Презентация лек №1 (1)

цель и задачи геологии, связь с другими науками 2. Происхождение, форма и строение Земли. Внешние оболочки Земли 3. Тепловой режим Земли  4. Геохронология Земли 5. Геохронологическая и стратиграфическая шкала
1. Предмет, цель и задачи геологии, связь с другими науками
ГЕОЛОГИЯ – наука о Земле («гео» – по греч. Земля, «логос» – слово, учение).
В настоящее время геология – совокупность многих геологических дисциплин.
Геология изучает состав, строение и историю развития Земли.
Основным объектом изучения является наружная оболочка Земли или земная кора. Изучаются происходящие в земной коре процессы, а также условия образования минералов и горных пород.
Геология тесно связана со многими естественными науками: химией, математикой, физикой, биологией и др.
Задача – изучение Земли для поисков, разведки, добычи полезных ископаемых, строительства и других целей

литература
  Ананьев В.П., Потапов А.Д. Основы геологии, минералогии и петрографии.
Пешковский Л.М., Перескокова Т.М. Инженерная геология. - М.: Высшая школа, 1982.-341с.
  Чернышев СИ., Чумаченко А.И., Ревелис И.Л. Задачи и упражнения по инженерной геологии. Учебное пособие.- М.: Высшая школа, 2004.-245с.
  Горшков Г.П., Якушева А.Ф. Общая геология. Год издания: начиная с 1957 до 1985 г.
Жуков М.М., Славин В.И. и др. Основы геологии. М.: Недра 1971. – 544 с.

академии в Германии. Создал новую классификацию минералов и, в частности, - десятибалльную шкалу для определения твердости минералов. Это, так называемая, Шкала Мооса. Начал дифференциацию минералогии, которая раньше была главной геологической наукой – наукой о полезных ископаемых.
Из минералогии он выделил в самостоятельный раздел знаний:
геологию (геогнозию),
кристаллографию,
палеонтологию
петрографию.
Вернер был сторонником школы нептунизма.
Джеймс Геттон (1726 - 1797). Создал 3-х томный труд «История Земли», в котором дал идею развития Земли под воздействием внутренних и внешних сил. Сторонник идеи плутонизма.
Чарльз Ляйель (1797 – 1875), английский ученый в труде « Принципы в геологии» ”(1833г.) привел принцип актуализма: современные геологические процессы подобны процессам, происходившим в геологическом прошлом. Поэтому их объяснение можно найти при изучении современных процессов. В труде «Основы геологии» показал, что развитие Земли происходит в результате эволюции.
Жорж Кювье (1769-1832), французский ученый заложил основы геохронологии по палеонтологическим находкам.
Доказывал, что развитие Земли происходит в результате катастроф и продолжается в течение бесконечного периода времени. Основоположник теории «катастрофизма».
Ломоносов Михаил Васильевич (1711-1765) . В труде «О слоях земных» высказал мысль о деятельности внешних и внутренних сил, создающих земные слои. Дал практические указания по поискам руд.
 А.П. Карпинский (1847-1936) основатель русской геологической школы. Создал обобщения по петрографии, палеонтологии, полезным ископаемым и др.
 В.М. Севергин, Е.С. Федоров, А.Н. Заварицкий, А. Е. Ферсман, В.И. Вернадский. С ними связано развитие геохимии, кристаллографии, биогеохимии и др.
 И.В. Мушкетов. С его именем связано развитие исторической и динамической геологии.
 В.А. Обручев, А.Д. Архангельский, Д.В. Наливкин и др. внесли также значительный вклад в развитие геологии.
В конце XIX века стала формироваться гидрогеология и инженерная геология.
Федор Петрович Саваренский (1881-1946), М.М. Филатов (1878-1942), А.Ф. Лебедев (1882 – 1936), Е.М. Сергеев (1914-1997) и др. сыграли значительную роль в их становлении.

геология
Стратиграфия
Геологическое картирование
Динамическая геология
Геотектоника
Геоморфология
Историческая геология
Палеонтология,
Историческая геология
Учение о полезных ископаемых
Минерагения
Методы поисков полезных ископаемых

Геофизика
Электроразведка
Сейсморазведка
Гравиразведка
Каротаж
Инженерная геология
Грунтоведение
Инженерная геодинамика
Региональная инженерная геология
Гидрогеология
Мерзлотоведение
«ИНЖЕНЕРНАЯ ГЕОЛОГИЯ является отраслью геологии, трактующей вопросы приложения геологии к инженерно-строительному делу», или
«ИНЖЕНЕРНАЯ ГЕОЛОГИЯ - отрасль геологии, изучающая геологические условия строительства и эксплуатации инженерных сооружений» (Академик Ф.П. Саваренский).
Практическая задача - обеспечить проектирование, строительство и эксплуатацию объекта необходимыми инженерно-геологическими данными.

8-ю планетами входит в Солнечную систему, в центре которой находится Солнце. Кроме них в солнечной системе более 1000 малых планет и около 100 периодических комет
Солнце - газовый шар диаметром 1,4 млн. км, что в 109 раз больше диаметра Земли. От Земли до Солнца 150 млн. км. Земля движется вокруг Солнца со скоростью 30 тыс. км/сек.

вращения, средний радиус которого равен 6371,2 км.
Истинная или усреднённая форма Земли – г е о и д.
На поверхности Земли есть горы и впадины. Наибольшая глубина океанического дна - Марианская впадина (Н=11022 м). Самая высокая горная вершина Эверест имеет высоту Н=8848 м над уровнем моря.
Поверхность геоида совпадает с поверхностью океана.
Полярный радиус Земли – 6356, 78 км,
Экваториальный радиус – 6378, 16 км.
Разница – 21,38 км.
Площадь - 510 млн. км2,
Объем - 1, 083х1012 км3.
Длина окружности - 40 тыс. км.
Средняя плотность вещества Земли ρ=5,5 г/см3, для поверхностных пород ρ=2,7 г/см3(кварц, полевой шпат
ρ = 2,65 г/см3 ), внутри планеты ρ=11- 12 г/см3.
Поверхность Земли на 70,8 % занята поверхностными водами, 29,2 % составляет суша.

(геосферы). Внутренние оболочки: ядро, мантия, земная кора. Границы между ними условные.

нижнюю границу, или подошву.
Граница выделена по сейсмическим данным по слою Мохоровичича, где отмечено скачкообразное увеличение скоростей распространения упругих (сейсмических) волн до 8,2 км/сек.
Мощность от 20 до 80 км.
Выделяют два типа земной коры: океаническую и континентальную кору.
 Океаническая кора
Образуется в рифтовых зонах срединно-океанических хребтов за счет выделения базальтовых расплавов из астеносферного слоя Земли и излияния толеитовых базальтов на океаническое дно. Ежегодно из астеносферы поступает 12 км3 базальтов.
Океаническая кора имеет трехслойное строение:
1. Верхний слой. Осадочный материал (терригенные и карбонатные осадки, красные глубоководные глины), мощность от 0,5 до 15 км;
2. Средний слой - базальтовый. Подушечные лавы­ базальтов. Мощность - 1,5—2 км.
3. Нижний слой - базальтовый. Габбро. Вблизи срединных океанических хребтов подстилается серпентинитами. Мощность - 4,7 до 5 км.
Средняя плотность океанической коры (без осадков) равна 2,9 г/см3.
Континентальная кора
Сложена тремя слоями:
1. верхний – осадочный (глинистые осадки и карбонатные породы), мощность от 0 на древних щитах до 15 км в краевых прогибах платформ;
2. средний - гранитный - кристаллические породы (докембрийские «гранитные» породы, часто регионального метаморфизованные);
3. нижний – базальты.
Континентальная кора имеет разную мощность:
Под островными дугами и участками с переходным типом коры мощность составляет от 20—25 км;
под молодыми складчатыми поясами Земли (Анды или Альпийско-Гималайский пояс) – до 80 км;
под древними платформами - 40 км. Важное отличие земной коры от других геосфер – наличие изотопов 232U 237Th 40K
 Химический состав земной коры, %,
 кислород — 46,8;
кремний — 27,3;
алюминий — 8,7;
железо —5,1;
кальций — 3,6;
натрий — 2,6;
калий — 2,6; магний — 2,1;
другие — 1,2.

оболочка Земли, состоящая из земной коры и верхней части мантии. Характерным признаком литосферы является то, что в нее входят породы в твердом кристаллическом состоянии.
Под литосферой расположена пластичная оболочка мантии — а с т е н о с ф е р а. Вещество частично расплавлено, и может пластично деформироваться, вплоть до способности течь даже под действием очень малых избыточных давлений.
Литосферные плиты, которые слагают внешнюю оболочку Земли, образуются за счет остывания и полной кристаллизации частично расплавленного вещества астеносферы.
Мощность литосферы от нескольких километров под рифтовыми зонами срединных океанических хребтов до 100 км под периферией океанов, под древними щитами мощность достигает 300—350 км.

ядром и подошвой литосферы. Масса мантии составляет 67,8 % общей массы Земли. Мантия состоит из верхней мантии и нижней мантии (до глубины примерно 2900 км). Между ними - переходный слой Голицына на глубине 400 – 1000 км. В кровле верхней мантии плотность пород – 3,3 – 3,4 г /см3, в нижней мантии – 5,5 – 5,7 г /см3.
Под океанами в верхней мантии выделяется слой, в котором мантийное вещество находится в частично расплавленном состоянии (астеносфера).
По современным представлениям, мантия имеет ультраосновной состав (недифференцированное вещество пиролит - 75 % перидотита, 25 % толеитового базальта). Поэтому ее часто называют перидотитовой или «каменной» оболочкой.  
Мантию считают источником магматизма, сейсмических и вулканических явлений.

Радиус внутреннего ядра (так называемый слой G) примерно равен 1200—1250 км, переходный слой (F) между внутренним и внешним ядром имеет мощность около 300—400 км (поверхность Вайхерта – Гутенберга), а радиус внешнего ядра равен 3450—3500 км (соответственно глубина 2870—2920 км).
Плотность вещества во внешнем ядре с глубиной возрастает с 9,5 до 12,3 г/см3. В центральной части внутреннего ядра плотность вещества достигает почти 14 г/см3.
Масса ядра составляет до 32 % всей массы Земли – это примерно 16 % объема Земли. По геофизическим данным ядро почти на 90 % состоит из железа с примесью кислорода, серы, углерода и водорода. Внутреннее ядро имеет железо-никелевый состав, отвечающий составу метеоритов. 

атмосферу (газовая оболочка), гидросферу (водная оболочка), биосферу (область живого вещества). Атмосфера по распределенной в ней температуре снизу вверх подразделяется на тропосферу, стратосферу, мезосферу, термосферу и экзосферу. Тропосфера составляет около 80% всей массы атмосферы. Достигает высоты 16-18 км в экваториальной части и 8-10 км в полярной области. Стратосфера простирается до высоты 55 км. У верхней границы имеется азоновый слой, который предохраняет поверхность Земли от жесткого УФ излучения. Мезосфера доходит до высоты 80 км. Термосфера достигает 800 – 1000 км. Экзосфера (сфера рассеивания) располагается выше. Составляет всего 0,5 % массы атмосферы.

%,
углекислота 0,04 % и другие газы
Содержание озона (03) равно 3,1 • 1015 г
кислорода (02) - 1,192 • 1021 г.
С удалением от поверхности Земли температура атмосферы резко понижается и на высоте 10—12 км она уже составляет около - 50 °С.
У поверхности Земли наиболее высокая температура отмечена в Ливии (+58 °С в тени), на территории бывшего СССР в районе г. Термез (+50 °С в тени).
Самая низкая температура (-89,2 °С) зафиксирована в Антарктиде на станции «Восток» 21 июля 1987 г.
на территории России — в Якутии -67,8 °С ( г. Верхоянск, 1885 г.), -67,7 °С (Оймякон, 1933 г.).
Средняя температура на поверхности Земли +15 °С.
Среднее давление воздуха на уровне моря равно 760 мм рт. ст.,
плотность 1,3 • 103 г/см..
В атмосфере и ее облачном покрове поглощается 18 % излучения Солнца.
Колебания температуры в разных климатических зонах могут достигать 150 °С.

воды Земли. Гидросфера не образует сплошного слоя и покрывает земную поверхность на 70,8 %. Средняя мощность около 3,8 км, наибольшая 11 022 м.
По В. И. Вернадскому, общий объем воды в земной коре до глубины 20–25 км равен приблизительно 1,3 млрд км3, что примерно соответствует объему воды в океане. Большая часть воды сосредоточено на поверхности. В мантии, по данным А. П. Виноградова, находится не менее 13–15 млрд км3 химически связанной воды, т. е. примерно в 13–15 раз больше, чем в Мировом океане и на суше. По отношению к объему земного шара общий объем гидросферы не превышает 0,13 %. Основную часть гидросферы составляет Мировой океан (94 %). Площадь мирового океана составляет 361059 км2, а общий объем—1370 млн км3. Общий объем воды гидросферы составляет 1, 458 млрд. км3
Самая высокая температура воды в верхнем слое отмечена в Персидском заливе (+35,6 °С).
Наиболее низкая — в Северном Ледовитом океане (-2,8 °С).
Химический состав гидросферы весьма разнообразен: от весьма пресных до очень соленых вод, типа рассолов.
Более 98 % всех водных ресурсов Земли составляют соленые воды океанов, морей и некоторых озер, а также минерализованные подземные воды.
Общий объем пресной воды на Земле равен 28,25 млн км3,
это составляет всего около 2 % общего объема гидросферы.
Состав воды мирового океана:
1,4 • 102 - двуокись углерода
8 • 1018 г – кислород
Йод, фтор, фосфор, хлориды, сульфаты, карбонаты и др,
0, 48• 1023 г - растворимых солей
35 г/л – средняя соленость
Наибольшая часть пресных вод сосредоточена
в материковых льдах Антарктиды, Гренландии,
полярных островов и высокогорных областей.
Органический мир моря разделяется на бентос,
планктон, нектон и др.

(живые организмы известных науке форм). Большая часть геологической истории Земли связана с деятельностью живых организмов, особенно в поверхностной части земной коры, это осадочные толщи органогенных горных пород — известняков, диатомитов и др. Область распространения биосферы ограничивается в атмосфере озоновым слоем (примерно 18—50 км над поверхностью планеты), выше его известные на Земле формы жизни невозможны без специальных средств защиты ( как при космических полетах за пределы атмосферы и на другие планеты).
В недра Земли до последнего времени биосфера распространялась до глубины Марианской впадины в 11 022 м. В настоящее время – более 12 км (Кольская сверхглубокая скважина – 12261 м. Самая длинная скважина, пробуренная под острым углом к поверхности земли, - скважина Maersr Oil BD – 04 A (Катар, 2008 г.), 12290 м).

Солнца и от распада радиоактивных веществ. В недрах Земли температура увеличивается от 1300◦ С – в верхней мантии до 3700◦ С – в центре ядра. Увеличение температуры зависит от сжатия вещества под давлением при невозможности теплообмена с окружающей средой.
В земной коре различают 3 температурные зоны:
1. Переменных температур
(сезонных колебаний ). Доходит до глубины
20-30 м. Для Москвы начинается с 20 м. Средняя глубина составляет 25 метров.
В зимний период образуется подзона
промерзания, в которой температура опускается ниже 0 градусов. Мощность зависит от климата и горных пород, обычно от первых сантиметров до 1,5 - 2 и более метров. В Воронеже - до 1 метра.
2. Постоянных температур
Находится на глубине 15-40 м. Соответствует среднегодовой температуре данной местности
3. Нарастания температур
Геотермический градиент. Геотермическая ступень теоретически равна 33 м, а на самом деле колеблется в широких пределах. Например, в Мончетундре 6,54 м, в Донбассе – 30,68м.

Это геологические карты, разрезы, описания и др., поэтому необходимо знать возраст пород. Существует абсолютная и относительная шкала возраста горных пород.
Абсолютный возраст
Абсолютный возраст — это продолжительность существования («жизни») породы, выраженная в годах. То есть, точный возраст. Для определения применяют радиологические методы, которые заключаются в количественном определении в минералах радиоактивных элементов и продуктов их распада.
В настоящее время применяют свинцовый, рубидиево-стронциевый, аргоновый, углеродный методы, реже - гелиевый.
Для магматических пород применяют свинцовый метод (U-Pb, Th-Pb) с изотопом урана с атомным весом 238 и 235 (U238 и U235), рубидиево-стронциевый (Rb-Sr) с изотопом Rb с атомным весом 87. При его распаде получается Sr с тем же атомным весом. Период полураспада U238 в Pb – 4,52 млрд. лет, U235 - 891 млн. лет, Th – 13,9 млрд. лет, Rb – 60 млн.
Для осадочных пород применяют K-Ar c изотопом K40 и углеродный и изотопом C14. Период полураспада С14 - 5568 лет. По углероду С14 можно устанавливать возраст более молодых образований. Метод используется в археологии в основном для определения возраст деревянных предметов.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВОЗРАСТА. Зная, какое количество свинца образуется из 1 г урана в год, определяют их совместное содержание в данном минерале и рассчитывают абсолютный возраст минерала и той горной породы, в которой он находится. Это позволяет определять возраст в миллионах лет.
Относительный возраст
Относительный возраст позволяет определять возраст пород относительно друг друга,
т. е. устанавливать, какие породы древнее, какие моложе. Для установления относительного возраста используют два метода: стратиграфический и палеонтологический.

земных пластов и их взаимоотношения друг с другом. В этот период разработана стратиграфическая шкала, с помощью которой история Земли была разделена на отдельные временные этапы.
Стратиграфический метод применяют для толщ с ненарушенным горизонтальным залеганием слоев. При этом считают, что нижележащие слои (породы) являются более древними, чем вышележащие.
Палеонтологический метод
Палеонтологический метод позволяет определять возраст осадочных пород по отношению друг к другу независимо от характера залегания слоев и сопоставлять возраст пород, залегающих на различных участках.
В основу метода положена история развития органической жизни на Земле. Животные и растительные организмы развивались постепенно, последовательно. Остатки вымерших организмов захоронялись в тех осадках, которые накапливались в тот отрезок времени, когда они жили.
Зная последовательность и период жизни вымерших организмов, по их останкам можно определить относительный возраст слоев осадочных пород.
Например, мы нашли двустворчатые моллюски в толще осадочных пород, установили промежуток их жизни и на основании этого определили возраст этих осадочных отложений. Аналогичные моллюски были найдены в породах Америки и Африки. Значит, возраст американских и африканских осадочных пород соответствует нашим.

не выделяются. Четвертичная система имеет следующее деление: QI – нижнечетветичные отложения (самые древние) QII – среднечетвертичные отложения QIII – верхнечетвертичные отложения QIV – современные отложения Возраст четвертичной системы обозначается буквенным индексом Q и цифрами 1,2, 3, 4. По мере увеличения цифр -отложения более молодые Для обозначения генезиса (происхождения) породы перед буквенным индексом Q ставится прописной индекс a, d, f и т.д. Например, aQII – аллювиальные среднечетвертичные отложения dQIII – делювиальные верхнечетвертичные отложения

развитие во времени и в пространстве изучает геотектоника.
На земной коре выделяют ряд структурных элементов. Наиболее крупными являются платформы и геосинклинали.
ПЛАТФОРМЫ – крупные устойчивые глыбы земной коры размером в тысячи квадратных километров, выдержанной мощности. То есть, это жесткие малоподвижные структуры с низкой степенью сейсмичностью, выровненными формами рельефа и отсутствием вулканической деятельности.
Они имеют двухчленное строение или иначе – два структурных этажа: нижний – фундамент и верхний – чехол. Фундамент более древний сложен метаморфизованными породами.
Чехол – верхний структурный этаж сложен более молодой осадочными породами.
По возрасту различают древние и молодые платформы. Древние – Восточно-Европейская (Русская), Сибирская, Северо-Американская, Индостанская, Африканская и др.
Молодые – равнинные территории Западной Сибири, Предкавказья, Западной Европы и др.
ГЕОСИНКЛИНАЛИ – наиболее подвижные участки земной коры. Располагаются между платформами, представляя их сочленения. Для них характерны тектонические движения, вулканизм, сейсмические явления.

изменения залегания геологических тел. Они проявляются постоянно.
Их можно разделить на колебательные, складчатые, разрывные.
КОЛЕБАТЕЛЬНЫЕ ДВИЖЕНИЯ
Выражаются в медленных поднятиях и опусканиях отдельных участков земной коры.
Различают следующие виды колебательных движений земной коры:
Древние, связанные с прошедшими геологическими периодами
Новейшие, связанные с четвертичным периодом
Современные.
Для инженерной геологии наибольший интерес представляют современные колебательные движения. Годовая скорость обычно равна нескольким миллиметрам в год. 10- 20 мм – высокая скорость.
СКЛАДЧАТЫЕ ДВИЖЕНИЯ
Складчатые тектонические движения сминают горизонтально залегающие пласты в складки. Характерная особенность - складки образуются без разрыва слоев. Основными среди них являются моноклиналь, флексура, антиклиналь и синклиналь.
РАЗРЫВНЫЕ ДВИЖЕНИЯ
В результате интенсивных тектонических движений могут происходить разрывы пластов. Они смещаются относительно друг друга как по горизонтали, так и по вертикали. Величина амплитуды смещения может быть от сантиметров до километров.