Сравнительная характеристика эндогенных и экзогенных геологических процессов. Метаморфизм

    Вариант 3

    1. Сравнительная характеристика эндогенных  и экзогенных геологических процессов.

    2. Метаморфизм. Факторы метаморфизма. Типы метаморфизма. Метаморфические  горные породы.

    3. Пликативные тектонические нарушения.  Геометрические элементы складок.

    4. Характеристика минералов класса  «карбонаты», их промышленное  значение. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

1. Сравнительная характеристика эндогенных и экзогенных геологических процессов.

    Экзогенные  процессы  

    Экзогенные  процессы - геологические процессы, происходящие на поверхности Земли  и в самых верхних частях земной коры (выветривание, эрозия, деятельность ледников и др.); обусловлены главным  образом энергией солнечной радиации, силой тяжести и жизнедеятельностью организмов.

    Эрозия (от лат. erosio — разъедание) — разрушение горных пород и почв поверхностными водными потоками и ветром, включающее в себя отрыв и вынос обломков материала и сопровождающееся их отложением.

    Часто, особенно в зарубежной литературе, под эрозией понимают любую разрушительную деятельность геологических сил, таких, как морской прибой, ледники, гравитация; в таком случае эрозия выступает  синонимом денудации. Для них, однако, существуют и специальные термины: абразия (волновая эрозия), экзарация (ледниковая эрозия), гравитационные процессы, солифлюкция  и т. д. Такой же термин (дефляция) используется параллельно с понятием ветровая эрозия, но последнее гораздо  более распространено.

    По  скорости развития эрозию делят на нормальную и ускоренную. Нормальная имеет место всегда при наличии  сколько-либо выраженного стока, протекает  медленнее почвообразования и не приводит к заметным изменением уровня и формы земной поверхности. Ускоренная идет быстрее почвообразования, приводит к деградации почв и сопровождается заметным изменением рельефа.

    По  причинам выделяют естественную и антропогенную  эрозию.

    Следует отметить, что антропогенная эрозия не всегда является ускоренной, и наоборот.  

    Работа  ледников - рельефообразующая деятельность горных и покровных ледников, состоящая  в захвате частиц горных пород  движущимся ледником, переносе и отложении  их при таянии льда.  

    Выветривание

    Выветривание — совокупность сложных процессов качественного и количественного преобразования горных пород и слагающих их минералов, приводящий к образованию почвы. Происходит за счет действия на литосферу гидросферы, атмосферы и биосферы. Если горные породы длительное время находятся на поверхности, то в результате их преобразований образуется кора выветривания. Различают три вида выветривания: физическое (механическое), химическое и биологическое. 

    Физическое  выветривание

    Физическое  выветривание — это механическое измельчение горных пород без изменения их химического строения и состава. Физическое выветривание начинается на поверхности горных пород, в местах контакта с внешней средой. В результате перепадов температур в течении суток на поверхности горных пород образуются микротрещины, которые, со временем, проникают все больше вглубь. Чем больше разница температур в течении суток, тем быстрее происходит процесс выветривания. Следующим шагом в механическом выветривании является попадание в трещины воды, которая при замерзании увеличивается в объеме на 1/10 своего объема, что способствует еще большему выветриванию породы. Если глыбы горных пород попадают, например, в реку, то там они медленно стачиваются и измельчаются под воздействием течения. Селевые потоки, ветер, сила тяжести, землетрясения, извержения вулканов так же содействуют физическому выветриванию горных пород. Механическое измельчение горных пород приводит к пропусканию и задерживанию породой воды и воздуха, а также значительному увеличению площади поверхности, что создает благоприятные условия для химического выветривания. 

    Химическое  выветривание 

    Химическое  выветривание — это совокупность различных химических процессов, в результате которых происходит дальнейшее разрушение горных пород и качественного изменения их химического состава с образованием новых минералов и соединений. Важнейшими факторами химического выветривания являются вода, углекислый газ и кислород. Вода — энергичный растворитель горных пород и минералов. Основная химическая реакция воды с минералами магматических пород — гидролиз, приводит к замене катионов щелочных и щелочноземельных элементов кристаллической решетки на ионы водорода диссооциированных молекул воды. 

    Биологическое выветривание

    Биологическое выветривание производят живые организмы (бактерии, грибки, вирусы, роющие животные, низшие и высшие растения и т. д.).  

    Эндогенные  процессы 

    Эндогенные  процессы - геологические процессы, связанные с энергией, возникающей  в недрах твердой Земли. К эндогенным процессам относятся тектонические  процессы, магматизм, метаморфизм, сейсмическая активность. 

    Тектонические процессы - образование разломов и  складок.

    Магматизм — термин, объединяющий эффузивные (вулканизм) и интрузивные (плутонизм) процессы в развитии складчатых и платформенных областей. Под магматизмом понимают совокупность всех геологических процессов, движущей силой которых является магма и её производные.

    Магматизм является проявлением глубинной  активности Земли; он тесно связан с  ее развитием, тепловой историей и тектонической  эволюцией.

    Выделяют  магматизм:

    - геосинклинальный

    - платформенный

    - океанический

    - магматизм областей активизации 

    По  глубине проявления:

    - абиссальный

    - гипабиссальный

    - поверхностный  

    По  составу магмы:

    - ультраосновной

    - основной

    - кислый

    - щелочной 

    В современную геологическую эпоху  магматизм особенно развит в пределах Тихоокеанского геосинклинального  пояса, срединно-океанических хребтов, рифовых зон Африки и Средиземноморья  и др. С магматизмом связано  образование большого количества разнообразных  месторождений полезных ископаемых.

    Сейсмическая  активность - это количественная мера сейсмического режима, определяемая средним числом очагов землетрясений  в некотором диапазоне энергетической величины, которые возникают на рассматриваемой  территории за определенное время наблюдения.

    Метаморфизм

    Метаморфизм (греч. metamorphoómai — подвергаюсь превращению, преображаюсь) - процесс твердофазного  минерального и структурного изменения  горных пород под воздействием температуры  и давления в присутствии флюида.

    Выделяют  изохимический метаморфизм, при  котором химический состав породы меняется несущественно, и не изохимический  метаморфизм (метасоматоз) для которого характерно заметное изменение химического  состава породы, в результате переноса компонентов флюидом.  

    По  размеру ареалов распространения  метаморфических пород, их структурному положению и причинам метаморфизма выделяются: 

    - региональный метаморфизм, который  затрагивает значительные объемы  земной коры, и распространен  на больших площадях 

    - метаморфизм сверхвысоких давлений

    - контактовый метаморфизм приурочен  к магматическим интрузиям, и  происходит от тепла остывающей  магмы  

    - динамометаморфизм происходит в  зонах разломов, он связан со  значительной деформацией пород

    - импактный метаморфизм, который  происходит при резком ударе  метеорита о поверхность планеты 

    Основные  факторы метаморфизма

    Основными факторами метаморфизма являются температура, давление и флюид.

    С ростом температуры происходят метаморфические  реакции с разложением водосодержащих фаз (хлориты, слюды, амфиболы). С ростом давления происходят реакции с уменьшением  объема фаз. При температурах более 600 ˚С начинается частичное плавление  некоторых пород, образуются расплавы, которые уходят на верхние горизонты, оставляя тугоплавкий остаток –  рестит.

    Флюидом называются летучие компоненты метаморфических  систем. Это первую очередь вода и углекислый газ. Реже роль могут  играть кислород, водород, углеводороды, соединения галогенов и некоторые  другие. В присутствии флюида область  устойчивости многих фаз (особенно содержащих эти летучие компоненты) изменяются. В их присутствии плавление горных пород начинается при значительно  более низких температурах. 
 
 
 
 
 
 
 
 

    2. Метаморфизм. Факторы метаморфизма. Типы метаморфизма. Метаморфические  горные породы.

    Метаморфизм (греч. metamorphoómai — подвергаюсь превращению, преображаюсь) — процесс твердофазного минерального и структурного изменения горных пород под воздействием температуры и давления в присутствии флюида.

    Выделяют  изохимический метаморфизм —  при котором химический состав породы меняется несущественно, и не изохимический  метаморфизм (метасоматоз) для которого характерно заметное изменение химического состава породы, в результате переноса компонентов флюидом.

    По  размеру ареалов распространения  метаморфических пород, их структурному положению и причинам метаморфизма выделяются:

• Региональный метаморфизм который затрагивает значительные объемы земной коры, и распространен на больших площадях.
• Метаморфизм сверхвысоких давлений
• Контактовый метаморфизм приурочен к магматическим интрузиям и происходит от тепла остывающей магмы.
• Динамометаморфизм происходит в зонах разломов, связан со значительной деформацией пород.
• Импактный метаморфизм происходит при ударе метеорита о поверхность планеты.
• Автометаморфизм

    Основные факторы метаморфизма

    Основными факторами метаморфизма являются температура, давление и флюид.

    Температура - важнейший фактор метаморфизма, влияющий на процессы кристаллообразования и  определяющий состав минеральных ассоциаций. Метаморфические преобразование горных пород происходит в температурном  интервале 250 -1100°C. Именно на этом рубеже, в связи с резким возрастанием скоростей химических реакций, проводится граница между диагенезом и метаморфизмом.

    Флюидом называются летучие компоненты метаморфических  систем. Это в первую очередь вода и углекислый газ. Реже роль могут  играть кислород, водород, углеводороды, соединения галогенов и некоторые  другие. В присутствии флюида область  устойчивости многих фаз (особенно содержащих эти летучие компоненты) изменяются. В их присутствии плавление горных пород начинается при значительно  более низких температур

    Типы  метаморфизма

    По  преобладающей роли в процессе тех  либо других факторов, а также в  зависимости от масштабов явлений  метаморфизма в пространстве выделяют отдельные виды, либо типы метаморфизма. Основными типами метаморфизма являются региональный, контактовый и динамометаморфизм.

    Региональный  метаморфизм является более распространенным и принципиальным видом метаморфизма, поскольку обхватывает большие  площади либо целые регионы. Он проявляется  в условиях, когда отдельные участки  земной коры испытывают долгое прогрессивное  погружение, в итоге чегогорные породы передвигаются из верхних горизонтов земной коры в более глубочайшие. Традиционно прогибание компенсируется осадконаполнением и в качестве основных факторов регионального метаморфизма, таковым образом, выступает петростатическое давление и температура, постепенное  повышение которой обусловлено  геотермическим градиентом; существенную роль также может играться односторонне боковое давление и химически  активные вещества.

    В глубинных зонах земной коры может  проявляться особая стадия регионального  метаморфизма, называемая ультраметаморфизмом. Расплавы, возникающие при ультраметаморфизме и имеющие традиционно гранитный  состав, попадают во вмещающие породы, пронизывают их, образуя своеобразные породы смешанного состава – мигматиты. Обширно развиты мигматиты в  пределах старых щитов – Балтийского, Украинского, Алданского.

    Контактовый метаморфизм проявляется на контактах  магматических расплавов, внедряющихся в земную кору, с вмещающими породами. Вблизи контакта появляется ореол метаморфических  пород, который традиционно захватывает  как окружающее магматическое тело породы, так и краевые части  самого магматического тела. Ширина зоны контактового конфигурации (контактового ореола) может изменяться от см до первых км. Основными причинами конфигурации горных пород в зонах контактов  являются температура, растущая благодаря  тепловому действию магматических  масс на вмещающие породы, и химически  активные газовые и жидкие растворы, выделяемые магматическими расплавами.

    Процесс замещения одних минералов другими, протекающий при участии газовых  и жидких растворов и сопровождающийся конфигурацией химического состава  минеральных образований именуется  метасоматозом, а разновидность  метаморфизма – контактово – метасоматическим. В зависимости от агрегатного  состояния растворов различают  пневматолитовый и гидротермальный  контактово – метасоматический метаморфизм. Более распространенным контактово – метасоматическими горными  породами являются скарны и грейзены.

    Динамометаморфизм (катакластический, дислокационный метаморфизм) проявляется, основным образом, в верхних  частях земной коры, в зонах развития тектонических движений дислокационного  характера. Частенько локализуется вдоль разрывных тектонических  нарушений. Таковым образом, основной предпосылкой, вызывающей его, является одностороннее давление. При динамометаморфизме меняются в основном структурно –  текстурные особенности горных пород. Происходит их дробление, а в более  глубочайших зонах в связи  с повышением температуры механическое разрушение сменяется пластическими  деформациями. В породах возникает  полосчатость, заключающаяся в чередовании  слоев разных по форме зерен и  окраске минералов, возникает кристаллизационная сланцеватость.

    Метаморфические горные породы 

    Метаморфические горные породы — горные породы, образованные в толще земной коры в результате изменения (метаморфизма) осадочных и магматических горных пород вследствие изменения физико-химических условий. Благодаря движениям земной коры, осадочные горные породы и магматические горные породы подвергаются воздействию высокой температуры, большого давления и различных газовых и водных растворов, при этом они начинают изменяться.

          Породы регионального  метаморфизма

    Здесь приведены породы образовавшиеся в  результате регионального метаморфизма (от менее к более метаморфизованным).

1. Глинистые сланцы — представляют начальную стадию метаморфизма глинистых пород. Состоят преимущественно из гидрослюд, хлорита, иногда каолинита, реликтов других глинистых минералов (монтмориллонита, смешаннослойных минералов), кварца, полевых шпатов и других неглинистых минералов. В них хорошо выражена сланцеватость. Они легко раскалываются на плитки. Цвет сланцев: зелёный, серый, бурый до чёрного. Содержат углистое вещество, новообразования карбонатов и сульфидов железа.
2. Филлиты [греч. филлитес — листоватый] — плотная темная с шелковистым блеском сланцеватая порода, состоящая из кварца, серицита, иногда с примесью хлорита, биотита и альбита. По степени метаморфизма переходная порода от глинистых к слюдяным сланцам.
3. Хлоритовые сланцы — Хлоритовые сланцы представляют собой сланцеватые или чешуйчатые породы, состоящие преимущественно из хлорита, а также актинолита, талька, слюды, эпидота, кварца и других минералов. Цвет их зелёный, на ощупь жирные, твердость небольшая. Часто содержат магнетит в виде хорошо образованных кристаллов (октаэдров).
4. Тальковые сланцы — агрегат листочков и чешуек талька сланцеватого строения, зеленоватого или белого цвета, мягок, обладает жирным блеском. Встречается изредка среди хлоритовых сланцев и филлитов в верхнеархейских (гуронских) образованиях, но иногда является результатом метаморфизации и более молодых осадочных и изверженных (оливиновых) горных пород. Как примесь присутствуют магнезит, хромит, актинолит, апатит, глинкит, турмалин. Часто к тальку в большом количестве примешиваются листочки и чешуйки хлорита, обусловливающие переход в тальково-хлористовый сланец.
5. Кристаллические сланцы — общее название обширной группы метаморфических пород, характеризующиеся средней (частично сильной) степенью метаморфизма. В отличие от гнейсов в кристаллических сланцах количественные взаимоотношения между кварцем, полевыми шпатами и тёмноцветными минералами могут быть разными.
6. Амфиболиты — метаморфическая горная порода, состоящая из амфибола, плагиоклаза и минералов примесей. Роговая обманка, содержащаяся в амфиболитах, отличается от амфиболов сложным составом и высоким содержанием глинозёма. В противоположность большинству метаморфических пород высоких ступеней регионального метаморфизма амфиболиты не всегда обладают хорошо выраженной сланцеватой текстурой. Структура амфиболитов гранобластовая (при склонности роговой обманки к образованию удлинённых по сланцеватости кристаллов), нематобластовая и даже фибробластовая. Амфиболиты могут образовываться как за счёт основных изверженных пород — габбро, диабазов, базальтов, туфов и др., так и за счёт осадочных пород мергелистого состава. Переходные разности к габбро называются габбро-амфиболитами и характеризуются реликтовыми (остаточными) габбровыми структурами. Амфиболиты, возникающие за счёт ультраосновных горных пород, отличаются обычно отсутствием плагиоклаза и состоят практически целиком из роговой обманки, богатой магнием (антофиллит, жедрит). Различают следующие виды амфиболитов: биотитовые, гранатовые, кварцевые, кианитовые, скаполитовые, цоизитовые, эпидотовые и др. амфиболиты.
7. Кварциты — зернистая горная порода, состоящая из зерен кварца, сцементированных более мелким кварцевым материалом. Образуется при метаморфизме кварцевых песчаников, порфиров. Встречаются в корах выветривания, образуясь при метасоматозе (гипергенные кварциты) с окислением медноколчеданных месторождений. Они служат поисковым признаком на медноколчеданные руды. Микрокварциты образуются из подводных гидротерм, выносящих в морскую воду кремнезём, при отсутствии других компонентов (железо, магний и др.).
8. Гнейсы — метаморфическая горная порода, характеризующаяся более или менее отчётливо выраженной параллельно-сланцеватой, часто тонкополосчатой текстурой с преобладающими гранобластовыми и порфиробластовыми структурами и состоящая из кварца, калиевого полевого шпата, плагиоклазов и цветных минералов. Выделяют: биотитовые, мусковитовые, двуслюдяные, амфиболовые, пироксеновые и др. гнейсы.

    Породы  регионального метаморфизма

    Здесь приведены породы образовавшиеся в  результате регионального метаморфизма (от менее к более метаморфизованным).

1. Глинистые сланцы — представляют начальную стадию метаморфизма глинистых пород. Состоят преимущественно из гидрослюд, хлорита, иногда каолинита, реликтов других глинистых минералов (монтмориллонита, смешаннослойных минералов), кварца, полевых шпатов и других неглинистых минералов. В них хорошо выражена сланцеватость. Они легко раскалываются на плитки. Цвет сланцев: зелёный, серый, бурый до чёрного. Содержат углистое вещество, новообразования карбонатов и сульфидов железа.
2. Филлиты [греч. филлитес — листоватый] — плотная темная с шелковистым блеском сланцеватая порода, состоящая из кварца, серицита, иногда с примесью хлорита, биотита и альбита. По степени метаморфизма переходная порода от глинистых к слюдяным сланцам.
3. Хлоритовые сланцы — Хлоритовые сланцы представляют собой сланцеватые или чешуйчатые породы, состоящие преимущественно из хлорита, а также актинолита, талька, слюды, эпидота, кварца и других минералов. Цвет их зелёный, на ощупь жирные, твердость небольшая. Часто содержат магнетит в виде хорошо образованных кристаллов (октаэдров).
4. Тальковые сланцы — агрегат листочков и чешуек талька сланцеватого строения, зеленоватого или белого цвета, мягок, обладает жирным блеском. Встречается изредка среди хлоритовых сланцев и филлитов в верхнеархейских (гуронских) образованиях, но иногда является результатом метаморфизации и более молодых осадочных и изверженных (оливиновых) горных пород. Как примесь присутствуют магнезит, хромит, актинолит, апатит, глинкит, турмалин. Часто к тальку в большом количестве примешиваются листочки и чешуйки хлорита, обусловливающие переход в тальково-хлористовый сланец.
5. Кристаллические сланцы — общее название обширной группы метаморфических пород, характеризующиеся средней (частично сильной) степенью метаморфизма. В отличие от гнейсов в кристаллических сланцах количественные взаимоотношения между кварцем, полевыми шпатами и тёмноцветными минералами могут быть разными.
6. Амфиболиты — метаморфическая горная порода, состоящая из амфибола, плагиоклаза и минералов примесей. Роговая обманка, содержащаяся в амфиболитах, отличается от амфиболов сложным составом и высоким содержанием глинозёма. В противоположность большинству метаморфических пород высоких ступеней регионального метаморфизма амфиболиты не всегда обладают хорошо выраженной сланцеватой текстурой. Структура амфиболитов гранобластовая (при склонности роговой обманки к образованию удлинённых по сланцеватости кристаллов), нематобластовая и даже фибробластовая. Амфиболиты могут образовываться как за счёт основных изверженных пород — габбро, диабазов, базальтов, туфов и др., так и за счёт осадочных пород мергелистого состава. Переходные разности к габбро называются габбро-амфиболитами и характеризуются реликтовыми (остаточными) габбровыми структурами. Амфиболиты, возникающие за счёт ультраосновных горных пород, отличаются обычно отсутствием плагиоклаза и состоят практически целиком из роговой обманки, богатой магнием (антофиллит, жедрит). Различают следующие виды амфиболитов: биотитовые, гранатовые, кварцевые, кианитовые, скаполитовые, цоизитовые, эпидотовые и др. амфиболиты.
7. Кварциты — зернистая горная порода, состоящая из зерен кварца, сцементированных более мелким кварцевым материалом. Образуется при метаморфизме кварцевых песчаников, порфиров. Встречаются в корах выветривания, образуясь при метасоматозе (гипергенные кварциты) с окислением медноколчеданных месторождений. Они служат поисковым признаком на медноколчеданные руды. Микрокварциты образуются из подводных гидротерм, выносящих в морскую воду кремнезём, при отсутствии других компонентов (железо, магний и др.).
8. Гнейсы — метаморфическая горная порода, характеризующаяся более или менее отчётливо выраженной параллельно-сланцеватой, часто тонкополосчатой текстурой с преобладающими гранобластовыми и порфиробластовыми структурами и состоящая из кварца, калиевого полевого шпата, плагиоклазов и цветных минералов. Выделяют: биотитовые, мусковитовые, двуслюдяные, амфиболовые, пироксеновые и др. гнейсы.

      Метаморфические породы образовавшиеся при динамометаморфизме

    Это породы, возникающие под действием  динамометаморфизма и тектонических нарушений в зоне дробления. Дроблению и деформации подвергаются не только сама порода, но и минералы.

1. Катаклазиты — продукт дислокационного метаморфизма, не сопровождающегося явлениями перекристаллизации и минералообразования. Внутреннее строение характеризуется присутствием сильно деформированных, изогнутых, раздробленных зёрен минералов и часто наличием мелкогранулированной полиминеральной связующей массы (цемента).
2. Милониты — Тонкоперетёртая горная порода с отчётливо выраженной сланцеватой текстурой. Образуются в зонах дробления, особенно по плоскостям надвигов и сбросов. Разорванные блоки горных пород, перемещаясь, дробят, перетирают и одновременно сдавливают породы, вследствие чего она становится компактной и однородной. Для милинитов характерны полосчатые текстуры, расслоёность и флюидальность. От катаклазитов отличается большей степенью раздробленности и развитием параллельной текстуры.

    Экзогенный  процесс

    Таблица горных пород. Эндогенный процесс