Предмет геологии, её цели и задачи

Министерство  Образования Российской Федерации 

 

Брянская  государственная инженерно-технологическая  академия 

 

 

 

Кафедра Лесные культуры и почвоведение  

 

 

  

 

 

  

 

 

  

Реферат

 

 

по специальности "Геология" 

 

на тему: 

 

" Предмет геологии, её цели и задачи " 

 

 

  

 

 

  

 

 

  

 

 

  

 

 

 

Выполнил: студент  группы лх201

 Алдушина  Т.В 

 

Руководитель: Маркина З.Н. 

 

 

  

 

 

  

 

 

 

 

 

 

Брянск 2012

 

1. Предмет геологии, её цели и задачи (составные части геологии и предмет их изучения)

Геология  – это наука о  строении Земли, ее происхождении и  развитии, основанная на изучении горных пород и земной коры в целом  всеми доступными методами с привлечением данных астрономии, астрофизики, физики, химии, биологии и других наук.

Основным объектом изучения геологии является литосфера (литос – камень), представляющая твердую наружную оболочку Земли. Главными объектами изучения геологии являются минералы, горные породы, геологические тела, вымершие организмы (окаменелости), газовые и жидкие среды, физические поля.

Предметом геологии является пространственно-временные модели развития геологических процессов.

Чтобы познать строение Земли, геология вынуждена исследовать литосферу  в различных направлениях. Научные  направления в изучении Земли, получивших свои названия:

1. Геохимия – комплекс наук, изучающие состав Земли (минералогия, кристаллография, петрография, геохимия)
2. Динамическая геология – изучает геологические процессы, совершающиеся в земной коре, т.е. динамику Земли (деятельность морей, рек, подземных вод, ледников, ветра, магматизм, тектонические движения)
3. Историческая геология – направление, изучающее историю развития Земли с момента ее образования до настоящего времени (стратиграфия, палеонтология, историческая геология – это науки, которые являются основными в этом направлении)
4. Практическая геология – занимается изучением вопросов практического использования недр нашей планеты (учение о полезных ископаемых; геология нефти и газа; поиски и разведка месторождений полезных ископаемых и др. науки)
5. Морская геология – наука, изучающая состав, строение, полезные ископаемые дна морей и океанов и историю их образования.
6. Космогеология – занимается изучением геологического строения земной коры путем фотографирования земной поверхности с летательных аппаратов (самолетов, спутников, космических станций), получая таким образом аэрофотоснимки и космоснимки.
7. глубинная геология – направление, которое ставит своей целью изучение глубоких горизонтов земной коры с помощью сверхглубоких скважин
8. Геоэкология – в задачу этого направления входит изучение степени и характера техногенного воздействия человека на геологическую среду и выработка рекомендации по ее сохранению.

 

2. Опишите основные этапы  развития геологии

Первые зачатки научных  знаний появились в трудах мыслителей античного мира: Геродота, Аристотеля.

В эпоху Возрождения Леонардо да Винчи показал, что наличие  остатков морских организмов свидетельствует  о перемещении границ моря и суши и не связано с библейским мифом  о всемирном потопе.

Большое влияние на развитие геологии оказало учение Н.Коперника, показавшего место Земли в  Солнечной системе.

В России основателем геологической  науки по праву считается М.В. Ломоносов.

Большую роль в развитии геологии играли первые гипотезы о  происхождении Земли Канта - Лапласа, которые предполагали образование  Земли в результате постепенного остывания и сжатия раскаленной  газовой туманности.

Английский ученый В. Смит и французский Ж. Кювье применили  палеонтологические методы определения  возраста горных пород, что позволило  установить основные этапы развития Земли и земной коры.

В дореволюционной России большой вклад в мировую геологию внесли выдающиеся геологи: Е.С. Федоров, А.П. Карпинский, В.И. Вернадский, И.В. Мушкетов и др.

В советское время важный вклад внесла плеяда ученых – Н.М. Страхов, В.Е. Хаин, С.С. Смирнов. Огромный вклад в развитие минерально-сырьевой базы страны внесли геологи - практики, которые открыли более 20 тыс. новых  месторождений ПИ.

В последние десятилетия  геология стала охватывать не только сушу, но и морские глубины, и космические  высоты.

 

3. Перечислите основные  объекты изучения геологии.

Основным объектом изучения геологии является литосфера (литос – камень), представляющая твердую наружную оболочку Земли. Главными объектами изучения геологии являются минералы, горные породы, геологические тела, вымершие организмы (окаменелости), газовые и жидкие среды, физические поля.

Минералы – это природные  химические соединения или отдельные  самородные химические элементы, возникшие  в результате определенных физико-химических процессов, которые происходят в земной коре или на её поверхности.

Горные породы представляют собой  естественные минеральные агрегаты, образовавшиеся в результате геологических  процессов земных недрах или на поверхности  земли.

Геологическое тело - четко  ограниченная часть земной коры, сложенная  одной горной породой или комплексом пород одного происхождения и  близкого возраста.

Окаменелости - ископаемые останки организмов, ископаемые, фоссилии — остатки или следы жизнедеятельности организмов, принадлежащих прежним геологическим эпохам.

 

4. Методы исследования, применяемые в геологии, их оценка. Что такое принцип актуализма  и его роль в геологических  исследованиях.

В числе главных методов можно  назвать следующие:

1. Методы полевой геологической  съемки - изучение геологических обнажений, извлеченного при бурении скважин, слоев горных пород в шахтах, изверженных вулканических продуктов, непосредственное полевое изучение протекающих на поверхности геологических процессов.

2. Геофизические методы - используются для изучения глубинного строения Земли и литосферы. Сейсмические методы, основанные на изучении скорости распространения продольных и поперечных волн, позволили выделить внутренние оболочки Земли. Гравиметрические методы, изучающие вариации силы тяжести на поверхности Земли, позволяют обнаружить положительные и отрицательные гравитационные аномалии и, следовательно, предполагать наличие определенных видов полезных ископаемых. Палеомагнитный метод изучает ориентировку намагниченных кристаллов в слоях горных пород.

3. Астрономические и космические  методы основаны на изучении  метеоритов, приливно-отливных движений  литосферы, а также на исследовании  других планет и Земли (из  космоса). Позволяют глубже понять  суть происходящих на Земле  и в космосе процессов.

4. Методы моделирования позволяют  в лабораторных условиях воспроизводить (и изучать) геологические процессы.

5. Метод актуализма - протекающие ныне в определенных условиях геологические процессы ведут к образованию определенных комплексов горных пород. Следовательно, наличие в древних слоях таких же пород свидетельствует об определенных, идентичных современным процессах, происходивших в прошлом.

6. Минералогические и петрографические  методы изучают минералы и  горные породы (поиск полезных  ископаемых, восстановление истории  развития Земли).

 

5. Какие методы используются  для определения относительного  возраста пород

Те пласты, которые расположены  ниже в разрезе толщ являются более  древними, а те, которые выше –  более молодые. Такой способ определения  относительного возраста получил название стратиграфического метода.

При определении относительного возраста горных пород широко применяется  палеонтологический метод, использующий остатки ранее живших организмов (окаменелостей). Если слои осадочных горных пород содержат один и тот же комплекс окаменелостей фауны и флоры, то такие слои одновозрастные. Для более точного определения относительного возраста палеонтологическим методом используются руководящие формы организмов, т.е. организмы, которые жили очень короткий отрезок времени, но были широко распространены на Земле.

В случае интрузивных тел относительный  возраст их определяется по простому правилу: интрузивные тела моложе тех  пород, которые они прорывают  и метаморфизуют и древнее пород, которые перекрывают интрузивные тела. Шток гранитов моложе толщи I и древнее толщи II и дайки диабазов. Дайка диабазов моложе толщи I и II, моложе штока гранитов и древнее толщи III.

 

6. Как определяется относительный  возраст интрузивных тел.

Геологическое время – это время  действия геологических процессов. Существует относительное и абсолютное летоисчисление.

В случае интрузивных тел относительный  возраст их определяется по простому правилу: интрузивные тела моложе тех  пород, которые они прорывают  и метаморфизуют и древнее пород, которые перекрывают интрузивные тела.

 

7. Международная стратиграфическая  шкала. Что это за шкала и  каковы её главные подразделения

Единая международная  стратиграфическая шкала дает представление не только о последовательности напластований, но и об относительном времени, поэтому ее называют единой геохронологической шкалой. Стратиграфическая последовательность слоев и их относительное время образования называют одними и теми же именами. Для того чтобы отличать время образования слоев от последовательности напластований, необходимо давать название времени (период, эпоха, век) или название напластования (система, отдел, ярус).

Общим стратиграфическим  подразделениям соответствуют геохронологические эквиваленты:

Эон, эра, период. Эпоха, век, фаза, пора.

 

8. Назовите наиболее  распространенные методы абсолютной  геохронологии.

При абсолютном летоисчислении возраст  горных пород определяется в годах. При этом используются две группы методов:

1. По скорости осадконакопления, как например, в случае ленточных глин – пара слойков – 1 год. Подсчитав количество пар слойков можно определить то время за которое образовалась толща глин.

2. По скорости радиоактивного  распада элементов. При этом используются главным образом радиоактивные изотопы урана, тория, рубидия, калия, углерода и водорода. Для некоторых специальных целей применяются также многие другие изотопы.

Измерение изотопного возраста минералов  и горных пород основано преимущественно  на использовании явления радиоактивности. Для коротких диапазонов времени  используются тритий; для длительных диапазонов - методы уран-свинцовый. Может  быть использован также подсчет  следов распада (треков) с дополнительной специальной бомбардировкой образца  нейтронами.

Тритий образуется при столкновении атомов водорода с нейтронами. Его период полураспада равен всего 12,5 года, поэтому его применение ограничено такими задачами, как установление характера движения подземных вод и перемешивания морской воды или определение возраста снега в снежных полях.

Область применения уран-торий-свинцовых  методов, первоначально ограниченная уранинитом и урановой смолкой, была расширена за счет других минералов, прежде всего циркона с очень  небольшим содержанием урана  и ассоциирующегося с ним тория

 

9. Что такое стратиграфическая  колонка? Какие задачи решает  стратиграфия.

Раздел геологической науки, изучающей  слои земной коры, их взаимное расположение и последовательность возникновения, называют стратиграфией. В задачу этой науки входят расчленение осадочных и вулканогенных пород на отдельные слои или пачки, определение содержащихся в них остатков ископаемой фауны и флоры, установление возраста слоев или пачек, сопоставление выделенных слоев в одном разрезе с соседними, составление сводного разреза отложений региона, а также разработка региональных стратиграфических шкал и определение ее соотношения с существующей единой или Международной стратиграфической шкалой. Но для того чтобы решить все поставленные выше задачи, необходимо в первую очередь установить возраст слагающих толщи пород.

Изучение относительной  возрастной последовательности осадочных пород по условиям взаимного залегания пластов позволяет построить стратиграфическую колонку.

 

10. Форма и параметры  Земли. Основные элементы поверхности  суши дна океанов.

Земля – форма геоид. Радиус земли 6370км. Выделяют 3 оболочки Земли: ядро, мантию и земную кору. Ядро – наиболее плотная оболочка Земли. Полагают, что  внешнее ядро находится в состоянии, приближающемся к жидкому. Внутреннее ядро, предположительно находится в твердом состоянии. Состав внешнего и внутреннего одинаков – Fe – Ni, близкий к составу метеоритов. Мантия – самая крупная оболочка Земли. Масса – 2/3 массы планеты. Под континентами и океанами ее строение существенно отличается. В океанах на глубине ~ 50 км., а материках – 80 – 120 км. начинается слой пониженных сейсмических скоростей, который носит название сейсмического волновода или астеносферы ( т.е. геосфера «без прочности») и отличается повышенной пластичностью. К ней приурочено большинство очагов землетрясений. Полагают, что в ней возникают магматические очаги, а также зона подкорковых конвекционных течений и зарождение важнейших эндогенных процессов. Промежуточный слой и нижняя мантия отличаются более однородной средой, чем верхняя мантия. Верхняя мантия сложена преимущественно ферро-магнезиальными силикатами.

Земная кора – это верхняя  оболочка Земли, сложенная магматическими, метаморфическими и осадочными породами, мощностью от 7 до 70 – 80 км. Это наиболее активный слой Земли. Для нее характерен магматизм и проявления тектонических процессов. Нижняя граница земной коры симметрична поверхности Земли. Под материками она глубоко опускается в мантию, и под океанами приближается к поверхности. Земная кора с верхней мантией до верхней границы астеносферы образует литосферу. В вертикальном строении земной коры выделяют три слоя, сложенных различными по составу, свойствам и происхождению породам. 1 слой – верхний или осадочный сложен осадочными и вулканогенно-осадочными породами, глинами, глиняными сланцами, песчаными, вулканогенными и карбонатными породами. Слой покрывает почти всю поверхность Земли. 2 слой – средний или гранитный ( гранито – гнейсовый), породы имеют сходство со свойствами гранитов. Сложена: гнейсами, гранодиоритами, диоритами, окализами, а так же габбро, мраморами, силинитами и др. 3 слой – нижний, базальтовый состоит из более тяжелых пород, которые по свойствам близки к магматическим породам, базальтам. В отдельных местах между базальтовым слоем и мантией залегает так называемый эклогитовый слой с более высокой плотностью, чем базальтовый.

 

11. Абсолютный возраст  горных пород и методы его  определения.

При абсолютном летоисчислении возраст  горных пород определяется в годах. При этом используются две группы методов:

1. По скорости осадконакопления, как например, в случае ленточных  глин – пара слойков – 1 год. Подсчитав количество пар  слойков можно определить то  время за которое образовалась толща глин.

2. По скорости радиоактивного  распада элементов. При этом  используются главным образом  радиоактивные изотопы урана,  тория, рубидия, калия, углерода  и водорода. Для некоторых специальных  целей применяются также многие  другие изотопы.

Измерение изотопного возраста минералов  и горных пород основано преимущественно  на использовании явления радиоактивности. Для коротких диапазонов времени  используются тритий и радиоуглерод; для длительных диапазонов - методы уран-свинцовый, торий-свинцовый, калий-аргоновый. Может быть использован также подсчет следов распада (треков) с дополнительной специальной бомбардировкой образца нейтронами.

Тритий образуется при столкновении атомов водорода с нейтронами. Его  период полураспада равен всего 12,5 года, поэтому его применение ограничено такими задачами, как установление характера движения подземных вод  и перемешивания морской воды или определение возраста снега  в снежных полях.

Радиоуглерод, образующийся из азота в верхних слоях атмосферы, распадается с периодом полураспада 5570 лет. Он используется преимущественно для определения возраста древесины, древесного угля, торфа и углеродсодержащих организмов.

 

12. Относительный возраст  горных пород и методы его  определения. Понятие о руководящих  формах.

При определении относительного возраста пород используют несколько методов.

По взаимоотношению геологических  тел. При этом методе возраст осадочных  горных пород определяется очень  просто: те пласты, которые расположены  ниже в разрезе толщ являются более  древними, а те, которые выше –  более молодые. Такой способ определения  относительного возраста получил название стратиграфического метода. При определении  относительного возраста горных пород  широко применяется палеонтологический метод, использующий остатки ранее  живших организмов (окаменелостей). Если слои осадочных горных пород содержат один и тот же комплекс окаменелостей  фауны и флоры, то такие слои одновозрастные. Для более точного определения  относительного возраста палеонтологическим методом используются руководящие  формы организмов, т.е. организмы, которые жили очень короткий отрезок времени, но были широко распространены на Земле.

В случае интрузивных тел относительный  возраст их определяется по простому правилу: интрузивные тела моложе тех  пород, которые они прорывают  и метаморфизуют и древнее пород, которые перекрывают интрузивные тела.

 

13. Внешние сферы земли.  Атмосфера, её состав, строение  и состояние.

Атмосфера. Верхняя граница 700-800км, или даже 900-1000км, а с учетом экзосферы 2000-3000км, в настоящее время содержит 5.3 ^. 10³трлн т воздуха, что составляет одну миллионную часть массы Земли, около 90% массы атмосферы приходится на нижние 10км. Плотность воздуха на уровне моря 1.3 ^. 10^-3г/см³.

Тропосфера. Формируются погода и климат, мощные воздушные течения, циклоны и антициклоны.

Сухой воздух состоит:  азот 78.08%, кислород 20.95%, аргон 0.93%, углекислый газ 003%, в  малых количествах благородные  газы и водород. Пыль природная и  антропогенная. Температура медленно понижается  до минус 60-70^оС на высотах 10-12км.

Стратосфера. До 50км. До 40км температура  от  -40 до -50^оС, затем быстро возрастает до +15^оС. В наст. время обнаружена активная циркуляция воздуха в стратосфере. Важно наличие озонового слоя на высотах от 17 до 30км, который задерживает ультрафиолет.

Мезосфера. Высоты 50-80км. Газовый состав, с преобладанием кислорода и азота, очень устойчив. Температура от нижней границы к верхней понижается от -70 до -90^оС. У верхней границы образуются серебристые облака,  состоящие из мелких кристалликов льда.

Термосфера. (Верхняя граница около 800-1000км). Наиболее разреженный слой с повышенной ионизацией с существенным повышением температуры. Т-ра изменяется от -90^оС на h около 80км до 400^оС при h около 200км.

 

14. Строение и состав  океанической коры и кор промежуточных типов.

Океанская кора - резко отличается от континентальной мощностью и отсутствием гранито-гнейсового слоя. В её строении участвуют два слоя: первый слой осадочный, маломощный, второй слой - базальтовый. Некоторые ученые выделяют третий слой, который является продолжением второго, т.е. имеет базальтовый состав, но сложен ультраосновными породами мантии, подвергшейся серпентинизации.

Субконтинентальный тип - включает все три слоя и этим близок к континентальному. Но отличается меньшей мощностью и составом гранитного слоя (меньше гнейсов и больше вулканических пород кислого состава). Этот тип встречается на границе континентов и океанов с интенсивным проявлением вулканизма.

Субокеанский тип - располагается в глубоких прогибах земной коры. От океанского типа отличается большей мощностью осадочного слоя.

 

15. Органический мир Мирового  океана

В геологической деятельности моря принимают участие многочисленные животные и растительные организмы, в изобилии населяющие морские и океанические водоемы. После гибели организмов их скелетные остатки в дальнейшем преобразуются в органогенные горные порода.

Весь органический мир морских  бассейнов подразделяется на три  основные группы:

1. К бентосу относят большую группу животных и растений, обитающих на дне морей и океанов. Одна их часть прирастает ко дну, другая передвигается на небольшие расстояния. В первом случае бентос называют прикрепленным (морские лилии, кораллы, губки, мшанки), во втором — неприкрепленным (морские ежи, морские звезды).

2. К группе планктона принадлежат все организмы, пассивно плавающие, т. е. переносимые волнами и морскими течениями. Среда обитания планктона — вся толща морской воды. Планктонными формами являются мелкие одноклеточные животные (фораминиферы, радиолярии), а также некоторые растения (диатомеи и другие водоросли). Планктон составляет основную часть органической массы, населяющей Мировой океан.

3. Все активно плавающие животные  относятся к группе нектона. В эту группу входят разнообразные виды рыб и многие представители морских беспозвоночных.

 

16. Назовите основные  виды выветривания и их факторы.

Выветриванием называется совокупность процессов физического и химического  разрушения горных пород и минералов. Немаловажную роль при этом играют живые организмы. Выделяют два главных  типа выветривания: физическое и химическое.

1. Физическое выветривание ведет к последовательному дроблению горных пород на все более мелкие обломки. Его можно разделить на две группы процессов:

Термическое выветривание происходит в результате резких суточных перепадов температуры, ведущих к расширению пород при нагреве и сжатию при охлаждении.

Механическое выветривание осуществляется замерзающей водой, а также живыми организмами и ново образующимися минеральными кристаллами. Максимально значение замерзающей в порах и трещинах горных пород воды, которая при этом увеличивается в объеме на 9 - 10% и расклинивает породу на отдельные обломки. Такое выветривание называют морозным

2. Химическое выветривание ведет к изменению минерального состава горных пород или полному их растворению. Важнейшими факторами здесь выступают вода, а также содержащиеся в ней кислород, угольная и органические кислоты. Наибольшая активность процессов химического выветривания наблюдается во влажном и жарком климате.

Гидролиз имеет особое значение при выветривании минералов класса силикатов и алюмосиликатов, когда в результате воздействия содержащей углекислоту воды возникают новые, более устойчивые к создавшимся условиям соединения, часть из которых может остаться на месте, а часть будет вынесена водой.

Окисление наиболее активно проявляется  в тех минералах, которые содержат закисные соединения железа, марганца и других металлов. Например, в кислой среде происходит последовательное замещение сульфидов сульфатами, а затем окислами и гидроокислами.

Гидратация заключается в образовании новых минералов за счет присоединения воды к исходным минералам. Это может проявляться при переходе ангидрита  в гипс  или гематита  в лимонит.

Растворение интенсивнее всего  идет в осадочных породах хлоридного, сульфатного и карбонатного состава. Легче всего растворяются хлориды, затем сульфаты.

 

17. Гидролиз. Его суть  и конечный результат.

Гидролиз - процесс разрушения кристаллической решетки под  действием воды и ионов в силикатах  и алюмосиликатах. Например, у полевых  шпатов:

• каркасная структура превращается в слоевую,
• из кристаллической решетки выносятся растворимые соединения К, Ca;

Процесс гидролиза проходит в несколько стадий, количество которых как и конечный продукт зависят от климатических условий. Так при умеренном климате ортоклаз превращается в каолинит, и на этом процесс завершается. Но если эта реакция происходит при жарком и влажном климате, то процесс гидролиза продолжается и каолинит переходит в боксит (окислы и гидроокислы Al ).

В последние десятилетия  геологи большое значение стали  придавать процессам гипергенеза, происходящих под водой, с общим названием гальмиролиз. В результате образуются глауконит и глины.

Рассмотренные различные  процессы гипергенеза, как правило, протекают совместно. Но интенсивность каждого из них не одинакова и, зависит прежде всего от климата, т.е. от количества осадков и температуры.

Продукты гипергенез а - минералы и горные породы. Они могут оставаться на месте или перемещаться в условиях расчлененного рельефа.

Элювий - это продукты физического  разрушения, оставшиеся на месте после  своего образования. Они представляют собой обломочный материал разного  размера - от глыб ( курумы ) до элювиальных песков и глин.

Коллювий - те же продукты физического разрушения, но смещенные к подножию склона горы (осыпи, обвалы). Причем их перемещения быстрые.

 

18. Эллювий и кора выветривания – это синонимы?

Элювий – это продукты выветривания, оставшиеся на месте своего образования. Все продукты выветривания, которые смещены с места образования вниз по склонам без участия линейного смыва называются разновидностью деллювия, достигшую подножия склона и прекратившую движение.

При нормальных условиях верхние слои элювия измельчены значительно сильнее, чем лежащие ниже. С глубиной продукты выветривания становятся все более  и более грубыми. Самый нижний слой состоит из кусков, хотя и отделенных от породы, но залегает на месте образования. Глубже массивные породы разбиты  лишь трещинами, количество которых  уменьшается с глубиной.

Элювий остается и сохраняется  на уплощенных водораздельных поверхностях, а на склонах он начинает двигаться  под тяжестью собственного веса и  становится уже делювием.

Под корой выветривания понимается вся совокупность продуктов выветривания, залегающих на месте образования  или перемещенных на небольшое расстояние и занимающих значительные площади.

Термины «элювий» и «кора выветривания»  почти синонимы.

 

19. Какова геологическая  роль выветривания.

1. Выветривание – составная (основная) часть глобального процесса – денудации. И денудация и выветривание протекают избирательно. Различные горные породы и минералы в разных климатических условиях выветриваются с разной скоростью. В условиях влажного климата известняки будут подвергаться интенсивному растворению и выщелачиванию, и на их месте будут понижения в рельефе, а в местах выхода гранитов – возвышенности. В сухом жарком климате граниты будут разрушаться быстрее, чем известняки и на поверхности будут формироваться понижения в рельефе.