Геология. Энциклопедия для детей. Том 4 - Коллектив авторов - Страница 2

Существует два типа земной коры океаническая и континентальная. Континентальная кора состоит из трех геологических слоев: осадочного чехла, «гранитного» слоя (породы гранитного состава) и базальтового (породы основного состава), мощность ее колеблется от 20 км (островные дуги) до 70 км (складчатые пояса). Океаническая кора имеет два слоя: осадочный чехол и базальтовый слой, мощность 5–6 км.

Земная кора имеет алюмо-силикатный состав, представленный в основном легкоплавкими соединениями. Химический состав Земной коры, %: О – 46,6; Si – 27; Al – 8,7; Fe – 5,1; Ca – 3,6; Na – 2,6; K – 2,6; Mg – 2,1; другие – 1,2.

Литосфера – жесткая внешняя оболочка земли, которая включает в себя земную кору и литосферную часть мантии (обладают одинаковыми физическими свойствами), подстилается астеносферой.

Астеносфера – пластичная оболочка мантии, где преобладают высокие температуры и появляются первые проценты расплава; в геологическом времени обладает свойствами очень вязкой жидкости.

Литосфера состоит из нескольких литосферных плит, которые движутся друг относительно друга по астеносфере за счет конвективных течений в мантии. Это перемещение называется тектоникой плит, в результате которой происходит непрерывное изменение земной коры – горные породы непрерывно разрушаются и формируются вновь.

Для изучения глубинных слоев земли применяют геофизические методы, основанные на разнице скоростей сейсмических волн при прохождении разных по плотности сред, где происходит преломление и частичное отражение волн. Верхняя часть земной коры изучается бурением сверхглубоких скважин (12,6 км на Кольском полуострове).

Земная кора имеет два источника тепла: Солнце и распад радиоактивных веществ на границе с мантией.

В земной коре выделяют три температурные зоны.

I – зона переменных температур до глубины 30 м, определяется климатом местности, в зимний период образуется подзона промерзания, которая зависит от климата и типа горной породы и определяется по карте в СНиП, по формулам или по многолетним наблюдениям, ее величина учитывается при расчете глубины заложения фундамента.

II – зона постоянных температур, распространяется до глубины 15–40 м и соответствует среднегодовой температуре местности.

III – зона нарастания температур, в которой температура возрастает с глубиной в зависимости от геотермического градиента. Геотермический градиент – величина возрастания температуры на каждые 100 м глубины. Геотермическая ступень – глубина, при которой температура повышается на 1 °С. Теоретически средняя величина этой ступени составляет 33 м.

Вопросы для самопроверки

1. Форма Земли, характеристика магнитного поля.

2. Строение Земли, характеристика внешних и внутренних оболочек, методы изучения.

3. Как называется огненно-жидкий силикатный расплав в недрах Земли?

4. Как называется оболочка Земли, включающая земную кору и часть верхней мантии?

5. Как называется нижний слой атмосферы?

6. Тепловой режим земной коры (зона переменных, постоянных и нарастающих температур). В какой зоне изменение температур зависит от климата?

7. Для чего необходимо знание величины промерзания грунтов?

8. Геотермический градиент, геотермическая ступень.

1.1.2. Породообразующие минералы и горные породы

Земная кора сложена горными породами, которые состоят из минералов. Изучением минералов занимается наука минералогия.

Минералы

Минерал (лат. minera – руда) – химическое соединение, образующееся в результате естественных физико-химических и геологических процессов в земной коре или на ее поверхности. В земной коре содержится несколько тысяч минералов и их разновидностей, но только около сотни из них наиболее часто встречаются и в больших количествах входят в состав горных пород. Эти минералы называются породообразующими. Минералы, содержание которых в породах незначительно (менее 5 %) называются акцессорными.

По способу образования минералы могут быть объединены в две группы:

– эндогенные минералы, образующиеся на различных глубинах за счет внутренней энергии Земли в результате кристаллизации магмы и преобразования первичных минералов в условиях высоких давлений и температур;

– экзогенные минералы, образующиеся за счет внешней (солнечной) энергии в результате процессов выветривания (воздействие атмосферы, гидросферы, биосферы) разнообразных пород. Каждый минерал обладает определенным химическим составом и определенной кристаллической структурой, т. е. закономерным расположением в пространстве элементарных частиц (молекул, атомов, ионов). В зависимости от особенностей химического состава и кристаллической структуры минералы образуют многогранники различной формы, называемые кристаллами. Эти характеристики минералов обусловливают все физические свойства, такие как цвет, блеск, твердость и т. д.

Полиморфными модификациями называются минералы, имеющие одинаковый химический состав, но различное внутреннее строение, структуру. Например, графит и алмаз – С; кальцит и арогонит – СаСО3, их относят к различным минеральным видам.

Изоморфизмом (от греч. isos – равный и morphe – форма) называется свойство различных, но родственных по химическому составу веществ кристаллизоваться в одинаковых структурах при одном типе химической связи. Минералы с переменным составом могут объединяться в один минеральный вид, если непрерывно изменение состава минерала от одного крайнего члена к другому.

Иногда минералы имеют неупорядоченное строение, когда атомы и ионы, их составляющие, располагаются беспорядочно, хаотично. Минералы с таким строением называются аморфными.

Наиболее часто встречающимися формами выделения минералов в природе являются минеральные агрегаты – беспорядочные скопления минералов. Минеральные агрегаты бывают мономинеральными (греч. monos – один) и полиминеральными (греч. polys – многочисленный). При описании минеральных агрегатов отмечают размер отдельных зерен и их форму. По размеру слагающих их кристаллов агрегаты могут подразделяться на гигантозернистые – слагающие кристаллы более 3 см; крупнозернистые – 3–1 см; среднезернистые – от 1 до 0,3 см; мелкозернистые – менее 0,3 см, выделяются также скрытокристаллические агрегаты, отдельные зерна которых не видны невооруженным глазом. Формы кристаллов, слагающих минеральный агрегат, могут быть: изометричные, таблитчатые, дисковидные, уплощенные, листоватые, пластинчатые, столбчатые, шестоватые, игольчатые, волокнистые и т. д.

Физические свойства минералов

Минералы отличаются друг от друга по внешним признакам: цвету, блеску, форме и другим свойствам. Все физические свойства минералов находятся в прямой зависимости от их химического состава и кристаллической структуры. Для того чтобы распознать минералы в полевых условиях, не прибегая к специальным методам минералогического исследования и оборудованию, необходимо знать и уметь определить их основные физические свойства, которые можно использовать как диагностические признаки.

Оптические свойства

Прозрачность – свойство минерала пропускать свет. В зависимости от степени прозрачности минералы подразделяются: на прозрачные (горный хрусталь, топаз, исландский шпат), полупрозрачные (флюорит, сильвин) и непрозрачные (пирит, магнетит).

Цвет: А. Е. Ферсман выделял следующие типы окраски минералов, обусловленные разными причинами:

– идиохроматическая (от греч. idios – свой собственный и chroma – цвет) окраска обусловлена внутренними свойствами минерала – особенностями строения кристаллической решетки. Некоторые минералы имеют определенный цвет, по которому их можно практически безошибочно определить. Например, пирит – латунно-желтый, магнетит – черный, малахит – зеленый, родонит – красный, азурит – синий.

– аллохроматическая (от греч. alios – другой, чужой) окраска связана с присутствием в минералах либо элементов-хромофоров (Cr, V, Ti, Mn, Fe, Al, Ni, Со, Cu, U, Мо), либо тонко рассеянных механических примесей. Такие минералы называются полихромными (от греч. polys – многочисленный и chroma – цвет, краска). Кроме того, анизотропные минералы могут обладать плеохромизмом (от греч. pleon – более и chroma – цвет), т. е. обнаруживать разную окраску при рассматривании их в разных направлениях. Например, даже незначительная примесь Сr2 О3 (0,1 %) окрашивает бесцветный минерал корунд в густой ярко-красный цвет, прозрачная разновидность которого называется рубином.