2. Состав Земной коры. Минералы и горные породы

Вид материала

Содержание

История изучения минералов.
Многообразие минералов.
Распределение минералов в Земной коре.
Осадочные породы
Обломочные породы по размерам обломков делят на
Хемогенные породы составляют
Общие свойства осадочных горных пород.
Метаморфические породы
Региональный метаморфизм.
Контактовый метаморфизм.
3. Генетические типы горных пород
Генетический тип гп
Аманц_Грессли – Швейц
Состав: неоднородный, слабо-сцементированный материал. Свойства

Подобный материал:

2. Состав Земной коры. Минералы и горные породы

Состав Земной коры:

О-47, Si-28,

Al–8, Fe- 4, 87% ,

Ca,K,Na,Mg - 11%

92% массы ЗК – минералы - алюмосиликаты

Известно 10 млн химических соединений. Из них, несколько тысяч неорганических соединений. Минералов – 4000. Известно 3000 разновидностей минералов, возникающих вследствие примесей и вариаций в структуре кристаллической решетки.

МИНЕРАЛ

Природное хим. соединение кристаллической структуры, образовавшееся на Земле как результат геологических и геохимических процессов или эквивалентных процессов на внеземных телах Вселенной .

Свойства минералов. Однородны (формула), упорядочены –кристаллическая структура.

История изучения минералов.

1669 Н.Стеннон – закон постоянства углов.

1775 К. Линней - классификация минералов.

1824_Й. Берцелиус классификация минералов по химическому составу

1828_ Ул. Николь – измерение поляризационных свойств минералов.

1849_ Г.Сорби – минералогический микроскоп. Анализ минералов в шлифах.

1912_М_Лауэ_открытие дифракции Х-лучей на кристаллах

1913_У. и Л. Брегг- расшифровка структуры кристаллической решетки минерала

1931-У.Брегг Расшифровка и классификация структур силикатов.

Современные методы исследования минералов: ИКС, электронная микроскопия,

микрозондовый анализ, люминсцентный анализ, ядерно-магнитный резонанс.

В XIX-открыто 1000 минералов. Благодаря У. и Л. Брегам открыто 800 минералов-силикатов.

Многообразие минералов.

Литосфера на 95 % образована силикатами и содержит всего 200 безводных минералов.

На Луне обнаружено 90 минералов, в метеоритах – 175. В Земной коре образовалось более 2000 минералов с использованием воды и групп ОН^-

Распределение минералов в Земной коре.

Алюмосиликаты - 90% массы Земной коры (М_ЗК)

1а.Слоистые силикаты - 1,1% М_ЗК

они составляют 50% осадочных горных пород.

2. Окислы и гидроокислы - 5% М_ЗК

Известно 200 минералов. Они включают 30 химических элементов.

3.Карбонаты – 1,5%М_ЗК

4.Сульфиды – 40 минералов

5.Галогениды -100 минералов

6.Сульфаты-300 минералов - 0,1% М_ЗК

7.Соли кислородных кислот: SO₄ - SiO₃ - PO₄

8.Самородные химические элементы –30 минералов.

Около 40 минералов являются породобразующими. Они составляют 99% Мзк.

По генезису минералы делят:

1.эндогенные (Силикаты,кварц,оливин…)

2.Экзогенные (гипс, кальцит, глинистые минералы…)

3.Метаморфические минералы (слюды, роговая обманка,хлорит…)

Горные породы.

Горные породы - природные минеральные агрегаты с устойчивым составом и структурой, залегающие в виде самостоятельных тел в Земной коре.

Горные породы повторяют системную организацию минералов на новом уровне.

Состав горных пород – минералы (у минералов –атомы). Строение горных пород- устойчивые пространственные сочетания минералов ( у минералов геометрическая упорядоченность). Форма горных пород – самостоятельные тела в Земной коре ( у минералов - правильные многогранники).

Магматические горные породы образуются при застывании магмы. Их состав и строение определяются химическим составом магмы, термодинамическими условиями и динамикой ее охлаждения в Земной коре.

Магматические горные породы определяют по ассоциации минералов и структуре.

Гранит, например, состоит из кварца-30%, плагиоклазов-30%, калиевых полевых шпатов-25%, слюд-10%, темноцветных минералов – 5%.

По условиям формирования магматические породы делят на интрузивные, эффузивные, пирокластические. Первые образуются на большой глубине, остывают медленно с образованием полнокристаллических структур. Вторые – возникают из магмы в верхних слоях Земной коры при быстром остывании и обладают стекловатыми, порфировыми и скрытокристаллическими структурами. Пирокластические породы образуются при литификации вулканического пепла.

Формы залегании магматических горных пород -дайка, силл, лаполит, лакколит,

шток, батолит. Общие свойства пород - высокая прочность (300-400 МПа), водонепроницаемость, инертность по отношению к агрессивным средам,

нерастворимость, возможна трещиноватость.

ОСАДОЧНЫЕ ПОРОДЫ

Распространение: масса - 5% Земной коры. Площадь распространения - ¾ суши.

Механизм образования: разрушение - минералов и горных пород на поверхности Земной коры под действием физических, химических и органических агентов выветривания.

Процесс формирования осадочных пород включает разрушение - перенос-осаждение

Он определяет состав, форму, размер обломков, их структурную организацию.

Этапы преобразования осадка в горную породу:

Диагенез - дегидратация, окислительно-восстановительные реакции, кристаллизация солей, уплотнение, цементация.

Катагенез –изменение горных пород под влиянием факторов среды, удержание

равновесия с окружающей средой.

ГЕНЕТИЧЕСКИЕ ТИПЫ горных пород: обломочные, хемогенные, органогенные.

Обломочные породы по размерам обломков делят на: грубые, песчаные, дисперсные.

Грубые обломочные породы делят на угловатые и окатанные (глыба,валун, щебень-галька, дресва-гравий), рыхлые и сцементированные (брекчия, конгломерат, песчаник, алевролит, аргиллит).

Виды природного цемента: силикатный, карбонатный, глинистый, железистый.

Дисперсные горные породы состоят из песчаной, пылеватой и глинистой гранулометрических фракций. Породы определяют по соотношению гранулометрических фракций – гранулометрическому составу (глина, суглинок, супесь).

определяющим является содержание глинистой фракции ( глина - > 30%, суглинок - 10-30%, супесь – 3-10%).

Хемогенные породы составляют 14% от объема всех осадочных отложений.

Образуются при выпадении солей из концентрированных растворов (в усыхающих морях и лагунах, минеральных источниках) в ходе реакций гидролиза, окисления – восстановления.

Примеры: гипс, ангидрит, известняк, мергель, глинистые минералы, пирит, известковый и кремнистый туфы и др.

Прочность пород зависит от состава и структуры.

ОРГАНОГЕННЫЕ горные породы - продукт жизнедеятельности организмов (моллюски, планктон, фораминиферы, микроорганизмы).

Примеры: известняк, известняк-ракушечник, диатомит, трепел, опока и др.

Прочность и структура органогенных пород определяются органическими остатками их цементацией.

ОБЩИЕ СВОЙСТВА ОСАДОЧНЫХ ГОРНЫХ ПОРОД.

Чаще всего высокая пористость. Низкая прочность, хорошая водопроницаемость. Структура пород определяет их прочность и сжимаемость.

Структуры осадочных горных пород разнообразны: обломочные, пелитовые, кристаллические, слоистые, зернистые, аморфные, органогенные и др.

ФОРМЫ ЗАЛЕГАНИЯ осадочных горных пород.

Слой - геологическое тело, однородная осадочная горная порода, ограниченная

2-мя параллельными поверхностями напластования, имеющий постоянную

мощность и большую площадь распространения.

Элементы: подошва, кровля, мощность (истинная, вертикальная)

Пласты разделяют по выдержанности мощности: пласт - линза – выклинивающийся пласт.

Положение слоев пространстве: горизонтальное - наклонное – складка.

Сочетание слоев -несогласие (угловое, стратиграфическое)

ДИСЛОКАЦИИ (деформации): нарушение первоначального залегания пласта.

Пликативные дислокации: моноклиналь, складка

Элементы складки: шарнир–линия общего максимального перегиба слоев: соевая поверхность, ось, крыло, замок, ядро.

ТИПЫ складок - прямые, наклонные, лежачие, ветвящиеся.

ЗНАЧЕНИЕ в инженерной геологии. При деформациях формируется трещиноватость, увеличивается водопроницаемость, снижается прочность, увеличивается сжимаемость, ускоряется выветривание.

ДИЗЪЮНКТИВНЫЕ ДИСЛОКАЦИИ: сдвиг, сброс, взброс, горст, грабен.

ЭЛЕМЕНТЫ: сместитель, крыло – лежач, висячее.

МЕТАМОРФИЧЕСКИЕ ПОРОДЫ

Метаморфизм – существенное изменение структуры, минерального и химического состава горных пород под воздействием глубинных растворов, газов, температуры и давления.

Типы метаморфизма. Региональный. Контактовый. Динамо-метаморфизм.

Региональный метаморфизм.

Факторы: эволюционный рост температуры и давления на обширных пространствах при прогибаниях Земной коры.

Ряды метаморфизма:

Примеры горных пород: глинистый сланец => филлит=> кристаллический сланец => гнейс. Известняк => мрамор. Песчаник кварцевый => кварцит.

Контактовый метаморфизм.

Факторы: высокое давление, температура , перегретые газы и растворы на контакте с магматическими телами, внедрившимися в Земную кору.

Примеры. Хлорит, серпентин, диопсид, мрамор, скарн, грейзен.

Динамо-метаморфизм.

Факторы. Высокие давления и температура, формирующиеся в зонах интенсивного складкообразования в Земной коре.

Примеры горных пород. Тектонические брекчии, милониты, глинистые и кристаллические сланцы и др.

Структуры, характерные для метаморфических горных пород: полнокристаллические, зернистые, ориентированные сланцеватые, плойчатые, очковые.

Свойства метаморфических горных пород:

Высокая прочность
Высокая упругость
Анизотропия свойств !!
Сланцеватость
Возможна трещиноватость
Низкая устойчивость на склонах.

3. ГЕНЕТИЧЕСКИЕ ТИПЫ ГОРНЫХ ПОРОД

Горные породы одного вида могут формироваться в разных условиях.

Например, глина: морская, озерная, речная. С другой стороны, в одной физико-географич. обстановке могут отлагаться породы разного состава, например, в море - песок, глина, галька, ракушечник.

ГЕНЕТИЧЕСКИЙ ТИП ГП: совокупность отложений, образовавшихся в результате деятельности ограниченной группы геологических факторов.
Примеры: речные отложения – работа рек, морские – работа моря.

ГЕНЕЗИС: происхождение горных пород, т.е. формирование их под влиянием ограниченного набора факторов в ходе геологических процессов.

Горные породы одного генетического типа могут обладать сходными свойствами и формами залегания. Изучая распределение генетических типов горных пород в пространстве мы можем реконструировать древние ландшафты и дать прогноз распространению типов горных пород и их свойств.

Этот методический прием изучения одновозрастных отложений предложил в 1838г. Аманц_Грессли – Швейц.(1814-1865гг).

Рассмотрим_с_этой_точки_зрения_генетические типы осадочных горных пород.

МОРСКИЕ,m

Состав: галька, гравий, песок, глина. известняк, мергель.

Мощность: до n*100 м

Площадь распространения: n*100 км

Свойства : высокая однородность прекрасные основания и строит материалы.

ОЗЕРНЫЕ,l

Состав: глины, суглинки, супеси.

Мощность: десятки и n*100 м.

Свойства: однородные. Выдержанные по площади пласты.

Могут быть насыщены водой, пластичны. Это снижает их прочностные характеристики

ЭЛЮВИЙ,е

Продукты разрушения коренных пород, остающиеся на месте.

Состав: неоднородный, слабо-сцементированный материал.

Свойства зависят от состава исходной горной породы.

Мощность - n*m.

Проблема - неоднородность.

КОЛЛЮВИЙ, с

Продукты выветривания, смещенные вниз по склону под влиянием силы тяжести.

Состав: глыбы, щебень, дресва.

Распространение: подножия гор.

Особенности: часто обводнены и неустойчивы.

ПРОЛЮВИЙ, р

Пролювию => “промываю”- продукты выветривания горных пород, переотложенные временными водными горными потоками.

Состав: щебень, песчано-глинистый заполнитель, далее супеси, суглинки

Мощность: n*10 – n*100 м.

Распространение: cлагают конусы выносов и пролювиальные шлейфы.

Особенности: от вершины конусов к основанию растет дисперсность и сортировка пород; плохая сортировка, слабая окатанность; обводненность; неоднородность.

ДЕЛЮВИЙ,d

“Смываю” – продукты выветривания, смещенные со склонов дождевыми и талыми, снеговыми водами.

Состав: дресва, супесь, суглинки, глины.

Распространение: залегают шлейфами, выклиниваясь вверх по склону.

Особенности: неоднородны, часто обводнены, низкая прочность.

АЛЛЮВИЙ,а.

Состав: глыбы, валуны, галька, щебень, гравий, песок, супесь, суглинки, глины.

Распространение: залегают линейно вдоль русел рек, заполняют речные долины, От истока к устью обломочный материал постепенно мельчает. Отложения локализованы вдоль течения реки.

Особенности: однородность зависит от участка реки, часто обводнены. Худшие условия для строительства в поймах равнинных рек из-а водонасыщенности и неодонородности песчано-глинистого материала.

ЛЕДНИКОВЫЕ,g

Морены > n*10m

Состав: Глыбы, валуны, щебень, песок, глина, суглинок

Особенности: хорошее основание.

плотность>2 г/см куб,

Проблема: неоднородность.

ВОДНО-ЛЕДНИКОВЫЕ,fg

Отложения, перемещенные талыми водами за пределы ледников.

Состав: галька, песок, супесь, суглинок, глина.

Мощность: n*10 m.

Распространение: переферийная область ледников, равнины.

(Лондон-Краков-Киев-Орел-Воронеж-Казань).

Особенность: высокая сортировка,

Проблема: грунтовые дороги пылят, размокают, налипает грязь.

ЭОЛОВЫЙ,v

Отложения сформированные и перемещенные ветром.

Состав: однородный песок.

мощность: от нескольких до десятков метров.

Распространение: пустыни, побережья морей.

Проблема. Высокая миграционная способность. Необходимость защиты промышленных и гражданских сооружений от поглощения песком.

Blog

2. Состав Земной коры. Минералы и горные породы

Содержание