Державний вищий навчальний заклад „донецький транспортно-економічний коледж” циклова комісія гірничо-екологічних дисциплін конспек т



Сторінка1/12
Дата конвертації30.04.2017
Розмір2.53 Mb.
  1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   12


ДЕРЖАВНИЙ ВИЩИЙ НАВЧАЛЬНИЙ ЗАКЛАД

ДОНЕЦЬКИЙ ТРАНСПОРТНО-ЕКОНОМІЧНИЙ КОЛЕДЖ”



ЦИКЛОВА КОМІСІЯ ГІРНИЧО-ЕКОЛОГІЧНИХ ДИСЦИПЛІН

К О Н С П Е К Т


лекцій з дисципліни «Геологія»

за спеціальністю 5.05030301 «Збагачення корисних копалин»

галузі знань 0503 «Розробка корисних копалин»

2014
ЗМІСТ

ВСТУП 4

РОЗДІЛ 1 ОСНОВИ МІНЕРАЛОГІЇ І ПЕТРОГРАФІЇ 6

1.1 Вступ. Будова Сонячної системи 6

1.1.1 Вступ. Зміст і задачі предмету. Будова Сонячної системи 6

1.1.2 Форми і параметри Землі. Внутрішні і зовнішні геосфери Землі. 15

1.2 Поняття про геологічні процеси 23

1.2.1 Поняття про геологічні процеси. Ендогенні геологічні процеси

його види. Інтрузивний магматизм, типи інтрузій 23

1.2.2 Ефузивний магматизм. Вулкани та їх типи. Типи метаморфізму.

1.2.3 Відомості про екзогенні геологічні процеси. Вивітрювання типи

його. Денудація і акумуляція. 42

1.3 Процеси мінералоутворення в природі 73

1.3.1 Процеси мінералоутворення в природі. Поняття про мінерал. 73

1.3.2 Мінеральні агрегати. Діагностика та фізична

характеристика властивостей мінералів. Кристалохімічна

класифікація мінералів. 77

1.3.5 Характеристика головних мінералів груп: самородні

елементи, сульфати, окисли і їх різновиди. 86

1.4 Наука петрографія 94

1.4.1 Наука петрографія. Гірська порода її структура і текстура. 94

1.4.2 Класифікація магматичних гірських порід за хімічним складом.

Ультраосновні, основні, кислі та середні гірські породи. 106

1.4.3 Умови утворення осадкових гірських порід, діагностика,

класифікація. Уламкові, хемогенні, органогенні гірські породи. 111

1.4.5 Магматичні, осадові, метаморфічні гірські породи Донбасу, їх

структура і текстура. 120


    1. Визначення віку Землі і гірських порід 132

2 Родовища корисних копалин, їх розробка 141

2.1 Пошук і розвідування корисних копалин 141

2.1.1 Пошук і розвідування корисних копалин. Методи пошуку

корисних копалин 141

2.1.2 Способи розвідування, розвідувальні виробки

2.1.3 Способи випробування. Методи відбирання проб. 151

2.2. Поняття про корисні копалини 157

2.2.1 Поняття про корисні копалини. Умови накопичування

органічної речовини в природі. Передумови утворення вугілля. 157

2.2.2 Стадійність процесу вуглеутворення. Вугленосна

товща, вугленосність, вуглещільність.

2.2.3 Речовинний склад та якість вугілля. Фізичні властивості 164

вугілля. Ступені вуглефікації.

2.2.4 Інгредієнти вугілля. Технічний і елементарний аналізи

вугілля. 171

2.2.5 Промислова класифікація кам'яного вугілля. Напрями

використання вугілля в народному господарстві.

2.3 Основні вугільні басейни 182

2.3.1 Поняття про вугільний пласт, родовище корисних копалин.

Пласт простої та складної форми. 182

2.3.2 Основні вугільні басейни. Геологічні запаси вугілля. 186

2.3.3 Характеристика вугільних басейнів та родовищ

палеозойського, мезозойського та кайнозойського віку. 190

2.3.4 Геологічна будова Донецького басейну. 193

2.3.5 Горючі сланці, умови їх утворення

2.3.6 Загальна характеристика головних типів металевих та

неметалевих родовищ корисних копалин та їх класифікація. 197

2.3.7 Корисні копалини України, Донецької області.

Складання карти корисних копалин Донбасу. 204

Рекомендована література



ВСТУП

Курс лекцій з дисципліни «Геологія» для студентів спеціальності 5.05030301 «Збагачення корисних копалин» галузі знань 0503 «Розробка корисних копалин» охоплює необхідний обсяг геологічних знань для засвоєння студентами головних питань з тем для повного охоплення знань з даного курсу і використання їх в галузі збагачення корисних копалин.

Предметом вивчення навчальної дисципліни є система наукових знань і методів досліджень в галузі геології, викладено наукові концепції та проблеми геології, розглянуто напрями застосування знань про мінерали і гірські породи, а також процеси зовнішньої і внутрішньої геодинаміки, відкладення ендогенних та екзогенних процесів, вивчення геологічної історії земної кори та етапів її розвитку, родовищ корисних копалин та особливості їх розробки, чинників утворення горючих утворень, діагностичних особливостей твердих горючих копалин: вугілля, горючих сланців, антрациту та стану мінеральної сировини в Україні і в Донецькій області, охоплений взаємозв'язок геологічних явищ та геологічних процесів.

Під час вивчення дисципліни студенти набувають знання, уміння і навички в діагностуванні геологічних процесів, речовинного складу, будові земної кори і розміщення в ній родовищ корисних копалин та характерних особливостей головних вугільних басейнів України, а також аналізують сучасні загальній проблемі збагачення корисних копалин.

Геологія - наука про Землю, яка займається вивченням складу, будови, історії розвитку Землі і процесів, що проходять в її надрах і на поверхні. Сучасна геологія використовує дослідження і методи таких наук - математики, фізики, хімії, біології, географії.

Геологія вивчає земну кору та підстилаючий твердий шар верхньої мантії - літосферу. Одним із основних напрямків в геології являється вивчення речовинного складу літосфери: гірських порід, мінералів, хімічних елементів. Одні гірські породи утворюються із магматичного силікатного розчину і називаються магматичними або виверженими, другі - шляхом осаду і накопичення в морських і континентальних умовах і називаються осадовими; треті - за рахунок зміни різних гірських порід під впливом температури і тиску, рідких та газових флюїдів і називаються метаморфічними. Особлива увага приділяється вивченню горючих корисних копалин до яких належить кам'яне та буре вугілля.

Україна має великі запаси (до 200 млрд. т) високоякісного вугілля, яке в основному залягає на значній глибині в Донецькому, Львівсько-Волинському і Дніпровському (буре вугілля) басейнах. 75% вугілля використовується як паливо, 25% - як технологічна сировина для чорної металургії, хімічної і інших галузей.

Найбільшим в країні районом видобутку кам'яного вугілля залишається Донецький басейн. Він був відкритий в 1721 році Р. Капустіним, а перша шахта закладена в 1795 році. Зараз тут діє близько 270 шахт, майже на половині з яких видобувають високоякісне вугілля, що коксується. Вугленосні площі в Донбасі складають більше 50 тис. км2| і зосереджують близько 98% запасів кам'яного вугілля України.

Родовища вугілля басейну утворюють три компактні осередки: «Старий Донбас» (межа Луганської і Донецької областей), «Західний Донбас» (Дніпропетровська область) і «Південний Донбас» (південь Донецької і Луганської областей).

Дисципліна розглядає основні положення геології: загальні відомості про будову Землі, геологічні процеси формування і історії розвитку нашої планети, викладені особливості будови і складу земної кори, дана коротка характеристика мінералів і гірських порід, що складають земну кору, а також родовища вугілля на Україні та особливості їх складу і напрямки використання.

Великий внесок у розвиток геологічних наук зробили О.П. Карпинський (1846 — 1936), А.Д. Архангельський (1879 — 1940), М.М. Страхов (1900 — 1952), В.М. Сукачов (1880 — 1967), Б.Б. Полинов (1877 — 1952).

РОЗДІЛ 1 ОСНОВИ МІНЕРАЛОГІЇ І ПЕТРОГРАФІЇ

Тема 1.1 Вступ. Будова Сонячної системи

Лекція №1

Тема 1.1.1 Вступ. Зміст і задачі предмету. Будова Сонячної системи
План лекції
1. Вступ. Зміст і задачі предмету.

2. Будова Сонячної системи.

3. Припущення про будову Всесвіту.

4. Припущення про походження Всесвіту.

5. Форми і параметри Землі. Внутрішні і зовнішні геосфери Землі. Речовинний склад ядра, мантії і земної кори.(Питання, що виносяться на самостійне вивчення.)

Зміст лекції

1. Вступ. Зміст і задачі предмету



Предмет є вивчення складу та стану речовини різних слоїв земної кори; загальних геодинамічних процесів та їх взаємодії і ролі в будові земної кори; основ мінералогії та петрографії; геологічної історії земної кори та етапів її розвитку; родовищ корисних копалин і їх розробку; чинників утворення горючих утворень; діагностичних особливостей твердих горючих копалин: вугілля, горючих сланців, антрациту та стану мінеральної сировини в Україні і в Донецькій області; взаємозв'язок явищ та геологічних процесів.

Мета є надання теоретичних та професійних знань, умінь і навичок для здійснення ефективної професійної діяльності в гірничопромисловій галузі з питань стану мінеральної сировини в Україні і в Донецькій області, раціональне використанням її в народному господарстві та особливостей діагностування мінералів і гірських порід за зразками. Особлива увага приділяється питанням діалектичних закономірностей розвитку природи, представлень про матеріальність світу, об'єктивності законів природи і можливості їх пізнання, взаємозв'язку явищ та процесів.

Завдання дисципліни „Геологія” є набуття студентами знань, умінь і навичок в діагностуванні геологічних процесів, речовинному складі, будові земної кори і розміщення в ній родовищ корисних копалин та характерних особливостей головних вугільних басейнів і родовищ України, а також сучасні загальній проблемі збагачення корисних копалин. Застосування знань з основ геології та використання вихідних даних про кількісно-якісну характеристику родовищ корисних копалин.

Геологія - це наука, яка вивчає склад та будову земної кори, процеси, які змінюють їх, історію Землі, а також історію розвитку фауни і флори на планеті.

Земля складається із кілька шарів:

- газового, або атмосфери (метеорологія, кліматологія);

- водного, або гідросфери (гідрологія, океанологія, гідрографія);

- кам'яного, або земної кори, або літосфери ( геологія).

Геологія має тісний зв'язок з фізикою та хімією, які займаються вивченням складу, будови та зміни речовини земної кори.

Геологія зв'язана з геодезією, яка вивчає форму та розміри Землі; з фізичною географією, т. я. розглядається фізико- географічний стан в земній корі; з біологією, т.я. розглядається питання про походження та розвиток життя на Землі.

Курс питань, якими займається геологія, різноманітний, тому вона підрозділяється на кілька наукових дисциплін:



      1. Мінералогія- наука, яка вивчає хімічний склад, властивості, походження мінералів, тобто природних хімічних з'єднань, із яких складається гірська порода.

      2. Петрографія- наука про будову, склад, походження та закономірності розподілення гірських порід.

      3. Історична геологія- вивчає історію розвитку земної кори та органічного світу.

      4. Палеонтологія- вивчає вимертвих тварин та рослин.

      5. Стратиграфія- науко про послідовність напластування слоїв, які складають земну кору.

      6. Геотектоніка - займається виявленням умов залягання гірських порід, рухи земної кори.

      7. Гідрогеологія - вивчає підземні води, їх походження, умови залягання, властивості і закони руху.

      8. Інженерна геологія- наука про властивості грунтів і умовах побудови споруд в даному геологічному стані.

      9. Вчення про корисні копалини виявляє умови утворення та закономірності розповсюдження в земній корі родовищ корисних копалин.

      10. Руднична, або шахтна геологія розробляє методи геологічного обслуговування копалин і шахт.

      11. Динамічна геологія- вивчає геологічні процеси, тобто процеси, які змінюють склад і будову земної кори.

2. Будова Сонячної системи

Всесвіт створений скученностю великої кількості рівновеликих гарячих зірок, подібно Сонцю, планет, астероїдів, метеоритів, комет, скученності пилу та газу, які утворюють газо- пилові туманності, а також потоків розряженного газу- плазми.

Все космічне тіло Всесвіту групується в великі системи, які зв'язані між собою силами взаємного притяжіння. Одною з таких систем являється Сонячна система.

В склад Сонячної системи входять:

1. Сонце – гаряче воднево-гелієве газове середовище. В ньому зосереджено 99.86% всієї маси Сонячної системи. Маса Сонця в 333000 раз більше маси Землі. Сонце має велику силу притяжіння і керує рухами всіх членів Сонячної системи.

Температура на поверхні Сонця складає 6000º С, а в надрах- 20000000ºС. Джерелом енергії Сонця являється постійно діючі ядерні реакції. Кількість енергії, яку вилучає Сонце складає 5, 43·1027 кал/хв., Земля отримує менше одної двухміліардної частки сонячної енергії.

Біля Сонця по еліптичним орбітам, близьким до кола, обертаються дев’ять планет. Внутрішні (тверді ) або малі планети: Меркурій, Венера, Земля, Марс для них характерні невеликі розміри, маса та велика щільність і повільне обертання та зовнішні(газоподібні) або великі планети: Юпітер, Сатурн, Уран, Плутон для них характерна низька щільність. Планети Сонячної системи не мають здібності світитись через невеликі температури.

Багато планет, за виключенням Меркурія, Венери, Плутона, мають природні супутники, їх 32. Всі планети обертаються навколо Сонця та одночасно навколо своєї осі. Супутники обертаються навколо своєї осі, навколо планет і разом з планетами – навколо Сонця.

2. Астероїди (або малі малі планети) мають невеликі розміри і неправильну форму, обертаються між орбітами Марса та Юпітера, створюючи потяг астероїдів. В цей час спостерігається понад 1700 астероїдів. Сумарна маса їх складає всього 0,1 маси Землі. Самий великий астероїд Церера має діаметр 770 км, більшість – всього кілька кілометрів.

3. Метеорити- тіла космічного походження, надходять з міжпланетного простору в нижні шари атмосфери. Відрізняють три види метеоритів:

- кам’яні ( хондрити, складаються із зерен розміром 1мм і менше та ахондрити, які подібні земним виверженим породам);

- залізні;

- залізно- кам’яні.

Метеорити складаються із хімічних елементів відомих на Землі.

4. Комети (або хвостаті зірки) рухаються навколо Сонця по дуже витягнутим орбітам, тому спостерігати їх можливо тільки інколи. Комети складаються із ядра,коми та хвоста. Ядро складається із протоплазмової речовини, замерзлих газів (аміак, метан), пилу. Ядро і кома створюють головку комети.

3. Припущення про будову Всесвіту.

Сонце, з його планетами, входять в систему зірок- Тутешню зіркову систему, яка об’єднається з іншими в більшу зіркову систему –Галактику. В склад нашої Галактики входять всі зіркові скупчення Чумацького шляху, а також найближчі сузір’я. В неї понад 150 млрд. зірок. Від Сонця до центру Галактики понад 30 000 світових років.

Галактика має форму лінзи з діаметром в 80000 світових років, а товщиною - 10000 світових років. Повний обіг Галактика здійснює за 185-200 млн. років. В середині лінзи скупчення зірок створює спіральні гілки, тому наша Галактика відноситься до спіралевидних. Найбільша Галактика –Діва, вона має понад 1000 скупчень.

Сонячна система рухається навколо центру Тутешньої зіркової системи і рухається разом з нею навколо центру Галактики, розташованого в сузір’я Стрільця.

Найближча до нашої Галактики - Спіраль Андромеди, яка розташована на відстані 2,2 млн. світових років та видно її без приладдя.



Одиницями вимірювання між зірками являються:

- світовий рік тобто та відстань, яку світло проходить за один земний рік;

- парсек, рівний 3,26 світових років.

Сонячних систем подібних нашої в Галактиці понад 40 млрд. З Землі можливо спостерігати приблизно мілліон галактик. Галактики об’єднається в більшу систему галактик, яку називають Метагалактикою, кордони якої невідомі та рухаються Галактики відносно одна одної.

Зірки це тіла, які складаються з газів. Кількість їх в Галактиці- понад 100 млрд. зірок. Зірки находяться на відстані друг від друга 7-10 світових років. Розміри, щільність речовин, швидкість руху зірок різна. Можливо, деякі з них мають планети.

Разом з зірками, планетами в Галактиці розташовані скупчення газів та пилу, які утворюють газово-пилові туманності, щільність котрих складає 10-19 – 10-20 г/см3. Такі туманності зустрічаються і за межами галактик і носять назву міжгалактичні туманності.

Самі яскраві джерела світла в Всесвіті – квазізіркові ( зірковоподібні) або квазари, вони в 100 разів яскравіші нашого Сонця. Вони нестійкі сверхзірки, які охоплені шаром газів. Відстань до них долає 8 млрд. світових років. Відповідно теоріі відносності Енштейна Всесвіт розширюється.

Методи вивчення Всесвіту

1.Вивчення метеоритів дозволяє судити про речовину космічного тіла, а також і самої Землі.

2.За допомогою телескопів і радіотелескопів визначають температуру, рельєф поверхні космічних тіл, а також характер спектру дозволяє судити про рух космічних тіл їх хімічний склад та типи хімічних реакцій в них.

3. Супутники, космічні станції, кораблі.



Характеристика Сонця. Сонце –це зірка, яка має гаряче воднево-гелієве газове середовище. На водень приходиться-54%, на гелій—45%. В ньому зосереджено 99.86% всієї маси Сонячної системи. Маса Сонця в 333000 раз більше маси Землі. Сонце має велику силу притяжіння і керує рухами всіх членів Сонячної системи.

Температура на поверхні Сонця складає 6000º С, а в надрах- 20000000ºС. Джерелом енергії Сонця являється постійно діючі ядерні реакції. Кількість енергії, яку вилучає Сонце складає 5, 43·1027 кал/хв., Земля отримує менше одної двухміліардної частки сонячної енергії. Середня щільність речовини Сонця складає 1,41г/см3. Діаметр Сонця 1400000 км, тобто в 109 разів більше земного. Від Землі Сонце знаходиться на відстані 150 млн.км.

Біля Сонця по еліптичним орбітам, близьким до кола, обертаються дев’ять планет:

- внутрішні (тверді ) або малі планети: Меркурій, Венера, Земля, Марс для них характерні невеликі розміри, маса та велика щільність і повільне обертання;

- зовнішні(газоподібні) або великі планети: Юпітер, Сатурн, Уран, Плутон для них характерна низька щільність.

Планети Сонячної системи не мають здібності світитись через невеликі температури.

Багато планет, за виключенням Меркурія, Венери, Плутона, мають природні супутники, їх 32. Всі планети обертаються навколо Сонця та одночасно навколо своєї осі. Супутники обертаються навколо своєї осі, навколо планет і разом з планетами – навколо Сонця.

Найближча до нас зірка- Проксіма Центавра її світло доходить до Землі за 4,5 роки. Ми можемо спостерігати 88 сузірь. Деякі розташовані на півночі-Північний Хрест, на півдні - Мала Медведиця.

4. Припущення про походження Всесвіту
Космогонія – наука про походження і розвиток небесних тіл.

Головна мета вчених понад 200 років знайти наукове тлумачення походженню та розвитку зірок, планет, Сонця та Сонячної Системи.

Перві космогонічні гіпотези німецького філософа І. Канта (1755) та французького математика П.С. Лапласа (1797) показали, що Всесвіт виник із хаосу, частинки якого були твердими і нерухомими. Потім, в наслідок закону всесвітнього тяготіння, хаос отримав рух і частки стали об’єднуватися в великі космічні тіла, створюючи такі небесні тіла, як Сонце, планети з їх супутниками. По їх висновкам, Сонячна Система має розпечений стан і постійно холоне, тобто Сонце з часом погасне.

Катастрофічні космогонічні гіпотези були пропоновані на початку ХХ століття Чемберліном, Мультоном, Дж. Джинсом, які виступили з «планетезімальною гіпотезою». По їх ствердженню, якась зірка, що проходила біля Сонця, здійснила на нього приливну дію і створила гіганський протуберанц, який піднявся до надзвичайних висот та згустився в невеликі тіла –„планетезімалі” з агрегатів яких і утворились планети. Вони стверджують, що спочатку Земля була холодною і її маса була значно меншою, але в наслідок падіння на неї метеоритів, вона більшала та щільність її становила більші величини.

Сучасні космогонічні гіпотези О.Ю.Шмідта та В.Г.Фесенкова. По їх ствердженю Земля і інші планети Сонячної Системи утворились з хмар міжзіркової матерії, яку захопило Сонце під час руху в світовому просторі. Під час руху дрібні частки навколосонячної хмари зосереджувались в екваторіальній частині і хмара перетворилась в плоский щільний диск. В цьому дискі утворились багаточисленні згущення, тому що взаємне притяжіння часток виросло. Рухаючись навколо Сонця, згущення утворювало тіла різних форм та розмірів, котрі росли за рахунок дрібних часток, які приєднувались до них.

По їх ствердженню головним чинником еволюції навколосоняшної хмари були:



  • дія сили тяготіння;

  • закон зберігання енергії;

  • закон зберігання моменту кількості руху.

Насамперед, для утворення планет велике значення має перехід механічної енергії дрібних часток в теплову.


Лекція № 2
Тема 1.1.2 Форми і параметри Землі. Внутрішні і зовнішні геосфери Землі.

План лекції
1.Форми і параметри Землі. Фізичні властивості Землі: тиск, прискорення сили ваги, магнетизм, магнітне поле Землі.

2. Внутрішні і зовнішні геосфери Землі.

3 Тепловий режим Землі, температура в надрах Землі.

4. Речовинний склад ядра, мантії, земної кори. (Питання, що виносяться на самостійне вивчення).

Зміст лекції
1.Форми і параметри Землі. Фізичні властивості Землі: тиск, прискорення сили ваги, магнетизм, магнітне поле Землі.

Форми Землі:

Про шароподібну форму Землі писали:

- греческий вчений Піфагор в 530 році до н. е.;

- Аристотель в ІV віці до н.е .

Про сфероїдальну форму Землі заявив на рубіжі ХVІІ- ХVІІІ столітті французський вчений Н´ютон та Гюйгенс, пояснювали це тим, що Земля, в разі обертання навколо своєї осі, під впливом зцентрованих сил прийняла форму елипсоїда обертання, зжатого на полюсах.

Сучасна геометрична форма Землі – геоїд. Це така форма, якщо розумно продовжимо рівень Світового океану над материками. Поверхня геоїда всюди перпендикулярна направленню сили ваги. Якби дійсна форма Землі точно відповідала геоїду, на її поверхні не могло б відбуватися переміщення тіл під дією сили тяжкості, оскільки поверхня Землі скрізь би була горизонтальна. Співвідношення між поверхнями геоїда, еліпсоїда обертання (сфероїда) і дійсною поверхнею Землі можна уявити собі з рис. 2.1.



Рис. 2.1 – Співвідношення між фактичними поверхнями літосфери і еліпсоїда

Параметри Землі:

-середній радіус Землі - 6371км.;

-площа поверхні Землі - 5,10 ·108км2;

- обсяг - 1,083·1012км3;

- маса Землі -6,98·1027г;

- середня щільність речовини Землі - 5,517 г/см3;

- температура в надрах Землі - 4000ºС

- середня соленість води в Світовому океані - 35‰; ( проміле )

- амплітуда нерівностей на поверхні Землі досягає 20 км. ;

- найбільша висота – вершина Гімалаїв гора Джомолунгма має висоту 8848м. Над рівнем моря;

- найглибша – Маріанська впадина – 11022м;

- різниця між великою (екваторіальної) і малою (полярної) напівосями – 21 км.

- загальне представлення про рел єф Землі дає гіпсометрична крива -співвідношення площин, зайнятих на поверхні Землі різними абсолютними висотами та глибинами. Для побудови гіпсометричної кривої на осі ординат відкладуємо висоти і глибини, а на осі абсцис- площини, які зайняли ці висоти та глибини в міліонах квадратних кілометрів або в відсотках від загальної площі земної поверхні.Тобто, гіпсометрична крива відтворює загальний профіль земної поверхні.Із неї видно, що на суші найбільше висот менше 1000м. ( 75% площі), а в океані- 3000- 6000м. Із 5,10 ·108км2 земної поверхні на долю океана приходиться 361 млн. км2 (70,8%), а суші всього 149 млн. км2 ( 29,2%).

До фізичних властивостей Землі належать: тиск, прискорення сили ваги, магнетизм, магнітне поле Землі.



Щільність і тиск Землі змінюєтся з глибиною. Середня щільність Землі складає 5,52 г/куб. см. Щільність порід земної кори знаходиться в межах от 2,4 до 3,0 г/куб. см (в средньому - 2,8 г/куб. см). Щільність верхньої мантії нижче границі Мохо приближаєтся до 3,4 г/куб. см, на глибині 2 900 км вона досягає 5,8 г/куб. см, а в внутрішньому ядрі до 13 г/куб. см. Відповідно тиск на глибині 40 км дорівнює 103 МПа, на границі Гутенберга 137 * 103 МПа, в центрі Землі 361* 103 МПа. Земля володіє властивостю притяжіння, тобто притягує до себе предмети за допомогою сили ваги, дія якої проходить по вертикальній лінії до центру нашої планети. Прискорення сили ваги (вимірювання абсолютної величини сили ваги здійснюється за допомогою гравиметрів) поверхні планети складає 982 см/с2, досягає максимума в 1037 см/с2 на глибині 2900 км та мінімума (ноль) в центрі Землі. Магнетизм Землі. Земля подібно величезному магніту має магнітне поле. Положення магнітних і географічних полюсів не співпадає. Лінії, сполучаючі магнітні полюси, називаються магнітними меридіанами. Магнітна стрілка встановлюється по напряму магнітного меридіана, тому між магнітною стрілкою і географічним меридіаном утворюється деякий кут, званий магнітною відміною. Магнітна відміна може бути східною, якщо стрілка відхиляється на схід від географічного меридіана, і західним, якщо вона відхиляється на захід (рис. 2.2).

Якщо магнітну стрілку помістити на горизонтальну вісь, то вона, прагнучи розташуватися паралельно магнітному меридіану, відхилиться від горизонтального положення. Горизонтальне положення вона займатиме в області екватора, а на магнітних полюсах вона займе вертикальне положення.

Кут, на який стрілка відхиляється від горизонтального положення, називається магнітним нахилом.

В районах значного скупчення мінералів, що володіють магнітними властивостями, а також через деякі інші причини, магнітна стрілка може відхилятися від магнітного меридіана. Ці явища носять назву магнітних аномалій. Вивчення магнітного поля дозволяє знаходити родовища деяких корисних копалин.



Сг, Юг – географічні полюси

См, Юм – магнітні полюси

Рис. 2.2 – Магнітне поле Землі

2. Внутрішні і зовнішні геосфери Землі.

Зовнішня побудова Землі складається з атмосфери, гідросфери, літосфери, біосфери. Загальною властивістю слоїв атмосфери являється висока їх рухомість, внаслідок чого люба зміна складу кожної із них швидко розповсюджується на всю її масу.

Атмосфера складає 0,000001 маси Землі і розповсюджується вверх на відстань 2000-3000км., має форму еліпса. Середній склад атмосфери:


  • азот (78,08%);

  • кисень (20,95%);

  • аргон (0,93%);

  • вуглекислота (0,03%) та інші.

Нижній шар атмосфери називають тропосферою, верхній її кордон знаходиться на висоті 12-18км. В тропосфері зосереджено 80% маси атмосфери. Температура в тропосфері знижується в середньому на 0,6ºС на кожні 100м висоти. В тропосфері виникають хмари і здійснюється горизонтальна та вертикальна циркуляція повітря. Швидкість повітря зростає з висотою та досягає максімуму в верхній точці тропосфери.

Стратосфера залягає вище тропосфери її верхня границя доходить до 50-60 км, вона бідна водяним паром, спостерігається підвищення температури внаслідок ультрафіолетового вилучення озону.

Вище розташовується мезосфера, в ній температура постійно знижується від 5-9ºС/км до мінімума -100-130ºС на висоті 85-95 км. Перенос тепла здійснюється шляхом конвекції.

За мезосферою розташовується термосфера, верхня її границя простирається до 800км., температура досягає 1000ºС і більше із-за інтенсивного поглинання азотом та киснем ультрафіолетових лучей, але при сильному роздріблені газів, тіла в термосфера не нагріваються.

Зовнішній слой атмосфери- екзосфера, яка складається з водню та гелію. Температура виражається тисячами градусів.

Особливість атмосфери полягає в тому, що починаючи з висоти 60км в її складі перебільшують іонозірувані гази, тому, ту частку атмосфери, розташованої вище 60км називають іоносферою.

Гідросфера- водний шар Землі. Гідросфера займає 75% поверхні Землі. Загальна кількість води в гідросфері складає 1,4 млрд. км3. Вона поділяється на:


  • океаносфера (води морів і океанів) -1370 млн. км3.;

  • води суші- 4,0 млн. км3.;

  • льодовики - 16-20 млн. км3.

Літосфера ( земна кора рис-2.3) - це тверда, кам яна обкладинка Землі. Середня її потущність складає 33км. В гірських районах досягає 70-80км., в районі суші - 30-40 км, на дні океанських впадин - до 6км. Земна кора складається з трьох слоїв: «осадковий»; «гранітний»; «базальтовий».


«Осадковий» слой складається осадовими породами, тобто породами, які утворились за рахунок порушення інших пород.а також за рахунок відмерлих тварин і рослин. Цей шар фактично повністю покриває земну поверхню. Потужність його складає від 0 до 25 тис.м. Щільність гірських порід більше 2,7 г/ см3 . Швидкість проходження хвиль 2-5 км/с.

«Гранітний» слой складається з пород типа граніту, а також гнейсами і іншими метаморфічними породами. Середня його потужність 10км., але доходить від 20 до 30 км. В районі океанських та морських впадин „ гранітний” слой відсутній. Щільність гірських порід в ньому 2,7- 2,8 г/ см3. Швидкість проходження хвиль складає 5,5- 6 км/с.

«Базальтовий» слой складається з базальтів. Його середня потужність 25км., але доходить від 25 до 30 км. В районі океанських та морських впадин складає всього лише 5 км. Щільність гірських порід в ньому 3,0- 3,2 г/ см3. Швидкість проходження хвиль складає 6,5 км/с.

Земна кора складається з гірських порід, в склад яких входять ( по даним А.П.Виноградова) такі хімічні елементи:

кисень (46.8%), кремній (27,3%), алюміній (8,7%), залізо (5,1%), кальцій (3,6%), натрій (2,6%), калій (2,6%), магній (2,1%), натрій (2,6%), інші елементи (1,2%). В складі земної кори найбільш частіше зустрічаються вісім елементів. На долю кисню та кремнію приходиться майже ¾ по вагі.


Внутрішня побудова Землі. (рис- 2.4) В внутрішню геосферу Землі входить: мантія, зовнішне ядро, внутрішне ядро.

Мантія розповсюджується від глибини 6-80 км до 2900км. Речовина мантії знаходиться в твердому стані. Щільність його в верхних частинах складає 3,3г/см3, а в нижніх – 5,33г/см3. Тиск в верхній границі мантії складає майже 9000 атм., а у нижній 1,4 млн.атм. На глибині 900км. проходить кордон між „ верхньою” та „ нижньою” мантіями. „ Верхня” мантія в порівнянні з „нижньою” менше однорідна.

Зовнішнє ядро розташовано в інтервалі 2900-6371км. Речовина зовнішнього ядра знаходиться в твердому стані, щільність якого 9,9 – 12,2г/см3. Тиск у нижній границі складає більше 3млн.атм.

Внутрішнє ядро розташовано в інтервалі 5100- 5100км. Речовина зовнішнього ядра знаходиться в рідкому стані, щільність якого 12,5г/см3. Тиск в центрі Землі складає 3,5млн.атм.
3 Тепловий режим Землі, температура в надрах Землі

Теплота Землі. Земля одержує тепло з двох джерел: від Сонця і з власних надр. Сонячне тепло залежно від кліматичних умов і теплопровідності порід розповсюджується на глибину від декількох метрів до 30 м. Температура Землі змінюється під впливом температури Сонця та надр. На глибині, де перестає позначатися вплив сонячного тепла, залягає пояс постійної температури. Тут температура круглий рік одна і та ж. На Екваторі це 1-2м., біля Москви 20м., біля Архангильська 10м. Інтенсивність теплового потоку залежить від будови земної кори і від ступені активності ендогенних процесів. Середня планетарна величина теплового потоку складає 1,5 мккал/см2 * с, на щитах майже 0,6 - 1,0 мккал/см2 * с, в горах до 4,0 мккал/см2 * с, а в срединно-океанських рифтах до 8,0 мккал/см2 *с.

Якщо поглибитися нижче за цей пояс, температура підвищуватиметься за рахунок внутрішньої теплоти Землі. Відстань, на яку потрібно поглибитися, щоб температура підвищилася на 1°, називається геотермічним ступенем. Підвищення температури при поглибленні на 100 м називається геотермічним градієнтом.

Геотермічний ступінь в різних місцях має різне значення. Якнайменша зміряна величина геотермічного ступеня складає 6,7 м (США), найбільша 434,3 м (Ю. Африка). Середня величина геотермічного ступеня складає 30 м.

Головним джерелом внутрішньої теплоти Землі є розклад радіоактивних речовин. Передбачається, що головна маса їх зосереджена в земній корі, тому, починаючи з деякою глибиною, величина геотермічного ступеня зростає, отже, наростання температури стає більш повільним і в центрі Землі температура, мабуть, не перевищує 4000°С.

  1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   12


База даних захищена авторським правом ©lecture.in.ua 2016
звернутися до адміністрації

    Головна сторінка