутые берега. На скорость разрушения берегов влияют также крепость пород и характер их залегания. По мере разрушения в отвесной стенке берега образуется выемка-волноприбойная ниша. Она постепенно углубляется до тех пор, пока кровля ниши не обрушится под действием силы тяжести. В результате крутой берег постепенно отступает в сторону материка, а на месте ниши образуется волноприбойная терраса. Волноприбойная терраса под действием абразии увеличивается до тех пор, пока вся ударная сила волн не будет расходоваться на преодоление трения о ее поверхность. В условиях развивающегося наступления моря террасы могут достичь значительных размеров-до 50-60 км в ширину. Широкие и плоские волноприбойные террасы выделяются под названием береговой отмели. Если участок земной коры, где формируется терраса, испытывает медленное опускание, терраса постепенно переходит в шельф-материковую отмель. Моря, покрывающие шельф, называются эпиконтинентальными. Морские волны не только разрушают берега и уносят вглубь моря обломочный материал, но и вносят на отмели значительные массы рыхлого материала, а также намывают вблизи берегов скопления в виде кос, пересыпей и баров. Полоса наносов в зоне прибоя называется пляжем. В зависимости от состава наносов пляж бывает песчаным, галечниковым, ракушечным (т.е. состоящим из скопления раковин морских животных). В пределах пляжа образуются еще береговые валы, высота которых нередко достигает 3-5 м. Вдоль пологих побережий в мелководной части моря с незначительным уклоном, под действием волн, направленных перпендикулярно к берегу, образуются песчаные подводные валы, которые протягиваются параллельно берегу на некотором расстоянии от него. Валы по мере роста могут превзойти уровень моря. Такие валы получили название баров. Протяженность баров достигает многих десятков и сотен километров, а ширина-нескольких километров. В условиях изрезанной береговой линии, где действуют косо или продольно направленные по отношению к берегу волны, вблизи выступов или мысов намываются узкие песчаные валы, получившие названия кос. Если коса достигает противоположного мыса или две косы соединяются, образуется пересыпь. Образование пересыпей и баров приводит нередко к отклонению прибрежных участков моря от основного морского бассейна. Так образуется лагуна.
ОТЛОЖЕНИЯ МОРЕЙ И ОКЕАНОВ
Геологическая деятельность моря, помимо абразии и переноса, заключается в накоплении осадков. На дне морей и океанов откладывается все три основных типа осадков: обломочные, органогенные и хемогенные. По их приуроченности к определенным элементам дна они подразделяются на осадки шельфа (или мелководные), осадки материкового склона (или средних глубин) и осадки океанического ложа (или глубоководные).
Главная масса осадков откладывается в пределах шельфа. Скорость отложения осадков в пределах континентального склона, а тем более океанического ложа во много раз меньше скорости отложения осадков в пределах шельфа. Среди осадков шельфа первое место по распространенности, разнообразию и мощности занимают обломочные, второе- органогенные и третье-хемогенные. Последние в чистом виде откладываются лишь в осолоненных лагунах и на самых прибрежных участках моря. На континентальном склоне и океаническом ложе наиболее широко распространены органогенные осадки, в меньшей степени обломочные и наконец хемогенные.
Осадки шельфа:
Характер осадков шельфовой зоны определяется в основном рельефом водосборных площадей, т.е. прилегающих участков континента, откуда поступает в морской бассейн минеральное вещество. При расчлененном рельефе водосборов с них поступает огромная масса обломочного материала, и в шельфовой зоне накапливаются обломочные осадки. При этом наиболее близко к берегу отлагается грубообломочный материал, дальше осаждаются пески, еще дальше- илистые осадки. Органическая жизнь на участках шельфа, прилегающих к водосборам с расчлененным рельефом, подавлена, поэтому органогенные осадки развиты здесь ограниченно. Карбонатные органогенные осадки могут формироваться лишь при значительном удалении от берега. В шельфовые зоны, прилегающие к водосборам с плоским рельефом, обломочный материал практически не поступает.
Минеральное вещество мигрирует с суши лишь в форме растворов. Обилие света и питательных веществ создает благоприятные условия для развития органической жизни. В зависимости от конкретных условий среды обитания (температура течения и т.д.) в тех или иных частях шельфа происходит развитие лишь определенной группы организмов. Поэтому образуются разнообразные органогенные породы, например, коралловые известняки, сложенные трубками колониальных кораллов, раковичные известняки -из раковин моллюсков, спонгилиты -из кремнистых скелетов губок и т.д. В области шельфа нередко происходит накопление хемогенных осадков, которые образуются из коллоидных растворов, принесенных речными водами. Обычно они выпадают в виде оолитов размером от макового зерна до горошины. Оолитовое строение имеют морские железные руды, бокситы, известняки. Кроме того, в шельфе теплых морей нередко образуются мелкокристаллические порошкообразные карбонатные осадки.
Накопление осадков в лагунах. Лагуны-это заливы, отделенные от моря подводными барьерами. Различают лагуны с осолоненными и опресненными водами. Опресненные лагуны образуются при условии усилиненного стока пресных вод с континента. Осадки опресненных лагун, примером которых может служить Азовское море, близки к осадкам шельфовой зоны в целом. Осолоненные лагуны возникают в условиях жаркого климата, в тех случаях, когда в них не впадают реки. Уровень осолоненной лагуны вследствие усиленного испарения воды обычно чуть ниже уровня моря, поэтому возникает течение от моря в сторону лагуны. Морская вода в лагуне испаряется, концентрация солей в ней увеличивается. Концентрированный раствор как более тяжелый опускается на дно лагуны, но уйти в море не может из-за подводного барьера. Наступает перенасыщение раствора и из него выпадают в осадок разнообразные соли. Классическим примером осолоненной лагуны является залив Кара-Богаз-Гол, концентрация солей в котором в 20 раз выше, чем в Каспийском море.
Осадки материкового склона
Весь пылеватый и глинистый материал, который выносится из зоны шельфа, оседает в области материкового склона. Поэтому обломочные осадки в нем представлены илами, которые различаются в основном по цвету: синий, зеленый, красный. Органогенные осадки континентального склона представлены известковыми илами, которые состоят из остатков планктонных организмов-фораминифер, известковых водорослей и других. Известковые илы широко распространены и встречаются на глубинах до 3000 м.
Осадки океанического ложа
На океаническом ложе отлагаются органогенные илы трех основных типов: глобигериновый, радиоляриевый и диатомитовый. Органогенные илы развиты на средних глубинах, в пределах 3000-6000 м. на глубинах свыше 6-8 тысяч и развиты осадки, выделяемые под названием красной глубоководной глины.
Эндогенные процессы
Вулканизм
Вулканы и продукты их извержения
Вулканическая деятельность охватывает явления, связанные с выходом магмы н дневную поверхность. Место, где магма выходит на поверхность, называется вулканом, а процесс выхода магмы-извержением вулкана.
Различают вулканы действующие и потухшие. Действующими называют вулканы, которые постоянно или периодически извергаются. К потухшим вулканам относят тем, об извержениях которых нет ни исторических сведений, ни преданий. В настоящее время насчитывается более 500 действующих вулканов и более 4000-потухших.
Большинство вулканов представляют собой конические горы с кратером на вершине и каналом, отходящим от кратера в недра Земли. Канал, по которому поднимается магма, называют жерлом. Наиболее высокие вулканы имеют высоту 4-5 тыс.метров. вулканы такого типа называют центральными. В древние эпохи были широко известны вулканы, представляющие собой просто трещины в земной коре. При извержении лава растекалась по обе стороны трещины, образуя покровы огромных размеров. В настоящее время трещинные вулканы остались лишь в Исландии, где они приурочены к разломам длиной до 40 км, и на дне океанов.
В процессе извержения вулканов выделяются газообразные жидкие и твердые продукты. Газообразные продукты, или фумаролы, обладают высокой температурой (до 5000С) и могут иметь разнообразный состав. В них содержатся водяные пары, углекислый газ, метан, аммиак, сероводород и другие газы. Фуморолы, состоящие из сероводорода и паров воды называются сольфаторами, а выделение углекислого газа-мофеттами. Жидкие продукты или лавы характеризуются температурами в пределах от 600 до 12000С. В зависимости от содержания окислов кремния лавы бывают вязкими, малоподвижными (это кислые лавы, содержащие много кремнезема) и очень подвижными (основные лавы). Кислые лавы светлее, легкие содержат мало газов. В первом случае лава быстро остывает, образуя короткие потоки, или вообще не выходит из жерла, закупоривая его: во втором случае она растекается на большие расстояния. Твердые продукты в зависимости от размера частиц подразделяются: на вулканический пепел, вулканический песок, лапилли и бомбы. Вулканический пепел образуется из мелких капелек застывшей лавы, размером до 1 мм. Это светло-серая почти белая пыль, которая легко поднимается на большую высоту и разносится ветром на огромные расстояния. Вулканический пепел, образуя скопления постепенно уплотняется и превращается в горную породу, называемую вулканическим туфом. Если пепел оседает в море, то вместе с материалом осадочного происхождения он дает начало туффитам и туфогенным породам. Частицы застывшей лавы размером 1-2 мм образуют вулканический песок. Обломки лавы размером от 2 до 30 мм называются лапилли, более крупные куски-это бомбы. Размер бомб может достигать 15 м в поперечнике. Слеживаясь и уплотняясь, обломки размером более 1 мм образуют породу, называемую вулканической брекчией. Считают, что твердых продуктов извергается в 5-6 раз больше, чем жидких. Породы, формирующиеся из твердых продуктов вулканических извержений называют вулканогенными или пирокластическими породами.
Типы вулканической деятельности
Наиболее характерными типами извержений гавайский, везувианский и пелейский.
Гавайский тип характеризуется излиянием основной, очень подвижной лавы, бедной газами. Конус вулкана низкий, с очень пологими склонами, наклон которых не превышает 80. Извержение происходит без взрывов, поэтому рыхлые продукты обычно не образуются. При растекании лавы возникают покровы.
Везувийский тип характеризуется вязкой магмой. При извержении происходят чрезвычайно сильные выбросы лавы, насыщенной газом. Продукты извержения выбрасываются наружу в виде огромных туч, из которых затем выпадают ливни пепла и грязевые потоки. Лава, выходящая из кратера застывает в виде потоков.
Пелейский тип характеризуется исключительно энергичной газо-взрывной деятельностью. Извержениям этого типа обычно предшествуют сильные толчки. Извергаемая лава настолько вязкая, что она по существу не изливается, а выталкивается и поэтому застывает непосредственно в жерле. Извержение сопровождается сильными взрывами, в большом количестве образуется пепловой материал.
Существует еще особый тип извержений, который проявляется в виде однократного сильного взрыва газа, выделяющегося из магмы без появления лавы. При этом образуются трубки взрыва, которые имеют вид широкой воронки, окруженной валом из рыхлых продуктов извержения. Диаметр их от 200 до 3200 м, глубина от 150 до 400 м. Трубки взрыва широко известны в ФРГ, где их называют каарами. Такие же трубки найденные у г.Кимберли в Южной Америке, получили название кимберлитовых. Породы, заполняющие кимберлитовые трубки обнаружены и у нас в Якутии.
Выделение горячих вод, газов и паров может происходить течение десятков, сотен, а иногда и тысяч лет. После вулканического извержения, выделение паров вода и горячих вод приводит к образованию постоянно или периодически действующих источников. Источники, периодически выбрасывающие на поверхность горячую воду, получили название гейзеров. В гейзерах столб воды, выбрасываемый через определенные интервалы времени, достигает иногда высоты 50 м. Много гейзеров имеется у нас на Камчатке. Если горячие воды при движении вверх встречают рыхлые породы, то образуют с ними грязевую массу, которая затем извергается наружу. При этом возникают небольшие грязевые конусы, напоминающие настоящие вулканы. Большое число грязевых вулканов имеется в Азербайджане и Туркмении.
Распространение вулканов. Вулканическая деятельность приурочена к определенным участкам земного шара. Около 60% действующих вулканов сосредоточены на побережье Тихого океана, в зоне так называемого Тихоокеанского пояса. Здесь цепь вулканов протягивается вдоль Южной и Северной Америки, алеутских островов, Камчатки, Курильских и Японских островов, Индонезии и Новой Зеландии. Другой зоной активной вулканической деятельности является Средиземноморско-Гималайский пояс. Эта зона протягивается из бассейна Средиземного моря через Турцию, Кавказ, Афганистан, Тибет и северо-западную часть Индокитая. Третьей зоной распространения вулканов является Атлантический пояс, который проходит через Исландию, Азорские и Канарские острова до островов Зеленого мыса. Большинство вулканов этой зоны потухшие.
Землетрясения
Движения земной коры, вызванные внутренними силами, называются тектоническими. Различают следующие виды тектонических движений: 1) землетрясение, 2) медленные колебательные (или эпейрогенические) движения, 3) складкообразовательные (или орогенические) движения.
Землетрясения. Землетрясением называется сотрясение земной коры, вызванное естественными причинами. Землетрясением возникают в результате подземных толчков, следующих один за другим. Многочисленные толчки часто сопровождаются гулом, волнообразным колебанием почвы с образованием трещин, катастрофическим разрушением зданий, дорог и многочисленными человеческими жертвами. При землетрясениях выделяется колоссальная энергия.
Место, где в недрах Земли происходит толчок, называется фокусами землетрясения или гипоцентром. Точка на земной поверхности, расположенная над гипоцентром, называется эпицентром землетрясения. Противоположная, наиболее удаленная от гипоцентра точка земной поверхности называется антицентром. Фокус землетрясения в большинстве случаев находится на глубине от 10 до 60 км, обычно не более 100 км. Землетрясения, которые зарождаются вне пределов земной коры, т.е. на глубинах от 300 до 800 км, получили название глубокофокусных. Таких землетрясений немного и отмечаются они в основном на Тихоокеанском побережье. Подземный толчок порождает в земной коре упругие колебания, которые в виде продольных и поперечных сейсмических волн распространяются по всем направлениям. Сейсмические волны, достигая поверхности Земли, порождают новый тип волн-поверхностные волны, которые обладают большой разрушительной силой. Они распространяются только по верхним слоям земной коры и напоминают собой волны, образующиеся на поверхности воды. В любой точке на поверхности Земли землетрясение характеризуется определенной силой, которая оценивается количеством баллов. Современная шкала предусматривает 12 баллов. За основу этой шкалы приняты ощущения человека и степень разрушения. Максимальной силы землетрясение достигает в эпицентре, по мере удаления от которого сила землетрясения убывает. Линии, соединяющие точки земной поверхности с одинаковой силой землетрясения, получили название изосейт. Зона, окружающая эпицентр и ограниченная изосойстой максимального значения называется плейстосейстовой областью. Регистрация землетрясений производится сетью сейсмических станций, где колебания земной коры регистрируются специальными приборами-сейсмографами. Основной частью сейсмографа является тяжелый маятник, подвешенный на упругой подвеске. В силу своей инерции маятник позволяет зарегистрировать колебания корпуса прибора. Запись, которую производит сейсмограф, называется сейсмограммой. В результате изучения сейсмограммы можно установить силу и время начала землетрясения, положение его эпицентра и глубину фокуса. Абсолютная единица измерения силы землетрясения носит название магнитуда. Она вычисляется по формуле: 
, где А-максимальная амплитуда смещения почвы, зарегистрированная сейсмографом на расстоянии от эпицентра в 100 км. А0-эталонная амплитуда слабого землетрясения. Величина магнитуды колеблется от 0 до 8,8.
Типы землетрясений
Землетрясения могут быть вызваны тектоническими и вулканическими процессами, а также обвалами на поверхности и в подземных пустотах. В соответствии с этим различают три типа землетрясений, тектонический, вулканические и денудационные. Тектонические землетрясения происходят в результате внезапных прерывистых перемещений отдельных блоков литосфер на тех участках, где механические напряжения превзошли пределы прочности пород. Прерывистая разгрузка механических напряжений находит свое отражение в повторяемости подземных толчков. За главным толчком землетрясения в течение длительного времени следуют повторные, более слабые толчки, называемые афтешоками. Фокусы афтешоков обычно совпадают с фокусом главного толчка или располагаются рядом с ним. Землетрясения тектонического типа наиболее многочисленны и составляют около 95% всех землетрясений. Значительная глубина фокуса и огромное количество выделяющейся энергии являются причиной того, что эти землетрясения регистрируются всеми сейсмическими станциями мира. Вулканические землетрясения возникают вследствие взрыва газов в процессе извержений вулканов. Для них характерно неглубокое расположение гипоцентра, поэтому они фиксируются только близко расположенными станциями. По силе в районе эпицентра они иногда бывают весьма разрушительными. Денудационные землетрясения связаны с обвалами горных пород на поверхности и в подземных пустотах. Сила этих землетрясений и область их распространения незначительны. Особенностью является неглубокое залегание гипоцентра.
Наряду с землетрясениями бывают и моретрясения. Они происходят в тех случаях, когда гипоцентр находится под океаническим дном. Под влиянием внезапных перемещений отдельных участков дна на поверхности океана образуются волны цунами, распространяющиеся с большой скоростью. В океане высота волн цунами не превышает 2 м, что при огромной длине волны (100-300 км) делает их незаметными. Однако на мелководье, при приближении к берегу, волна тормозится, вырастает до 30-40 м и обрушивается на берег, причиняя огромные разрушения. Цунами особенно характерны для Тихого океана.
Географическое распространение землетрясений имеет много общего с распространением вулканов. Наибольшей активностью пользуется периферия Тихого океана, образующая Тихоокеанский сейсмический пояс. В этой зоне проявляются преимущественно самые сильные землетрясения. Значительное число землетрясений происходит в Средиземно-Индонезийском сейсмическом поясе, охватывающем Средиземное море, Ближний Восток, Гималаи и острова Индонезии. Эти два пояса землетрясений, как и вулканов совпадают с поясами молодых складчатых горных сооружений. Вместе с тем землетрясения происходят и в пределах более древних горных сооружений. К таким горным сооружениям на территории СССР относятся Тянь-Шань, Алтай, Саяны, Прибайкалье и Забайкалье. Районами наиболее сильных землетрясений в нашей стране являются Копет-Даг, Памир, Тянь-Шань и Курильские острова.
Тектонические движения
Медленные колебательные движения проявляются в виде перемещений земной коры вверх и вниз без заметных нарушений в залегании пластов. Скорость этих движений обычно составляет около 1 мм в год, в редких случаях достигая 10-20 мм в год. Медленные колебательные движения являются причиной формирования материков, поэтому их часто называют эпейрогеническими (эпейрогенез в переводе означает «образование материков»). Характерной особенностью эпейрогенических движений является их непрерывное и повсеместное проявление на протяжении всей геологической истории, многократность проявления и обратимость, т.е. смена восходящих движений нисходящими и наоборот. Роль этих колебаний исключительно велика, так как они приводят к смене режима геологических процессов. Так, воздымание поверхности приводит к усилению процессов денудации, опускание-к усилению процессов аккумуляции. При опускании земной коры в районах, сопредельных с морем, происходит наступление моря на сушу, называемое трансгрессией. Смена опускания поднятием ведет к отступлению моря, называемому регрессией.
Эпейрогенические движения обуславливают слоистость морских отложений. По характеру наслоения выделяют трансгрессивное и регрессивные комплексы слоев. Последовательность слоев, в которой происходит постепенная смена глубоководных отложений более молодыми мелководными, называется регрессивным комплексом. Такие последовательности формируются при изменениях глубины морского бассейна. Если участок земной коры окажется поднятым выше уровня моря, накопление осадков на нем прекращается.
Закономерное чередование трансгрессивных и регрессивных комплексов пород, наблюдаемое в скважинах, пробуренных в различных районах Земли, является убедительным доказательством вертикальных колебательных движений в минувшие эпохи. Колебательные движения проявляются во многих районах и в настоящее время. О них свидетельствует результаты многократных высокоточных геодезических нивелировок, а также различные внешние признаки.
Наряду с эпейрогеническими колебаниями существуют и горизонтальные движения земной коры. Горизонтальные движения вызывают образование складок, поэтому их называют складкообразовательными или орогеническими (орогенез означает «образование гор»). Проявляются они только в определенных участках земной коры и в строго определенные периоды ее развития. Характерной особенностью их является необратимость. Участок коры, смятый в складки, не может вернуться к первоначальному состоянию и дальнейшее его развитие может идти только в сторону услонения складчатых структур.
Геотектонические гипотезы
На протяжении XIX-XX веков было предложено много гипотез, объясняющих причины тектонических движений. К одной из ранних гипотез, сыгравшей большую положительную роль в развитии геологической науки относится гипотеза контракции (сжатия) выдвинутая французским ученым Эли де Бомоном в 50 г. XIX века. Контракционная гипотеза основана на предположении о медленном остывании Земли, которое сопровождается уменьшением ее объема. Земная кора, затвердевшая раньше внутренних зон планеты, при уменьшении внутреннего объема подвергается смятию и дроблению. Зоны смятия коры соответствуют зонам складкообразования, а по крупным разрывам коры происходит обрушивание крупных блоков и образование океанических впадин. В рамках этой гипотезы не объясняются различия в строении и мощности континентальной и океанической коры, периодичность эпох складкообразования и т.д. Новым путем толкования геотектонических процессов явилось предположение о горизонтальном дрейфе континентов. Одна из наиболее популярных гипотез этой группы была предложена в 1912 г. австрийским ученым А.Вегенером. По предположению Вегенера, в конце каменноугольного периода современные континенты представляли один суперконтинент-Пангею. В мезозое началось дробление Пангеи и дрейф отдельных континентальных глыб к их современному положению. Образование складчатости Вегенер объяснял смятием внешних кромок перемещающихся глыб (Кордильеры, Анды), или их столкновением (гималаи), а периодичность складкообразования-последовательным дроблением и распадом Пангеи. Подтверждение своей гипотезы Вегенер видел в сходстве контуров и геологического строения побережий материков. Однако эта гипотеза не в состоянии была объяснить колебательные движения, непонятным оставался механизм перемещения континентальных глыб. В 60-е годы нашего столетия на основе анализа обширного материала на тектонике океанов идеи горизонтального перемещения материков возродились в виде гипотезы тектоники плит или новой глобальной тектоники, предложенной американскими учеными Г.Хессом и Р.Дицом. Согласно этой гипотезы литосфера состоит из шести плит, плавающих по астепосфере, причем плиты могут подвигаться друг под друга. Эта гипотеза дает стройную картину геотектонических процессов, но также не в состоянии объяснить все закономерности земной коры.
ФГБОУ ВО“УФИМСКий ГОСУДАРСТВЕННый НЕФТЯНой
ТЕХНИЧЕСКий УНИВЕРСИТЕТ”
Филиал в г. Октябрьском
Кафедра разведки и разработки
нефтяных и газовых месторождений
Дата: 2018-12-21, просмотров: 381.
