Тема 3 - Euroakadeemia

Тема 3.
Строение Земли и земной коры
1. Форма и размеры Земли
Геоид (эллипсоид Красовского) – незначительно сплюснутый у полюсов
шар с экваториальным радиусом 6378169 м и полярным 6356715 м. Площадь
5,1108 км2; объем 1,081012 км3. Самая высокая точка – Эверест
(Джомолунгма) – 8848 м; самая глубокая – 11022 м – Марианская впадина у
Марианских островов в Тихом океане. Т.о. амплитуда около 20 км. Наглядное
представление о рельефе дает гипсографическая кривая (начертить). Средние
уровни: суша +840 м; физическая поверхность Земли +245 м; земная кора 2440 м; глубина моря –3800 м.
Средняя плотность Земли 5,53 г/см3, в т.ч. «гранитного» слоя 2,7,
«базальтового» 2,9, мантии 3.3 г/см3.
2. Геофизические поля
Гравитационное поле Земли неоднородно: спокойное на платформах,
сложное в горно-складчатых областях. Особое место занимает прибрежная зона
Тихого океана.
Тепловое поле. Суточные колебания – 1,5 м; годовые – 25-30 м. Глубже
– влияние геотермического градиента. Геотермические градиенты по данным
непосредственных измерений (оС/км)
Мончетундра, Алабама, Витватерсранд
6-7
Япония, Донецкий бассейн, Калифорния
30-50
Орегон (США), Ю.Австралия
до 150
При таких градиентах т-ра в центре Земли д.б до 46000оС. Фактически,
видимо не выше 10000. Температура лав 1000-1300оС. Основной источник
внутреннего тепла – радиоактивный распад.
Магнитное поле. Простирается на расстояние до нескольких земных
радиусов. Напряженность магнитного поля увеличивается от экватора (0,4
эрстед) к полюсам (0,7 эрстед). В 1970 г. северный магнитный полюс имел
2
координаты около 78о с.ш. и 70о з.д., южный – 78о ю.ш. и 109о в.д. Положение
полюсов меняется. Вековые изменения – до 30о. Местные магнитные аномалии
Наклонение стрелки до 90о. Крупнейшая магнитная аномалия – Курская.
Напомнить
о
формировании
джеспилитов
(тема
1).
Палеомагнитные
исследования при изучении тектоники плит. Магнитометрические методы
поисков полезных ископаемых.
3.Земная кора и ее строение
Кора континентального типа
Осадочная оболочка. Сложена осадочными. Частично метаморфизованными породами. Отсутствует на древних щитах. В некоторых впадинах
(например. Прикаспийской) мощность достигает 15-20 км.
«Гранитный» слой. Скорость распространения сейсмических продольных волн 5,5 км/сек, поперечных 3,3 км/сек.
«Базальтовый» слой. Соответственно 6,5-7 и 3,7 км/сек.
«Базальтовый» слой отделяется от мантии поверхностью Мохоровичича:
на которой скорость продольных волн возрастает до 7,8-8,2 км/cек.
Кора континентального типа 25-40 км на равнинах и 50-60 км в горных
областях.
Кора океанического типа
По рыхлыми осадками и базальтовыми лавами общей мощностью от
нескольких сот м до 1-2 км залегает «базальтовый» слой мощностью до 5 км.
Кора океанического типа мощностью до 20-25 км встречается и под
некоторыми внутриматериковыми морями (глубоководные впадины Черного и
южной части Каспийского морей).
3
4. Главнейшие породообразующие и рудные минералы
Облик: изометрические; призматические; пластинчатые.
Спайность (способность раскалываться в одном направлении): весьма
совершенная (слюда), совершенная (кальцит), несовершенная (самородная
сера).
Излом:
раковистый
(кварц),
занозистый
(асбест),
крючковатый
(самородное серебро), землистый (каолинит).
Твердость по шкале Мооса:
1 – тальк;
2 – гипс;
3 – кальцит;
4 – флюорит;
5 – апатит;
6 – ортоклаз;
7 – кварц;
8 – топаз;
9 – корунд;
10 – алмаз
Прозрачность:
прозрачные
(горный
хрусталь);
полупрозрачные
(изумруд); непрозрачные.
Блеск: стеклянный (лед), алмазный (сфалерит), металлический (галенит,
пирит), жирный (сера), матовый (каолинит) шелковистый (асбест).
Цвет, цвет черты: (например, у черного гематита вишнево-красная
черта).
Самородные элементы
Золото. Твердость 2,5-3; плотность 15,6-19
Сера. Твердость 1-2; плотность 2.
Алмаз. Твердость 10; плотность 3,5.
Графит. Твердость 1; плотность 2-2,2.
4
Сульфиды
Галенит PbS. Кубические кристаллы; Твердость 2,5. Плотность 7,4-7,6.
Совершенная спайность. Свинцовый цвет.
Сфалерит ZnS. Тетраэдрические кристаллы. Твердость 3,5-4. Плотность
3,9-4,2. Бурый цвет.
Киноварь HgS. Тригональные кристаллы, чаще неправильные зерна.
Твердость 2-2,5. Плотность 8-8,2. Цвет малиново-красный.
Пирит FeS2. Кубические кристаллы. Твердость 6-6,5. Плотность 4,9-5,2.
Желтый цвет. Полиморфная разность – марказит.
Халькопирит CuFeS2. Тетрагональные кристаллы, чаще сплошные
массы.. Твердость 3,5-4. Плотность 4,1-4,3. От пирита отличается меньшей
твердостью.
5
Галоиды
Галит (каменная соль) NаCl. Кубические кристаллы. Твердость 2,5.
Плотность 2,1-2,2. Стеклянный блеск.
Сильвин
KCl. Редко образует кубические кристаллы. Твердость
2.Плотность 2. Молочно-белый цвет.
Флюорит СaF2 (плавиковый шпат). Твердость 4. Плотность 3,2.
Кубические кристаллы. Совершенная спайность по октаэдру. Желтые, зеленые,
голубые тона. Стеклянный блеск.
Окислы и гидроокислы
Гематит Fe2O3 (железный блеск). Таблитчатые кристаллы, натечные
массы. Твердость 5.5=6,5. Отличим по характерной красной черте.
Магнетит Fe3O4. Октаэдрические кристаллы, чаще сплошные массы .
Твердость 5.5-6,5. Плотность 4,9-5.2. Черный железистый цвет.
Кварц
SiO2.
Твердость
7.
Плотность
2,65.
В
кристаллах
и
скрытокристаллической форме. Горный хрусталь. Аметист. Морион. Яшмы.
Агаты. Опал (SiO2nH2O).
Гидроокислы железа. Гетит FeOOH, гидрогетит FeOOHnH2O. Лимонит
– агрегат близких минералов. Твердость 1-5, плотность 3-4.
Окислы алюминия. Корунд Al2O3, цвет серый, до черного стеклянный
блеск, твердость 9, плотность 4.
Гидроокислы алюминия. Диаспор AlOOH, гидраргилит Al(OH)3. Смесь
гидроокислов алюминия – бокситы.
Карбонаты
кальцит; доломит; сидерит; малахит; азурит; магнезит; сода.
Сульфаты
Гипс, ангидрит, барит, мирабилит, тенардит.
6
Силикаты
75 % от массы земной коры.
Оливин (Mg,Fe)2SiO4. Оливково-зеленый . Твердость 6,5-7.Плотность
3,3-3,5.
Гранаты. Группа алюмосиликатов кубической сингонии c радикалом
[SiO4]. Металлы – кальций, алюминий, железо, марганец. Пироп. Альмандин,
гроссуляр и др.
Пироксены – группа минералов с радикалом Si2O6. Спайность по граням
призмы. Диопсид (Ca Mg Si2O6), авгит, эгирин. Породообразующие минералы
основных и щелочных пород.
Амфиболы.
Сложные
алюмосиликаты
с
удлинненными
призматическими кристаллами, радикалом [Si3O11] Твердость 5.5-6. Плотность
3,1-3,3. Роговая обманка, актинолит. Пордообразующие минералы многих
изверженных пород.
Слюды (слоистые силикаты). Сложные алюмосиликаты с радикалом
[AlSi3O10]. Твердость 2-3. Плотность 2-3. Биотит, мусковит. Общее содержание
в земной коре 3,8 %. Породообразующие минералы кислых пород.
К слоистым силикатам относятся группы талька, хлориты.
Глинистые минералы.
Каолинит Al4Si4O10(OH)8, монтмориллонит,
гидрослюды.
Ортоклаз KalSi3O8, триклинная разность – микроклин.
Плагиоклазы от альбита (NaAlSi3O8 до анортита CaAl2Si2O8. Альбит,
олигоклаз, андезин, лабродор, битовнит, анортит.
Нефелин NaAlSiO4. Твердость 5.5-6, плотность 2,6.
7
5. Эндогенные процессы
Процессы,
происходящие
внутри
Земли
называют
эндогенными
(внутренними). К ним относятся магматизм, метаморфизм и деформации
земной коры.
Магматизм. Магма (греч) – густая мазь. При ее поднятии и застывании
до выхода на земную поверхность образуются интрузивные породы. При
выходе на поверхность (через жерла вулканов) и последующем застывании
образуются эффузивные породы.
Метаморфизм – изменение пород под действием возникающих новых
физико-химических условий. Главные факторы метаморфизма – высокие
температуры, высокие давления, химические взаимодействия с глубинными
расплавами и растворами.
Деформации земной коры проявляются в виде складок, разломов,
сбросов, надвигов и т.д.