Геология: Учебное пособие по курсу ''Науки о Земле''

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Ульяновский государственный технический университет»

ГЕОЛОГИЯ Учебное пособие по курсу «Науки о Земле» для студентов, обучающихся по специальности 28020265 «Инженерная защита окружающей среды»

Составитель В. А. Михеев

Ульяновск

2009

УДК 55 (075) ББК 26.3 я7 Г 36

Рецензенты: заведующий кафедрой «Общая экология» экологического факультета Института медицины, экологии и физической культуры УлГУ доктор биологических наук, профессор В. Н. Горбачев; ведущий специалист-эксперт отдела геологического контроля и охраны недр Росприроднадзора по Ульяновской области кандидат биологических наук М. Е. Лоснов.

Утверждено редакционно-издательским отделом университета в качестве учебного пособия

Г 36

Геология: учебное пособие по курсу «Науки о Земле» для студентов,обучающихся по специальности 28020265 «Инженерная защита окружающей среды» / сост. В. А. Михеев - Ульяновск : УлГТУ, 2009. - 109 с. ISBN 978 - 5 - 9795 - 0532 - 9 Пособие составлено в соответствии с программой, рекомендованной Министерством образования России по дисциплине «Науки о Земле», и требованиями действующего Государственного образовательного стандарта по направлению «Инженерная защита окружающей среды». В пособии даны современные представления о происхождении и строении Земли, минералогии, эндогенным и экзогенным геологическим процессам, тектонике и геологической хронологии, а также экологическим функциям литосферы и последствиям антропогенного воздействия на литосферу. В заключении даны определения основных геологических терминов^используемых в данном пособии.

УДК 55 (075) ББК 26.3 м7

ISBN 978 - 5 - 9795 - 0532 - 9

© Михеев В. А., составление 2009. © Оформление. УлГТУ, 2009

ОГЛАВЛЕНИЕ

3

ВВЕДЕНИЕ 1.1. Геология как наука 1.2. Методы исследований и связь геологии с другими наукам 1.3. История развития геологии 1.1. Геология как наука Геология (греч. «гео» - Земля, «логос» - учение) комплекс наук о земной коре и более глубоких сферах Земли; в узком смысле слова - наука о составе, строении, движениях и истории развития земной коры и размещении в ней полезных ископаемых. Большинство прикладных и теоретических вопросов, решаемых геологией, связано с верхней частью земной коры, доступной непосредственному наблюдению. Развитие поверхности Земли, происходит, как бы в борьбе двух сил, двух комплексов процессов - эндогенных и экзогенных. Первые из них стремятся расчленить рельеф, увеличить градиент гравитационного потенциала поверхности планеты. Вторые - наоборот, стремятся сгладить рельеф, разрушить возвышенности и заполнить низменности продуктами разрушения. Основные объекты исследований — горные породы, в которых запечатлена геологическая летопись Земли, а также современные физические процессы и механизмы, действующие как на ее поверхности, так и в недрах, изучение которых позволяет понять, каким образом происходило развитие нашей планеты в прошлом. Земля постоянно изменяется. Некоторые изменения происходят внезапно и весьма бурно (например, вулканические извержения, землетрясения или крупные наводнения), но чаще всего медленно (за столетие сносится или накапливается слой осадков мощностью не более 30 см). Такие перемены не заметны на протяжении жизни одного человека, но накоплены некоторые сведения об изменениях за продолжительный срок, а при помощи регулярных точных измерений фиксируются даже незначительные движения земной коры. Например, таким образом установлено, что территория вокруг Великих озер (США и Канада) и Ботнического залива (Швеция) в настоящее время поднимается, а восточное побережье Великобритании — опускается и затапливается. Геологические дисциплины. Геология выделилась в самостоятельную науку в 18 в. Современная геология подразделяется на ряд тесно взаимосвязанных отраслей. К ним относятся: геофизика, геохимия, историческая геология, минералогия, петрология, структурная геология, тектоника, стратиграфия, геоморфология, палеонтология, палеоэкология, геология полезных ископаемых. Существуют также несколько междисциплинарных областей исследований: морская геология, инженерная геология, гидрогеология, сельскохозяйственная геология и геология окружающей среды (экогеология). Геология тесно связана с такими науками, как гидродинамика, океанология, биология, физика и химия. 1.2. Методы исследований и связь геологии с другими науками Современная геология тесно связана с очень большим числом других наук, главным образом наук о Земле. Именно поэтому трудно установить точные границы геологии как науки и определить однозначно её предмет. Широкое применение при геологических исследованиях физических и химических методов способствовало бурному развитию таких пограничных дисциплин, как физика Земли и геохимия. Физика Земли изучает физические свойства Земли и её оболочек, а также происходящие в этих оболочках геологические процессы. Геохимия рассматривает химический состав Земли и законы распространения и миграций в ней химических элементов. Геология не может обойтись без применения методов и выводов этих наук. В геохимии и физике Земли органически сливаются физические и химические приёмы исследования, с одной стороны, и геологические - с другой. Поэтому положение геохимии и физики Земли в системе наук о Земле является дискуссионным. Их рассматри4

зико-географических наук (геоморфологией, климатологией, гидрологией, океанологией, гляциологией и др.), в задачи которых входит изучение рельефа земной поверхности, вод суши и Мирового океана, климатов Земли и других вопросов, касающихся строения, состава и развития географической оболочки. Для полного понимания истории Земли необходимо знать её начальное состояние; такой вопрос решает планетная космогония, т. е. раздел астрономии, изучающий проблему образования планет. В вопросах происхождения и развития органической жизни на Земле геология взаимосвязана с биологическими науками и прежде всего с палеонтологией. Знание биологических и биохимических процессов необходимо геологу для выяснения путей образования ряда горных пород и полезных ископаемых (нефти, угля и др.). Таким образом, весь комплекс наук, изучающих Землю, характеризуется многосторонней связью и взаимодействием. Геология использует данные этих наук для решения общих проблем развития планеты. Это позволяет некоторым исследователям отводить геологии ведущее место среди наук о Земле или даже понимать под геологией весь комплекс наук о Земле. Геология включает ряд научных дисциплин, занимающихся исследованием и описанием Земли. Комплекс этих дисциплин пополняется по мере расширения исследований планеты за счёт их дифференциации и появления новых научных направлений, возникающих главным образом на стыке геологии с другими областями знания. Предмет большинства геологических дисциплин относится ко всем трём направлениям геологии (описательной, динамической и исторической). Этим объясняется тесная взаимосвязь геологических дисциплин и трудность их классификации, разделения на чётко разграниченные группы. Общеприняты следующие группы геологических дисциплин: научные дисциплины, изучающие вещество и структуру (строение) земной коры; дисциплины, рассматривающие современные геологические процессы (динамическая геология); дисциплины, изучающие историческую последовательность геологических процессов (историческая геология); дисциплины прикладного значения; в особую группу выделяется геология отдельных областей и районов (региональная геология). К первой группе относятся: минералогия (учение о минералах - природных устойчивых химических соединениях), петрография (учение о горных породах - структурновещественных ассоциациях минералов), структурная геология, изучающая формы залегания геологических тел, различные нарушения в залегании слоев - их изгибы, разрывы и т. п. Как одно из направлений минералогических исследований зародилась и долгое время развивалась кристаллография. Однако в последнее время изучение атомарного строения кристаллов сделало эту дисциплину в значительной мере физической. Ко второй группе геологических дисциплин (динамическая геология) относится тектоника, изучающая движения земной коры и создаваемые ими структуры. Применительно к самым крупным структурам Земли — материкам и океанам - её называют часто геотектоникой, а тектонику неоген - антропогенового времени именуют неотектоникой. Обособленно стоит экспериментальная тектоника, которая занимается изучением тектонических процессов (например, образованием складок) на моделях. В эту же группу входят разделы минералогии и петрографии, изучающие процессы минерало- и породообразования, а также такие дисциплины, как вулканология, изучающая процессы вулканизма, сейсмогеология - наука о геологических процессах, сопровождающих землетрясения, и об использовании геологических данных для определения сейсмически опасных районов (сейсморайонирование) и геокриология, исследующая процессы, связанные с многолетнемёрзлыми породами. К третьей группе относится историческая геология, восстанавливающая по следам, сохранившимся в осадочной оболочке Земли, события геологической истории и их последовательность. К этой же группе относится стратиграфия, занимающаяся изучением последовательности отложения слоёв горных пород в осадочной оболочке Земли, и палеогеография, которая на основании геологических данных занимается восстановлением физикогеографических условий прошлых геологических периодов.

5

Четвёртая группа (прикладная геология) включает: геологию полезных ископаемых; гидрогеологию - науку о подземных водах; инженерную геологию, изучающую геологические условия строительства различных сооружений, и военную геологию, занимающуюся вопросами применения геологии в военном деле. Особое место среди геологических дисциплин в смысле методики и задач занимает геология дна морей и океанов, или морская геология, которая успешно развивается в связи с возросшим интересом к использованию природных ресурсов морей и океанов. Сказанное не исчерпывает перечня геологических дисциплин. Их дифференциация, а также сращивание со смежными дисциплинами ведут к появлению новых направлений. Например, поскольку методы исследования горных пород глубинного и осадочного происхождения оказались существенно различными, петрография разделилась на петрографию изверженных и петрографию осадочных пород, или литологию. Внедрение химических методов в изучение изверженных пород привело к возникновению петрохимии, а изучение деформаций внутри горных пород породило петротектонику. Резко дифференцирована геология полезных ископаемых: геология нефти и газа, угля, металлогения, рассматривающая закономерности размещения рудных месторождений. Применение в геологии новейших физических и химических методов послужило основой для появления таких новых специализаций, как тектонофизика, палеомагнетизм, экспериментальная физическая химия силикатов и др. Вещественный состав Земли изучает комплекс наук: петрография изучает магматические и метаморфические горные породы; литология - осадочные породы; минералогия изучает природные химические соединения - минералы или отдельные химические элементы, слагающие горные породы; кристаллография и кристаллохимия изучают кристаллы и кристаллическое состояние минералов. Геохимия - обобщающая наука о вещественном составе литосферы. Одним из направлений геологии является динамическая геология, изучающая разнообразные геологические процессы, формы рельефа земной поверхности. Выделяют две группы геологических процессов: эндогенные, или внутренние, связанные с тепловым воздействием Земли, возникающим в ее недрах, а также с гравитационной энергией, и экзогенные или внешние, вызывающие изменения в поверхностной и приповерхностной частях земной коры под действием лучистой энергии Солнца, силы тяжести, перемещения водных и воздушных масс, циркуляции воды, и деятельности живых организмов и продуктов их жизнедеятельности, антропогенной нагрузки и других факторов. Все экзогенные процессы тесно связаны с эндогенными. В сферу интересов динамической геологии входит геотектоника, изучающая структуру земной коры и литосферы, их эволюцию во времени и пространстве. Историю геологического развития земной коры и Земли в целом изучает историческая геология, разделами которой являются стратиграфия, занимающаяся последовательностью формирования толщ горных пород, и палеогеография изучающая физико-географические обстановки на поверхности Земли в геологическом прошлом, палеотектоника, реконструирующая древние структурные элементы земной коры. Ископаемые органические останки изучает палеонтология. Геологические методы исследований основаны главным образом на прямых полевых наблюдениях. Геологические исследования определённой территории начинаются с изучения и сопоставления горных пород, наблюдаемых на поверхности Земли в различных естественных обнажениях, а также в искусственных выработках (шурфах, карьерах, шахтах и др.). Породы изучаются как в их природном залегании, так и путём отбора образцов, подвергаемых затем лабораторному исследованию. Обязательным элементом полевых работ геолога является геологическая съёмка, сопровождаемая составлением геологической карты и геологических профилей. На карте изображается распространение горных пород, указывается их генезис и возраст, а по мере надобности также состав пород и характер их 6

залегания. Геологические профили отражают взаимное расположение слоев горных пород по вертикали на мысленно проведённых разрезах. Геологические карты и профили служат одним из основных документов, на основании которых делаются эмпирические обобщения и выводы, обосновываются поиски и разведка полезных ископаемых, оцениваются условия при возведении инженерных сооружений. Для уточнения данных геологической съёмки иногда прибегают к бурению скважин, которые позволяют извлечь на поверхность горные породы, залегающие на достаточной глубине. Методы непосредственного изучения недр не дают возможности познать строение Земли глубже, чем на несколько километров (иногда до 20) от её поверхности. Поэтому даже для изучения земной коры, а тем более нижележащих геосфер, геология не обходится без помощи косвенных методов, разработанных другими науками, особенно без геохимических и геофизических методов. Очень часто применяется комплекс геологических, геофизических и геохимических методов. В геологических исследованиях можно различить три основных направления. Задачей первого из них (описательная геология.) служит описание минералов, горных пород и их типов; изучение состава, формы, размеров, взаимоотношений, последовательности залегания и всех прочих вопросов, связанных с современным размещением и составом геологических тел (слоёв горных пород, гранитных массивов и др.). Второе направление (динамическая геология) заключается в изучении геологических процессов и их эволюции. К числу этих процессов относятся как внешние, по отношению к земной коре и более глубоким геосферам (разрушение горных пород, перенос и переотложение ветром, ледниками, наземными и подземными водами; накопление осадков на дне рек, озёр, морей, океанов и др.), так и внутренние (движения земной коры, землетрясения, извержения вулканов и сопутствующие им явления). Геологические процессы изучаются не только в естественных условиях, но и экспериментально. Восстановление картины геологического прошлого Земли (историко-геологическая реконструкция) составляет сущность третьего направления геологических исследований (историческая геология). Задачи этого направления сводятся к изучению распространения и последовательности образования геологических напластований и других геологических тел, а также к установлению последовательности различных геологических процессов и событий, например процессов тектогенеза, метаморфизма, образования и разрушения залежей полезных ископаемых, трансгрессий и регрессий морей, смены эпох оледенений эпохами межледниковий и т. д. Все три направления геологии неразрывно связаны друг с другом, и исследование каждого геологического объекта, как и любой территории, ведётся со всех трёх точек зрения, хотя каждое направление является самостоятельным в смысле основных принципов и методов исследования. Специфическая особенность геологических процессов состоит в том, что многие из них протекают на огромных территориях и продолжаются в течение миллионов и даже миллиардов лет; в этом заключается трудность их исследования. Чтобы понять геологические процессы прошлого, изучается весь комплекс результатов, оставленных ими в толщах пород: особенности их состава, строения и залегания, формы рельефа земной поверхности и т. д. При анализе историко-геологических данных принимается во внимание принцип последовательности напластования слоистых осадочных толщ, которые рассматриваются как страницы «каменной летописи» Земли; учитывается также необратимая эволюция органического мира, запечатлевшаяся в окаменевших остатках растительных и животных организмов, которые сохраняются в пластах осадочных пород (Палеонтологический метод изучения). Каждой из эпох в развитии Земли соответствовали определённые растения и животные. Это послужило основой для установления относительного возраста толщ горных пород и позволило подразделить историю последних 600 млн лет жизни Земли на последовательные отрезки времени - эры, которые делятся на более мелкие единицы геологического времени периоды, эпохи и века (Геохронологический метод изучения). Исследования показывают, что 80% объёма осадочной оболочки Земли образуют самые древние, докембрийские, толщи,

7

продолжительность образования которых составляет, по крайней мере, 6/7 всей известной геологической истории. Помимо относительного возраста определяется абсолютный, или радиометрический, возраст геологических тел. Метод его вычисления основан на законе постоянства скоростей радиоактивного распада; в качестве исходных данных берутся цифры относительного количества расщепляющего элемента и продуктов его распада в исследуемой горной породе или минерале. Этот метод имеет особенное значение для древнейших докембрийских толщ Земли, органические остатки представлены в них очень скудно. Широко используется в геологии метод актуализма, согласно которому в сходных условиях геологические процессы идут сходным образом; поэтому, наблюдая современные процессы, можно судить о том, как шли аналогичные процессы в далёком прошлом. Современные процессы можно наблюдать в природе (например, деятельность рек) или создавать искусственно (подвергая, например, образцы горных пород действию высокой температуры и давления). Таким путём часто удаётся установить физико-географические и физикохимические условия, в которых отлагались древние слои, а для метаморфических горных пород и примерную глубину, на которой произошёл метаморфизм (изменение). Однако географическая и геологическая обстановка в жизни Земли необратимо менялась; поэтому, чем древнее изучаемые толщи, тем ограниченнее применение метода актуализма. Разработка теоретических вопросов геологии тесно связана с одной из её крупнейших практических задач - прогнозом поиска и разведки полезных ископаемых и созданием минерально-сырьевой базы мирового хозяйства. 1. 3. История развития геологии Первые сведения геологического характера, (как и сведения о большинстве других наук) встречаются в трудах античных мыслителей: Пифагора, Аристотеля, Плиния, Страбона и др. Однако эти сведения касаются элементов динамической геологии: землетрясений, извержений вулканов, размывания гор, перемещения береговых линий морей и т. п. Только в средние века появляются попытки описания и классификации геологических тел, например описание минералов узбекским учёным Бируни и таджикским естествоиспытателем Ибн Синой (Авиценна). В эпоху Возрождения появились попытки обосновать природу ископаемых раковин как продукты жизнедеятельности вымерших организмов и доказать большую, по сравнению с библейскими представлениями, длительность истории Земли (Леонардо да Винчи в 1504-06, Дж. Фракасторо в 1517). Разработка представлений о смещении геологических слоёв и их первоначальном горизонтальном залегании принадлежит датчанину Н. Стено (1669), который впервые дал анализ геологического разреза (в Тоскане), объясняя его как последовательность геологических событий. Слово «геология» появилось в печати в 15 в., но имело тогда совершенно другое значение, чем то, которое вкладывается в него теперь. Под геологией понимали весь комплекс закономерностей и правил «земного» бытия, в противоположность теологии - науке о духовной жизни. В современном его понимании термин «геология» впервые был применён в 1657 норвежским естествоиспытателем М. П. Эшольтом в работе, посвящённой крупному землетрясению, охватившему всю Южную Норвегию (Geologia Norwegica, 1657). В конце 18 в. немецкий геолог Г. К. Фюксель предложил, а немецкий минералог и геолог А. Г. Вернер ввёл (1780) в литературу термин «геогнозия» для явлений и объектов, изучаемых геологами на поверхности Земли. С этого времени и до середины 19 в. термин «геогнозия» шире, чем в других странах, применялся в России и Германии (хотя чёткого разграничения между понятиями «геология» и «геогнозия» не было), но к 1900 он уже не фигурирует, вытесняясь термином «геология». Конец 17 в. характеризовался ростом числа геологических наблюдений, а также появлением научных трудов, в которых делаются попытки обобщить существующие знания в некоторую общую теорию Земли. Большинство учёных конца 17 - начала 18 вв. придерживалось представления о существовании в истории Земли всемирного потопа, в результате кото-

8

рого образовались осадочные породы и содержащиеся в них окаменелости. Эти воззрения, получившие название дилювианизма, разделяли английские естествоиспытатели Р. Гук (1688), Дж. Рей (1692), Дж. Вудворд (1695), швейцарский учёный И. Я. Шёйкцер (1708) и др. Геология как самостоятельная ветвь естествознания начала складываться во 2-й половине 18 в., когда на фоне развития научно-технического прогресса и новых капиталистических отношений стали быстро расти потребности общества в ископаемом минеральном сырье и в связи с этим возрос интерес к изучению недр. Этот период истории геологии характеризовался разработкой элементарных приёмов наблюдения и накопления фактического материала. Исследования сводились главным образом к описанию свойств и условий залегания горных пород. Но эти исследования сопровождались попытками объяснить генезис горных пород и вникнуть в суть процессов, происходящих как на поверхности Земли, так и в её недрах. Выдающееся значение имели геологические труды М. В. Ломоносова: «Слово о рождении металлов от трясения Земли» (1757) и «О слоях земных» (1763), в которых он всесторонне и взаимосвязано излагал существовавшие в то время геологические данные и собственные наблюдения. В середине 18 в. появляются геологические карты (точнее, литологопетрографические), сначала небольших участков, а затем и крупных территорий. На этих картах показывался состав горных пород, но не указывался возраст. В России первой «геогностической» картой была карта Восточного Забайкалья, составленная в 1789-94 гг. Д. Лебедевым и М. Ивановым. Первая «геолого-стратиграфическая карта», охватывавшая значительные территории Европейской России, составлена в конце 1840 г. Н. И. Кокшаровым. На ней уже были выделены формации: силурийская, древнего красного песчаника (девон), горного известняка (нижний карбон), триасовая и третичная. В начале 1841г. Г. П. Гельмерсен опубликовал «Генеральную карту горных формаций Европейской России». Рождение геологии как науки относится к концу 18 - началу 19 вв. и связывается с установлением возможности разделять слои земной коры по возрасту на основании сохранившихся в них остатков древней фауны и флоры. Позднее это позволило обобщить и систематизировать разрозненные ранее минералогические и палеонтологические данные, сделало возможным построение геохронологической шкалы и создание геологических реконструкций. Впервые на возможность расчленения слоистых толщ по сохранившимся в них ископаемым органическим остаткам указал в 1790 г. английский учёный У. Смит, который составил «шкалу осадочных образований Англии», а затем в 1815 г. первую геологическую карту Англии. Большие заслуги в расчленении земной коры по останкам моллюсков и позвоночных принадлежат французским учёным Ж. Кювье. Немецкий геолог Л. Бух выступил в 1825г. с теорией «кратеров поднятия», объясняя все движения земной коры за счёт вулканизма; эти идеи он отстаивал и в дальнейшем, хотя в 1833 г. французский учёный К. Прево выяснил, что вулканические конусы представляют собой не поднятия, а скопления продуктов извержения. В то же время французский геолог Л. Эли де Бомон (1829) предложил контракционную гипотезу, объясняющую дислокации слоев сжатием земной коры при остывании и уменьшении объёма её центрального раскалённого ядра. Эта гипотеза разделялась большинством геологов до начала 20 в. Трудом Ч. Лайеля «Основы геологии» (1830-33) были окончательно опровергнуты предрассудки о малой продолжительности геологической истории Земли и на большом фактическом материале показано, что для объяснения её нет необходимости обращаться к сверхъестественным силам и катастрофам, т. к. действующие ныне геологические агенты (атмосферные осадки, ветер, морские приливы, вулканы, землетрясения) на протяжении миллионов лет производят величайшие изменения в строении земной коры. Важным достижением Ч. Лайеля и его современников в Германии, России и Франции была глубокая разработка актуалистического метода, позволившего расшифровать события геологического прошлого. Представления, выработанные Ч. Лайелем, имели и свои недостатки, заключавшиеся

9

в том, что он считал действующие на Земле силы постоянными по качеству и по интенсивности, не видел их изменения и связанного с этим развития Земли. Огромное значение для дальнейшего развития стратиграфии имело эволюционное учение Ч. Дарвина. Оно дало прочную методологическую базу для детального расчленения по возрасту осадочной оболочки Земли путём изучения филогенетических изменений отдельных групп ископаемых животных и растений. В создании эволюционной палеонтологии большую роль сыграл и русский учёный К. Ф. Рулье, изучавший юрские отложения Подмосковья, и ещё до Дарвина защищавший идею эволюционного развития неорганической природы и организмов. Во 2-й половине 19 в. эволюционные идеи получили широкое распространение, были разработаны научные принципы историко-геологических исследований (И. Вальтер) и положено начало эволюционной палеонтологии (В. О. Ковалевский). Важное значение имели труды русских исследователей конца 19 - начала 20 вв. В ряде монографий, посвящённых ископаемым головоногим моллюскам и рыбам, А. П. Карпинский показал перспективы, которые открывает для стратиграфии изучение развития организмов. А. П. Павлов, исследуя юрские и нижнемеловые отложения, заложил основы сравнительной стратиграфии, учитывающей разнообразие зоогеографических и палеогеографических обстановок прошлого; Н. И. Андрусов на примере неогеновых отложений юга России показал тесную связь между изменениями солёности и других физико-географических условий бассейнов прошлого и особенностями развития их фауны. Во 2-й половине 19 в. были достигнуты первые успехи в изучении и расчленении докембрийских образований. Американский геолог Дж. Дана (1872) выделил архейскую группу отложений, первоначально охватывавшую весь докембрий; позднее из её состава американские геологи С. Эммонс и Р. Ирвинг (1888) выделили протерозойскую группу. Таким образом, к концу 80-х гг. были установлены основные подразделения современной стратиграфической шкалы, официально принятой на 2-м Международном геологическом конгрессе в Болонье в 1881 г. Успехи палеонтологии и стратиграфии способствовали разработке метода восстановления палеогеографических условий прошлых эпох и возникновению к началу 20 в. новой геологической дисциплины - палеогеографии. Во 2-й половине 19 в. усилился процесс дифференциации геологии. Из сравнительно монолитной науки геология превращается в сложный комплекс геологических наук. Кроме стратиграфии, которая была в 19 в. ведущим направлением, обеспечившим хронологическую основу истории Земли, развивались и другие направления геологии. Исследовалась не только вертикальная последовательность слоев, но также изменения их вещественного состава по простиранию, связанные с изменением условий образования пород. Швейцарский геолог А. Гресли (1838) впервые предложил все породы, образовавшиеся в одинаковых условиях, объединять под названием «фации». Учение о фациях разрабатывалось русским геологом Н. А. Головкинским. Современная минералогия начала создаваться на рубеже 18 и 19 вв. трудами русских геологов В. М. Севергина, Д. И. Соколова, французского учёного Р. Аюи (Гаюи) и шведского химика Я. Берцелиуса. Дальнейшее её развитие в России связано с именами Н. И. Кокшарова, П. В. Еремеева, М. В. Ерофеева и А. В. Гадолина. В конце 19 в. появились работы Е. С. Фёдорова, создателя учения о симметрии и теории строения кристаллического вещества, автора новых методов гониометрических и оптических исследований минералов. В 19 в. в качестве самостоятельной геологической дисциплины обособилась петрография, что связано с началом (1858) использования поляризационных микроскопов для исследования горных пород. Был накоплен огромный материал по их микроскопическому изучению, что позволило разработать первую петрографическую классификацию. Из них наибольшим признанием пользуется до сих пор классификация изверженных пород, предложенная в 1898 русским учёным Ф. Ю. Левинсон-Лессингом. В начале 20 в. получили развитие теоретические исследования по петрографии, в частности по проблемам образования магматических горных по-

10

род, происхождения и дифференциации магмы, по изучению процессов метаморфизма; начиналось экспериментальное физико-химическое изучение силикатных систем. Конец 19 - начало 20 вв. знаменуется новым этапом в истории геологии. Переход капитализма в его новую империалистическую стадию вызвал расширение масштабов эксплуатации недр Земли и вовлёк в сферу мировых экономических связей новые, ранее не затронутые ими территории. Во всех ведущих странах мира возникают геологические службы, начинающие систематические геологосъёмочные работы. Новые обширные области охватываются геологическим исследованием, предваряя развитие в них горной промышленности. Растёт поток фактических данных и резко расширяется кругозор геологов, вводится подготовка специалистов-геологов. Эволюционные идеи прочно обосновываются в геологии, и в общих чертах воссоздаётся картина развития Земли и её поверхности. Большое значение для развития геологии в России сыграла организация в 1882 г. Геологического комитета, которым руководили А. П. Карпинский, Ф. Н. Чернышёв, К. И. Богданович и др. С деятельностью комитета связан существенный сдвиг в изучении региональной геологии России и в развитии геологической картографии. Большую роль в развитии геологической картографии сыграло начатое с момента организации Геологического комитета составление общей «десятивёрстной» карты Европейской России (масштаб 1:420 ООО). Во 2-й половине 19 в. появляются первые представления о существовании особо подвижных поясов земной коры - геосинклиналей (американские геологи Дж. Холл, Дж. Дана, французский геолог Э. Ог), которые противопоставляются устойчивым областям - платформам. Французский геолог М. Бертран и австрийский геолог Э. Зюсс в конце 19 в. для территории Европы выделили разновозрастные эпохи складчатости (каледонская, герцинская и альпийская); началось издание первого многотомного описания геологического строения всей планеты («Лик Земли» австрийского геолога Э. Зюсса). В 20 в. геология, как и всё естествознание в целом, развивается гораздо быстрее, чем ранее. За первыми широкими теоретическими обобщениями следуют новые, часто во многом их исправляющие или опровергающие. Крупным событием этого времени было открытие (1899-1903) французскими учёными П. Кюри и М. Склодовской-Кюри радиоактивного распада элементов, сопровождающегося самопроизвольным выделением тепла. Оно позволило разработать методику определения абсолютного возраста горных пород, а следовательно, и продолжительности многих геологических процессов. На этой основе в последующем получила развитие геология докембрия. С радиоактивным распадом в недрах Земли стали связывать наличие тепловой энергии планеты, а также активизацию тектонических движений и вулканизм, что привело к коренному пересмотру фундаментальных геологических концепций. В частности, были поколеблены основы контракционной гипотезы, а представления о первоначальном огненно-жидком состоянии Земли были заменены идеями о её образовании из скоплений холодных твёрдых частиц, которые нашли окончательное выражение в космогонической гипотезе О. Ю. Шмидта. Усовершенствуется также методика изучения веществ, состава горных пород (массспектрометрический, рентгеноструктурный и другие анализы) и строения земной коры. Серьёзное внимание обращается на развитие региональных геологических исследований, особенно на геологическую съёмку как основу для выявления минеральных богатств. Стратиграфические схемы, разработанные к началу 20 в. только для Европы и отчасти для Северной Америки, стали детализироваться и создаваться для всех остальных материков в связи с широким развёртыванием геологического картирования. Значительным событием в развитии стратиграфии было установление Н. С. Шатским (1945) новой, рифейской группы отложений, лежащей между протерозоем и палеозоем, и выделение соответствующего отрезка времени в истории Земли продолжительностью около 1 млрд лет. Рифейские отложения выделены на всех континентах, а их расчленение и сопоставление разрезов успешно осуществляется с помощью изучения строматолитов. В трудах советских (Д. В. Наливкина, В. В. Меннера, Б. С. Соколова, В. Н. Сакса и др.) и зарубежных (французского геолога М. Жииью,

11

Меннера, Б. С. Соколова, В. Н. Сакса и др.) и зарубежных (французского геолога М. Жинью, английского геолога В. Аркела, американских геологов Дж. Роджерса, У. К. Крумбейна и мн. др.) геологов была детально разработана стратиграфия палеозойских, мезозойских и кайнозойских отложений. В области тектоники для 20 в. характерны: разработка учения о движениях земной коры, в том числе о возможности горизонтальных перемещений крупных её блоков (эпейрофорез); разработка классификаций тектонических форм и теории геосинклиналей и платформ (в СССР - А. Д. Архангельский, М. М. Тетяев, Н. С. Шатский, В. В. Белоусов, М. В. Муратов, В. Е. Хаин; за рубежом - немецкие геологи X. Штилле и С. Н. Бубнов, швейцарец Э. Арган, американские геологи Р. Обуэн и М. Кей); установление их различных типов и стадий развития, а также переходных между геосинклиналями и платформами образований - краевых прогибов. Впервые выделены в 1946 г. (А. В. Пейве, Н. А. Штрейс), а затем детально исследованы глубинные разломы земной коры. Успехи теоретической тектоники, а также широкий размах глубокого бурения и геофизических исследований создали предпосылки для тектонического районирования - разделения территории материков на крупные структурные элементы с разной историей развития и, следовательно, с разными ассоциациями и рядами геологических формаций. Учение о формациях было оформлено в трудах Н. С. Шатского и Н. П. Хераскова, а затем для магматических формаций - в трудах Ю. А. Кузнецова. В 50-60-х гг. начали составляться тектонические карты СССР (Н. С. Шатский, 1953, 1956; Т. Н. Спижарский, 1966), Европы (Н. С. Шатский, А. А. Богданов и др., 1964), Евразии (А. Л. Яншин и др., 1966), Африки (Ю. А. Шубер, 1968), Северной Америки (Ф. Кинг, 1969), а также крупномасштабные тектонические карты отдельных областей и районов в целях выяснения главных закономерностей размещения полезных ископаемых. В СССР положено начало изучению новейших тектонических движений и созданию неотектоники (В. А. Обручев, Н. Н. Николаев, С. С. Шульц). В связи с разведкой и разработкой полезных ископаемых в осадочных толщах в качестве самостоятельной дисциплины выделились петрография осадочных пород, или литология, в развитии которой главная роль принадлежит советским учёным. С петрографией осадочных пород тесно связано учение о фациях, получившее наиболее глубокую разработку в трудах Д. В. Наливкина. Разработан ряд новых методов изучения веществ, состава горных пород (спектроскопический, рентгеноструктурный, термометрический анализы). В минералогии была оформлена современная кристаллохимическая теория конституции минералов (Н. В. Белов, В. С. Соболев и др.), достигнуты успехи в синтезе многих минералов (Д. С. Белянкин, Д. П. Григорьев), большая группа работ посвящена пегматитам (А. Н. Заварицкий, А. Е. Ферсман), физико-химическому анализу природных ассоциаций минералов (А. Г. Бетехтин, Д. С. Коржинский и др.). Успешно развивались: вулканология (В. И. Влодавец, Б. И. Пийп, Г. С. Горшков, американские геологи X. Уильяме, А. Ритман, французский геолог Г. Тазиев), гидрогеология и гидрогеохимия (Н. Ф. Погребов, Н. Н. Славянов, А. Н. Семихатов, Ф. П. Саваренский, Г. Н. Каменский, Н. И. Толстихин, И. К. Зайцев), геология четвертичных отложений (Г. Ф. Мирчинк. Я. С. Эделыптейн, С. А. Яковлев, В. И. Громов, А. И. Москвитин, Е. В. Шанцер, немецкий учёный П. Вольдштедт, американский геолог Р. Флинт, шведский геолог Г. Геер). На стыке геологии и химии в 20 в. обособилась наука «геохимия», принципы которой были сформулированы В. И. Вернадским и норвежским геохимиком В. М. Гольдшмидтом и развивались в СССР в трудах А. Е. Ферсмана и А. П. Виноградова. Выяснена огромная роль развития жизни на Земле как фактора, приведшего к образованию органогенных пород (коралловые рифы, каменные угли и др.), существенно изменившего состав атмосферы и гидросферы, а также непосредственно влиявшего на ход многих геологических процессов (например, выветривания). В связи с этим выделился особый раздел геохимии - биогеохимия, а для оболочки Земли, в которой протекают биологические процессы, В. И. Вернадским было предложено название биосферы. На стыке геологии и физики развилась геофизика. Появле-

12

ние и развитие геохимии и геофизики в огромной степени способствовало успехам геологических исследований, в практику которых с начала 20-х гг. прочно вошли геофизические и геохимические методы. В последнюю четверть века интенсивно развивается геология дна морей и океанов в целях промышленного освоения полезных ископаемых обширных пространств континентального шельфа. В исследованиях геологии морского дна широко применяются геофизические методы, а в последние годы и бурение со специально оборудованных судов. На территории СССР все отрасли геологии получили бурное развитие после Великой Октябрьской социалистической революции. За годы Советской власти страна покрыта геологической съёмкой масштаба 1:1 000 000, начатой по инициативе и под руководством А. П. Герасимова, а значительные её области - съёмками масштаба 1:200 000, тогда как до 1917 геологические карты, при этом значительно менее детальные, были составлены лишь для 10% площади России. В 1922 и 1925 гг. были изданы первые геологические карты Азиатской части СССР, в 1937 - первые геологические карты территории СССР в целом. Первая геологическая карта территории СССР без «белых пятен» (неисследованных областей) была издана в 1955 в масштабе 1: 2 500 000. Третье её издание (Д. В. Наливкин, А. П. Марковский, С. А. Музылев, Е. Т. Шаталов) вышло в 1965 г. Составлен ряд специальных карт - геоморфологических, четвертичных отложений, палеогеографических, палеотектонических, гидрогеологических, гидрогеохимических, магматических формаций, металлогенических, угленакопления, нефтегазоносности и др. Данные о геологическом строении СССР обобщены в трудах В. А. Обручева, А. Д. Архангельского, А. Н. Мазаровича, Д. В. Наливкина, а также в многотомных монографиях «Геология СССР», «Гидрогеология СССР», «Стратиграфия СССР» и др. В 1951-52 гг. было издано первое в СССР учебное пособие (автор А. Н. Мазарович) по курсу региональной геологии мира, дающее общую характеристику геологического строения всех материков земного шара. Большое значение имело также издание научнопопулярной литературы по геологии (В. А. Обручев, А. Е. Ферсман, В. А. Варсанофьева и др.). Работы по планированию и организации геологических исследований в СССР велись Министерством геологии СССР и министерствами союзных республик через территориальные геологические управления и геологические учреждения других министерств, связанных с разработкой минеральных ресурсов и строительством (см. Геологическая служба). Научную работу по геологии проводили около 80 научно-исследовательских институтов и лабораторий Министерства геологии и некоторых других министерств, АН СССР и АН союзных республик. В СССР издавался ряд периодических научных геологических журналов. Организация геологических исследований в международном масштабе и обсуждение важнейших проблем геологии осуществляется основанным в 1875 Международным геологическим конгрессом. В перерывах между сессиями конгресса межнациональными исследованиями руководит с 1967 г. Международный союз геологических наук. В настоящее время вопросами геологических исследований занимается Федеральное агентство по недропользованию, входящее в состав Министерства природных ресурсов РФ, которое организует: - государственное геологическое изучение недр; - экспертизу проектов геологического изучения недр; - проведение в установленном порядке геолого-экономической и стоимостной оценки месторождений полезных ископаемых и участков недр; - проведение в установленном порядке конкурсов и аукционов на право пользования недрами; - проведение государственной экспертизы информации о разведанных запасах полезных ископаемых, геологической, экономической информации о предоставляемых в пользование участках недр;

13

- отнесение запасов полезных ископаемых к кондиционным или некондиционным запасам, а также определение нормативов содержания полезных ископаемых, остающихся во вскрышных, вмещающих породах, в отвалах или в отходах горно-добывающего и перерабатывающего производства, по результатам технико-экономического обоснования эксплуатационных кондиций для подсчета разведанных запасов. Основные задачи геологии. Поскольку залежи полезных ископаемых на поверхности Земли в основном исчерпаны, одной из главных задач современной геологии является поиск и освоение невидимых с поверхности(«слепых», или «скрытых») месторождений. Поиски их могут производиться лишь с помощью геологических прогнозов, что требует усиленного развития всех направлений геологии. Для исследования глубинных зон Земли и их минеральных ресурсов необходимо изучение земной коры и верхней мантии геофизическими методами, изучение метаморфических и магматических образований, их состава, строения и условий образования как показателей состояния вещества и его преобразований в глубинных зонах Земли, бурение сверхглубоких скважин и исследование докембрийских толщ с позиций стратиграфии, тектоники, минералогии, петрографии и размещения в них полезных ископаемых. В связи с увеличением потребности в цветных и редких металлах и необходимостью расширения минерально-сырьевой базы возникла проблема использования ресурсов морей и океанов. Поэтому одной из актуальных задач геологии является изучение геологии дна морей и океанов. В последнее десятилетие начались работы по детальному изучению подземного тепла как возможного энергетического ресурса будущего. В ряде стран (Исландия, Италия, Япония, Новая Зеландия, в России на Камчатке) перегретый пар, выделяющийся из скважин, уже используется для отопления и получения электроэнергии. Важнейшей задачей геологии является дальнейшая разработка теории развития Земли, в частности, исследование эволюции внутренних и внешних геологических процессов, определяющих закономерности распространения минеральных ресурсов. В связи с успехами космических исследований одной из основных проблем геологии становится сравнительное изучение Земли и других планет ,

2. ПРОИСХОЖДЕНИЕ СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЫ И СВЕДЕНИЯ О ЗЕМЛЕ 2.1. Происхождение Солнечной системы 2.2. Форма, размер, масса, плотность и физические поля Земли 2.3. Внутреннее строение Земли и земной коры 2.1. Происхождение Солнечной системы Наша Земля - одна из девяти планет Солнечной системы, а Солнце - рядовая звезда желтый карлик, находящаяся в галактике Млечного Пути, одной из сотен миллионов галактик в наблюдаемой части Вселенной. Наблюдаемая Вселенная содержит лишь 1/9 вещества, из которого, согласно расчётам, должна быть образована масса Вселенной. В наблюдаемой форме Вселенная возникла 1 8 - 2 0 миллиардов лет назад. До этого всё её вещество находилось в условиях бесконечно больших температур и плотностей, которые современная физика не в состоянии описать. Существует несколько теорий происхождения Солнечной системы. Космогония наука о происхождении планет и Вселенной, насчитывает более двухсот теорий о происхождении звёзд, планет и Вселенной. Но, наиболее вероятными, считаются лишь несколько из них. Гипотеза Канта - Лапласа (1755-1797), согласно которой первичная Вселенная состояла из хаоса, твёрдых раскалённых частиц, получивших вращение согласно закону всемирного тяготения (Кант). Согласно Лапласу Солнечная система состояла из газовой раскалённой туманности, сразу получившей вращение. В 1948 г. О. Ю. Шмитд выдвинул теорию об образо-

14

манности, сразу получившей вращение. В 1948 г. О. Ю. Шмитд выдвинул теорию об образовании Солнечной системы из холодного облака межзвёздной материи. Согласно теории Амбарцумянца, примерно 5 миллиардов лет назад, под влиянием взрыва в звездной ассоциации нашей Галактики возникло большое сгущение холодной газопылевой материи, из которой под воздействием сжатия и ядерных реакций образовалось Солнце и зачатки планет Солнечной системы. Наиболее вероятной считается теория, предложенная В. И. Зубовым и Н. А. Кожиным (1996). Причиной образования планет нашей системы явился взрыв сверхновой звезды. Ударная волна от взрыва около 5 миллиардов лет назад сильно сжала газопылевую туманность. Концентрация материального вещества: (пыли, смеси газов, тяжелых металлов) оказалась столь велика, что это привело к началу термоядерного синтеза, росту температуры, давления, самогравитации в первичном Солнце и зарождению первичных планет (протопланет) [4]. 2.2. Форма, размер, масса, плотность и физические поля Земли Впервые вывод о шарообразной форме Земли за 250 лет до н. э. высказал древнегреческий учёный Эрастофен Киренский. Предположение о том, что Земля не является идеальным шаром, а сплюснута у полюсов, было высказано Исааком Ньютоном в 1680 году. Он назвал форму Земли эллипсоидом вращения. Это подтвердили работы директора Пулковской обсерватории В. Я. Струве. Дальнейшие исследования показали более сложную форму Земли, названную геоидом («землеподобный»). На форму Земли сильное влияние оказали горы и океанические впадины, разница высот которых составляет 20 км. Геоид - это воображаемая уровенная поверхность, которая характеризуется тем, что направление силы тяжести к ней везде перпендикулярно. Если мысленно подвести уровень поверхности воды в Мировом океане под континенты, то получится геоид (рис. 1). Масса и плотность. По данным геофизических исследований масса Земли составляет 5,98x1027т. Зная массу и размер Земли, определили её плотность, которая составляет 5,52 г/см3, а средняя плотность земной коры 2,8г/см3.Все горные породы имеют разную плотность. Плотность осадочных пород составляет 2,4 - 2,5, метаморфических - 2.7 - 2,8, а магматических - 2,9 - 3 г/см3 . С глубиной плотность возрастает и в центре Земли достигает 12,5 - 13 г/см3. Температура. Температура Земли на поверхности на 99,5% зависит от тепла, получаемого от Солнца, и на 0,5% от притока внутреннего тепла. Глубина пояса постоянных температур в различных районах Земли колеблется от 20 до 30 метров. Геотермическая ступень составляет в среднем 32 метра. То есть, через каждые 32 метра температура возрастает на 1 градус. Температура глубоких слоёв (от 100 до 400 км) Земли колеблется от 1250 до 1300 градусов, в верхней мантии 1600 °С. Источниками тепловой энергии Земли являются радиогенное тепло, химикоплотностная дифференциация вещества и приливное трение. Суммарный тепловой поток, проходящий через поверхность Земли, составляет 4,2-4,5x10 20 эрг/с. Электрическое поле Земли можно сравнить с конденсатором, отрицательный заряд которого находится в верхних слоях Земли, а положительный в верхних слоях атмосферы. Напряжённость электрического поля изменяется от 130 В/м в средних широтах до 70 В/м у полюсов. Оно изменяется по временам года и суток и зависит от активности Солнца, атмосферных явлений, магнитного поля Земли. Магнитное поле Земли играет важную роль в жизни планеты. Оно предохраняет Землю от магнитных солнечных бурь. Пространство, в котором проявляется напряженность магнитного поля, называется магнитосферой. Магнитность Земли колеблется от 0,6-0,7 эрстэд у магнитных полюсов до 0,25-0,42 эрстэд у экватора. Магнитное поле Земли имеет полюса: северный и южный, но со временем оно меняет- свое положение, как бы блуждает по

15

Земле. В настоящее время северный магнитный полюс располагается вблизи южного географического полюса, а южный магнитный полюс - вблизи северного географического полюса. Гравитационное поле Земли выражается в распределении силы тяжести в Земле и на её поверхности. Все тела во Вселенной взаимно притягиваются. Сила притяжения, или сила тяжести, измеряется ускорением свободно падающего тела. Средняя величина силы тяжести на земной поверхности равна 982 см/с2 (при 983 см/с2 на полюсе и 978 см/с2 на экваторе). Сила тяжести на Земле зависит от многих причин. На неё влияет форма земной поверхности, состав пород, высота над уровнем моря и т. д. Рис. 1. Форма геоида 2.3. Внутреннее строение Земли Внутреннее строение Земли изучается различными методами и способами. Приповерхностные слои изучаются геологическими методами, основанными на изучении естественных обнажений горных пород, разрезов шахт и рудников кернов буровых скважин, до глубины около 12 км (Кольская скважина). И до 50 - 100 км, - по продуктам извержений вулканов в вулканических областях. Строение более глубоких слоев изучается геофизическими методами: сейсмическим, гравиметрическим, магнитометрическим и др. Одним из важнейших методов является сейсмический метод, основанный на изучении естественных и искусственных землетрясений. Очаги землетрясений располагаются на различной глубине, от приповерхностных-10 км, до глубоких-700 км. Сейсмические волны, прохода через земные слои в различных направлениях, дают представление об их строении. Существуют два главных типа сейсмических волн: быстрые продольные Р-волны и более медленные поперечные S-волны. Р-волны вызывают сжатие и растяжение горных пород (смещение частиц среды вдоль направления волны), и распространяются в твёрдых и жидких телах земных недр. Поперечные S-волны распространяются только в твёрдых телах и вызывают колебания горных пород под прямым углом к направлению распространения волны. Кроме того, выделяют поверхностные L-волны, отличающиеся сложными синусоидальными колебаниями вдоль или около земной поверхности [3]. Прохождение волн регистрируется специальными приборами - сейсмографами, на сейсмических станциях. Это позволяет судить о скорости распространения сейсмических волн, поскольку на разных глубинах волны распространяются с разной скоростью, кроме того, их скорость зависит от упругости и плотности горных пород. Изменение скорости сейсмических волн, отражённые и преломлённые волны позволяют судить о неоднородности Земли, о состоянии вещества, слагающего разные слои. На основании скорости распространения волн Землю разделили на несколько зон, дав им буквенные обозначения в усреднённых интервалах глубин. Выделяют три главные области Земли:

16

1. Земная кора (слой А) - верхняя оболочка Земли, мощность которой изменяется от 6 - 7 км под глубокими частями океанов до 30 - 40 км под равнинными платформенными территориями континентов и до 50 - 70 км под горными образованиями. 2. Мантия Земли, распространяется до глубин 2900 км. В ее пределах выделяют верхнюю мантию (слой В) - до глубины 400 км, среднюю мантию (слой С) до глубины 800 1000 км, нижнюю мантию (слой D1) до глубины 2700 км с переходным слоем D от 2700 до 2900 км 3. Ядро Земли, в котором выделяют внешнее ядро (слой Е) с глубиной от 2900 до 4980 км, с переходной оболочкой (слой F) от 4980 до 5120 км и внутреннее ядро - слой G до 6970 км (рис. 2).

Рис.2. Внутреннее строение Земли Строение земной коры В строении земной коры принимают участие все типы горных пород - магматические, осадочные и метаморфические, залегающие выше границы Мохоровичича. На континентах и под океанами существуют как устойчивые, так и подвижные участки земной коры. На континентах к устойчивым участкам относятся равнинные пространства - платформы, в пределах которых размещаются наиболее устойчивые участки - щиты. К подвижным участкам относятся молодые горные сооружения Альпы, Кавказ, Гималаи. Материковые структуры в ряде случаев продолжатся в океане, образуя подводную окраину материков, состоящую из шельфа глубиной до 200 м, континентального склона с подножьем до глубины 2500 - 3000 м. В океанах так же выделяют стабильные области (океанские платформы - абиссальные равнины глубиной 4- 6 км) и подвижные пояса (срединно-океанские хребты) активные окраины Тихого океана и глубоководные желоба. В настоящее время выделяют два основных типа земной коры: континентальный и океанский, резко отличающиеся строением и мощностью, и два переходных: субконтинентальные и субокеанский.

17

Мощность континентальной земной коры изменяется от 30 - 40 км в пределах платформ до 55 - 7 0 км в молодых горных сооружениях. Континентальная кора состоит из трёх слоев. Первый - самый верхний - представлен осадочными горными породами, мощностью до 5 (10) км в пределах платформ, 15 - 20 км в тектонических прогибах горных сооружений. Скорость прохождения продольных сейсмических волн 5 км/с. Второй - гранитный слой - на 50% сложен гранитами, на 40% гнейсами и другими метаморфизированными породами. Его мощность составляет 1 5 - 2 0 , иногда до 25 км. Скорость сейсмических волн 5,5 -6 км/с. Третий, нижний, слой называется «базальтовым». По среднему химическому составу и скорости прохождения сейсмических волн он близок к базальтам. Его мощность колеблется от 15 до 35 км, а скорость прохождения сейсмических волн составляет 6,5 -6,7 км/с. По современным данным океанская земная кора имеет трёхслойное строение при средней мощность 6 -7 км. 1. Первый верхний слой океанской коры - осадочный, состоит преимущественно из различных осадков, находящихся в рыхлом состоянии.. Его мощность составляет от нескольких сот до одного километра. Скорость распространения сейсмических волн составляет 2 - 2,5 км/с. 2. Второй океанский слой сложен преимущественно базальтами с прослоями карбонатных и кремнистых пород. Мощность его составляет от 1 до 3 км. Скорость распространения сейсмических волн 3,5- 4,5 км/с. 3. Третий нижний слой океанской коры предположительно сложен основными магматическими породами типа габро с подчинёнными серпентинитами. Его мощность составляет от 3,5 до 5 км, а скорость прохождения сейсмических волн колеблется от 6,3 до 7,4 км/с. Субконтинентальный тип земной коры по своему строению аналогичен континентальному, но выделяется в связи с нечёткой границей распространения сейсмических волн. Этот тип коры обычно связывают с островными дугами и окраинами материков. Он отличается высокой тектонической и магматической активностью. Субокеанский тип земной коры приурочен к котловинным частям окраинных и внутриконтинентальных морей. По строению этот тип близок к океанскому, но отличается от него повышенной мощностью (4 - 10 и более км) осадочного слоя, располагающегося на третьем океанском слое.

3. ВЕЩЕСТВЕННЫЙ СОСТАВ ЗЕМНОЙ КОРЫ 3.1. Химический состав земной коры 3.2. Минералы и их образование минералов 3.3. Физические свойства минералов 3.4. Образование минералов 3.5. Классификация минералов 3.6. Горные породы 3.1. Химический состав земной коры Химический состав геосфер Земли, существенно отличается. Внутреннее ядро, составляющее 1,7% массы Земли, состоит, вероятно, на 10% из никеля и на 90% из железа, внешнее ядро - 30% массы - представлено смесью железа и серы, в которой на серу приходится 12% и около 2% никеля с примесью окислов магния. В составе мантии Земли преобладают кислород, кремний и алюминий, в меньшем количестве магний и железо. В целом она представлена пиролитом - сложным комплексом пород ультраосновного состава. Химический состав верхней и нижней мантии почти одинаковый. Наиболее полно изучен состав земной коры. На долю кислорода, кремния и алюминия

18

приходится 84,5%, вторую группу распространённых элементов составляют железо, кальций, натрий, фтор, магний - 14,48%. На остальные элементы приходится 0,8% массы земной коры. Сравнительный анализ химического состава земной коры, мантии и ядра показывает, что в земной коре более высокое содержание кислорода, кремния, алюминия, калия, натрия, кальция и низкое железа и магния, никеля хрома и кобальта [4]. Геологические процессы, происходящие внутри Земли, такие как перемешивание расплавленной магмы с образовавшимися ранее горными породами, разделение магмы и многие другие, а также процессы, действующие на поверхности Земли, приводят к образованию разнообразных минералов, горных пород и полезных ископаемых 3.2. Форма минералов и кристаллов Минералами называются природные химические элементы, возникшие в результате физико-химических процессов, происходящих на Земле. В земной коре минералы находятся преимущественно в кристаллическом состоянии, которое выражается в их геометрически правильной многогранной форме. Свойства кристаллических веществ обусловлены как их составом, так и внутренним строением, т. е. кристаллической структурой. Форма. Минералы, как правило, имеют кристаллическую форму. В ней различают вершину, ребро и грань (рис. 3). Формы минералов весьма разнообразны и всё их многообразие подразделяется на семь крупных групп, которые называются сингониями («син» греч. сходно, «гония» - угол) (рис. 4). Рис.З. Кристалл алмаза : а - вершины; б - ребра; в - грани

Рис. 4. Формы кристаллов и кристаллических сингоний

19

В каждом кристалле, слагающие его частицы располагаются в пространстве правильными рядами, сетками и решетками. В соответствии с этим в кристаллах выделяют ось симметрии, плоскость симметрии и центр симметрии (рис.5).

Рис. 5. Симметрия кристаллов: 1 - центр симметрии; 2- плоскость симметрии; 3 - ось симметрии 3.3. Физические свойства минералов Внутренняя структура минералов и устойчивый химический состав обусловливают их физические свойства. К наиболее распространённым относятся: твёрдость, плотность, цвет, блеск, спайность, хрупкость, цвет черты, магнитность, вкус и т. д. Твёрдость. Под твёрдостью понимают способность минералов противостоять механическому воздействию. Твёрдость минералов определяют по шкале Мооса (табл. 1). Таблица 1 Твёрдость 1 2 3 4 5

Шкала твёрдости Минерал Твёрдость Тальк 6 Гипс 7 Кальцит 8 Флюорит 9 Апатит 10

Минерал Полевой шпат Кварц Топаз Корунд Алмаз

Цвет минералов определяется способностью минералов поглощать ту или иную часть спектра. Но этот признак относительный, так как многие минералы окрашены одинаково. Поэтому этим признаком можно пользоваться только в сочетании с другими. Цвет черты. Под этим признаком понимают цвет черты, оставляемой минералом, если провести им по фарфоровой пластине. Для некоторых минералов черта является характерным признаком. Например, гематит визуально трудно отличить от магнетита, но гематит оставляет черту вишневого цвета, а магнетит - чёрного. Блеск обусловлен способностью минералов, отражать свет. По характеру блеска минералы делятся на две основные группы: минералы с металлическим блеском и минералы с неметаллическим блеском. Группа минералов с металлическим блеском малочисленна. Они представлены, прежде всего, рудами металлов (галенит, пирит, халькопирит и др.). Около 70% минералов обладают неметаллическим блеском. Различают несколько видов неметаллического блеска: алмазный (алмаз, сфалерит и др.); стеклянный блеск (кварц, кальцит, полевой шпат и др.); жирный блеск (сера, нефелин и др.); шелковистый блеск (асбест, халцедон и др.); полуметаллический блеск (графит, гематит); перламутровый блеск (тальк). Прозрачность - свойство обратной блеску, то есть это способность минералов пропускать свет. Многие минералы прозрачны. Кварц, гипс, алмаз. К непрозрачным минералам относятся: магнетит, хромит, галенит, золото и др. Спайность - способность минералов при ударе раскалываться по определённым плоскостям. Различают несколько видов спайности: весьма совершенная, совершенная, несовершенная. В первом случае минералы легко раскалываются на тонкие листочки и пластин-

20

ки (тальк, мусковит, гипс). Во втором - минералы раскалываются по нескольким направлениям (кальцит, галит, галенит). В третьем случае минералы при ударе распадаются на обломки с неровными поверхностями или вообще не образует поверхностей (апатит халькопирит, кварц). Излом - вид поверхности, получаемый при ударе не по плоскости спайности. Все минералы отличаются по виду излома: раковистый - напоминает строение раковины (кварц, опал), занозистый - имеет занозистое строение (асбест, роговая обманка), при зернистом изломе поверхность выглядит в виде зерен (ангидрит, галит). Самородные элементы имеют крючковатый излом (золото, серебро, медь). Плотность определяется визуально (органолептически) путём взвешивания на ладони. По этому принципу все минералы делятся на лёгкие (плотность от 1 до 3 г/см3 (гипс, кварц)), средние минералы имеют плотность от 3 до 4 г/см3 (апатит, роговая обманка), тяжёлые минералы имеют плотность более 4 г/см3 (галенит, пирит). Магнитность проявляется в способности минералов отклонять стрелку компаса (магнетит). Двойное лучепреломление наблюдается у прозрачной разновидности кальцита. По вкусу можно различить внешне похожие минералы галит (он солёный) от сильвина (он горький). Минералы, содержащие карбонаты, определяются реакцией с 5%- й соляной кислотой. Жирность органолептически определяется у таких минералов, как тальк, сера, молебденит и др. Важным диагностическим признаком является штриховатость на гранях минералов. Например, кристаллы кварца имеют штриховку, перпендикулярную вытянутым граням, а у турмалина она ориентирована вдоль длинной стороны кристалла. Морфологические признаки. Внешняя форма минералов может быть выражена кристаллами, большими многогранниками либо небольшими зёрнами. Хорошо огранённые кристаллы в природных условиях встречаются сравнительно редко, обычно они принимают неправильные очертания. Кроме единичных форм кристаллов встречаются их скопления: друзы (сростки кристаллов на стенках трещин и пустот), конкреции (шарообразные стяжения, желваки), жеоды (заполненные округлые полости), дендриты (тонкие кристаллы, подобные веткам растений). Часто в горных породах встречаются примазки, налёты и выцветы минералов. Размеры отдельных кристаллов могут колебаться от нескольких метров (полевые шпаты, кварц) до частиц менее 1 мкм, которые можно рассмотреть только с помощью электронного микроскопа [7]. 3.4. Образование минералов Минералами называют однородные по составу и строению вещества, образовавшиеся в результате природных физико-химических процессов и являющиеся составными частями горных пород и полезных ископаемых. При рассмотрении природы образования минералов раскрывается генезис горных пород, составляющими которых они являются. Одни минералы образуются внутри Земли (эндогенные процессы минералообразования) и на её поверхности (экзогенные процессы минералообразования), в морях и океанах. Эндогенные процессы. К эндогенным процессам минералообразования, протекающим в недрах Земли, относятся: магматический, пегматитовый, пневматолитовый, гидротермальный и метаморфический. При магматическом процессе образование минералов происходит непосредственно из расплавленной магмы при её остывании на глубине или при её движении к поверхности Земли при излиянии вулканов. При медленном остывании магмы из неё в первую очередь

21

выделяются плагиоклазы, пироксены, позже слюды, полевые шпаты и в последнюю очередь кварц и химические элементы. В последнюю стадию остывания силикатной магмы наблюдается пегматитовый процесс. При этом силикатный расплав, обогащенный соединениями элементов, внедряется в трещины, линзы и полости и по мере остывания кристаллизуется, образуя крупные пегматитовые тела. Пегматит - источник многочисленных минералов: плагиоклазов, кварца, турмалина берилла, топаза и многих других. Пневматолитовый процесс возникает при кристаллизации расплава, насыщенного летучими компонентами, в условиях пониженного внешнего давления. Из газов и паров воды осаждаются самородная сера, вольфрам, молибден, висмут и др. Вместе с горячими водными растворами из магмы выделяются многие химические элементы. Процесс кристаллизации минералов при остывании горячего водного раствора носит название гидротермального. Таким путём образовались кварц, галенит, халькопирит и многие другие. Экзогенные процессы. В поверхностной зоне земной коры, в гидросфере и на поверхности Земли постоянно происходит разрушение горных пород и минералов и образование новых. Процессы образования новых минералов в поверхностных условиях получили название экзогенных. В этих процессах самую активную роль играют энергия солнца, ветра и воды. Минералы, образовавшиеся на экзогенном этапе, подразделяются на минералы осадочного генезиса, химического и органического. Осадочные минералы формируется в период осадконакопления и изменения осадка, минералы химического генезиса выделяются из перенасыщенного водного раствора в основном под воздействием энергии солнца (галит, ангидрит). Органические или биогенные образуются с участием живых организмов (самородная сера, фосфориты и др.). Метаморфические процессы заключаются в изменении уже существующих минералов под действием температуры и давления в земной коре. Возникающие при этом минералы называются метаморфогенными. На небольших глубинах возникают хлорит, тальк, глубже 10-12 км минералы сильно разогреваются и приобретают свойства текучести, в таких условиях образуются биотит, мусковит, гранат, графит и др. В ходе этих процессов минералы приобретают ряд свойств. Изоморфизм - это свойство элементов замещать друг друга в кристаллических решётках минералов, не нарушая их строения. Изоморфизм имеет практическое значение. Например, сфалерит является единственным минералом для получения индия и кадмия. Полиморфизм способность двух или нескольких веществ одинакового состава кристаллизоваться в разных формах (изменение кристаллической решётки под действием температуры и давления), например алмаз и графит. Состав у этих минералов одинаковый - углерод, а кристаллизуются они в разные структуры, у алмаза - кубическая, у графита - гексагональная. Устойчивые разности одного и того же кристалла в определённых физикохимических условиях называются модификациями (у серы - 3, у кварца - 9). Процесс замещения одного минерала другим при сохранении внешней формы замещаемых кристаллов называется псевдоморфизмом. 3.5. Классификация минералов Минералы классифицируются по нескольким признакам, но наиболее распространённой является классификация по химическому составу. Хотя химический состав служил основой классификации минералов с середины 19 в., минералоги не всегда придерживались единого мнения о том, каким должен быть порядок расположения в ней минералов. Согласно одному из методов построения классификации, минералы группировали по одинаковому главному металлу или катиону. При этом минералы железа попадали в одну группу, минералы свинца - в другую, минералы цинка - в третью и т. д. Однако по мере развития науки выяснилось, что минералы, содержащие один и тот же неметалл (анион или анионную группу), имеют сходные свойства и похожи между собой го-

22

раздо больше, чем минералы с общим металлом. К тому же минералы с общим анионом встречаются в одинаковой геологической обстановке и имеют близкое происхождение. В результате в современной систематике (табл. 2) минералы объединяются в классы по признаку общего аниона или анионной группы. Единственное исключение составляют самородные элементы, которые встречаются в природе сами по себе, не образуя соединений с другими элементами. Химические классы подразделяются на подклассы (по химизму и структурному мотиву), которые, в свою очередь, разбиваются на семейства и группы (по структурному типу). Отдельные минеральные виды, входящие в состав группы, могут образовывать ряды, а один минеральный вид может иметь несколько разновидностей. По химическому составу и внутреннему строению минералы подразделяются на 10 классов (табл. 2). Таблица 2 Класс 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Классификация минералов по химическому составу Наименование Характерные представители Силикаты Ортоклаз K[AlSi203] Карбонаты Кальцит С а С 0 3 Оксиды К в а р ц SiО 2 Гидроксиды Опал S i 0 3 . nH2О Сульфиды П и р и т FeS 2 Сульфаты Гипс CaSО4 . 2Н2О Галоиды Галит NaCl Фосфаты А п а т и т Ca 5 (FeCl) [РО 4 ] Вольфроматы Вольфрамит (FeMn)WО4 Самородные элементы Алмаз С

К наиболее распространённым классам минералов относятся классы: самородных элементов, сульфидов, галоидов, окислов и гидроокислов, карбонатов, сульфатов, фосфатов и силикатов. Класс силикатово Наиболее многочисленный класс (до 800 минералов) слагающих 90% массы земной коры. Минералы этого класса широко представлены в земной коре (78%). Они образуются преимущественно в эндогенных условиях и связаны с магматическими и метаморфическими процессами. Многие из них являются породообразующими для магматических и метаморфических пород, реже осадочных. Силикаты характеризуются сложным химическим составом и внутренним строением. В основе их структуры лежит кремнекислородный тетраэдр [SiО4] , в центре которого лежит ион кремния, а в вершинах ионы кислорода. Самыми распространёнными среди силикатов являются полевые шпаты, которые подразделяются на калиево-натриевые (ортоклаз) и известково-натриевые, или плагиоклазы (альбит, Лабрадор, анортит). В составе силикатов большое практическое значение имеет группа глинистых минералов - каолинит, гидрослюды и монтмориллонит. Они во многом определяют инженерногеологические особенности глинистых пород [4]. Класс карбонатов (кальцит - СаСО3, доломит - CaMg(CО3)2, сидерит - FeSО3 и др.). В него входит около 80 минералов, среди которых наиболее известен кальцит, входящий в состав таких горных пород, как известняк и мрамор. Карбонаты растворяются в воде и вызывают развитие опасных геологических процессов [7]. Класс объединяет минералы, для которых характерна реакция с соляной кислотой. Интенсивность реакции определяет минералы карбонаты, близкие по многим свойствам. Они часто светлоокрашены со стеклянным блеском, совершенной спайностью. Образование карбонатов связано главным образом с по-

23

верхностными химическими и биохимическими процессами, а также с метаморфическими и гидротермальными. Кальцит, или известковый шпат, СаСОз - один из наиболее распространённых в земной коре минералов, участвующих в строении как осадочных, так и метаморфических пород. Встречается в виде кристаллических и скрытокристаллических агрегатов различной плотности. Цвет от бесцветного до чёрного, блеск стеклянный, прозрачный или просвечивающий. Применяется в строительстве, металлургической и химической промышленностях, оптике, как поделочный камень [4]. Класс оксидов и гидроксидов. По количеству входящих в него минералов занимает одно из первых мест. На его долю приходится 17% всей массы земной коры, их них 12,5% составляют оксиды кремния и 3,9% оксиды железа. Образуются как в эндогенных, так и в экзогенных условиях. Кварц SiО2 - широко распространенный в земной коре породообразующий минерал. Его основой является кремнекислородный тетраэдр, в вершинах которого располагаются ионы кислорода, а в центре ион кремния. Встречается в виде зернистых агрегатов, образует кристаллы и их сростки. Цвет разнообразный: белый, серый. Встречаются окрашенные разности. По окраске выделяют разновидности кварца: горный хрусталь - бесцветный; дымчатый - серо-дымчатый, бурый; аметист - фиолетовый. Спайность весьма несовершенная. Образуется при выделении магмы, выпадает из горячих растворов и паров. Химически устойчив при любых условиях. Халцедон SiО2 - скрытно кристаллический минерал. Образует плотные натечные массы. Цвет различный (красный или оранжевый - сердолик, полосатый - опал). Блеск восковой, матовый. Образуется при гидротермальных процессах, сопровождающих вулканическую деятельность, и в экзогенных условиях. Используется в химической, стекольной промышленностях, строительстве, оптике, радиотехнике. Опал SiО2H2О - аморфный минерал. Содержание воды достигает 1-5% иногда 34%. Образует плотные часто натечные массы. Слагает осадочные породы органогенного происхождения. Бесцветный, белый, серый окрашенный; блеск стеклянный. Образуется при выветривании силикатов, в результате жизнедеятельности некоторых организмов, выпадает из горячих растворов. Используется в строительстве и ювелирном деле. Происхождение минералов класса сульфидов связано в основном с горячеводными (гидротермальными) растворами. К классу сульфидов относятся минералы - руды металлов. В этом классе насчитывается около 200 минералов, представляющих собой соединения различных элементов с серой. Галенит, или свинцовый блеск, Pb S, встречаются в виде кристаллических агрегатов, их сростков и отдельных агрегатов. Сингония кубическая. Цвет свинцово-серый, черта сероваточёрная, блестящая; блеск металлический непрозрачный; спайность совершенная. Сфалерит, или цинковая обманка, ZnS - встречается в виде кристаллических агрегатов, иногда сростков. Сингония кубическая. Цвет бурый, реже бесцветный; черта жёлтая, бурая; блеск алмазный, металловидный; спайность совершенная. Пирит FeS2. Образует агрегаты разной зернистости. Цвет золотисто-жёлтый; черта чёрная, зеленовато-чёрная; блеск металлический; спайность весьма несовершенная. Используется для изготовления серной кислоты [3]. Класс сульфатов (гипс CaS0 4 . 2 Н 2 О , ангидрит CaSО4, барит BaSО4) представляет собой соли серной кислоты, типичные минералы осадочных горных пород. Представители этого класса насчитывают до 260 минералов. Их характерной особенностью является способность растворяться в воде и вызывать (как и в карбонатах) развитие карстовых процессов [7]. Минералы этого класса осаждаются в поверхностных водоёмах, образуются при окислении сульфидов и серы в зонах выветривания, реже связаны с вулканической деятельностью [3]. Класс галоидных соединений. К нему относятся минералы, представляющие соли фтористо-, бромисто-, йодисто-, хлористоводородных кислот. Наиболее распространёнными 24

являются хлориды, образующиеся при испарении вод поверхностных бассейнов. Иногда при извержении вулканов. Галит NaCl - образует плотные кристаллические агрегаты, реже кристаллы кубической формы. Бесцветный или белый, часто окрашен в различные светлые цвета; блеск стеклянный; спайность совершенная. Гигроскопичен, солёный на вкус. Используется в пищевой промышленности, в химической для получения хлора, натрия и их производных. Сильвин КСl - по происхождению и по физическим свойствам близок к галиту, с которым часто образует единые агрегаты. Отличительным признаком является горько-солёный вкус. Используется в химической промышленности для получения калийных удобрений. Образование фторидов связано в основном с гидротермальными, магматическими и пневматолитовыми процессами. В экзогенных условиях образуются редко. Флюорит CaF2 встречается в виде зернистых скоплений, отдельных кристаллов и их сростков. Сингония кубическая; цвет разнообразный, часто меняется от бесцветного к жёлтому, зелёному, фиолетовому, голубому; блеск стеклянный; спайность совершенная. Используется в металлургической, химической, керамической промышленности, в оптике. Многие минералы этого класса растворимы в воде и придают ей повышенную минерализацию. Класс фосфатов. Представлен большим количеством минералов (до 300), но содержание их в земной коре не превышает 1%. Наиболее распространённым минералом является апатит Са5(С1,ОН, F)[PO4]. Встречается в виде кристаллических агрегатов и отдельных кристаллов. Цвет бледно-зелёный и зеленовато-голубой, блеск стеклянный, жирный, спайность не совершенная. Происхождение магматическое. Применяется в химической промышленности и для производства удобрений. В поверхностных условиях образуется скрытокристаллический минерал того же состава - фосфорит. Цвет серый до тёмно-бурого. Образуется в морских бассейнах в результате жизнедеятельности и последующей переработки организмов. Минералы класса фольфраматов (вольфрамит - (FeMn)W04 и др.) не имеют породообразующего значения и в горных породах встречается крайне редко [7]. Класс самородных элементов. В этот класс входит около 50 минералов. Но встречаются они редко, их масса в земной коре не превышает 0,1% [7]. Минералы этих классов не являются породообразующими, однако многие из них являются полезными ископаемыми. К наиболее распространённым минералам этого класса относятся сера S. Образуется в процессе поднятия (возгонки) паров при извержении вулканов, в экзогенных условиях при трансформации минералов класса сульфидов и сульфатов, а также биогенным путём. Используется в химической промышленности для производства серной кислоты, в сельском хозяйстве и других отраслях. Образование графита (С) связано в основном с процессами метаморфизма. Графит широко применяется в металлургии, для производства электродов и т. д. К этому же классу относятся такие ценные минералы, как алмаз, золото, платина. 3.6. Горные породы Горные породы представляют естественные минеральные агрегаты, образующиеся в земной коре или на её поверхности в ходе различных геологических процессов. Основную массу горных пород слагают породообразующие минералы, состав и строение которых отражают условия образования пород. Кроме этих минералов в породах могут присутствовать и другие более редкие минералы. Название «горные породы» — условное и распространяется на все породы земной горы, независимо от места их нахождения (горы, равнины и т. д.). В настоящее время известно более 1000 видов различных горных пород. Состав, строение и условия залегания горных пород изучает наука петрография [7]. В основу классификации горных пород положен генетический признак. По происхождению выделяют:

25

- магматические, или изверженные, горные породы, связанные с застыванием в различных условиях силикатного расплава магмы и лавы: - осадочные горные породы, образующиеся на поверхности в результате деятельности различных экзогенных факторов; - метаморфические горные породы, возникающие при переработке магматических, осадочных, а также ранее образованных метаморфических пород в глубинных условиях при воздействии высоких температур и давления, а также различных жидких и газообразных веществ, поднимающихся с глубины. Перечисленные типы делятся на группы по условиям их залегания в земной коре (рис.

Рис. 6. Классификация горных пород по происхождению и условиям залегания в земной коре [7] С поверхности Земля на 75% сложена осадочными горными породами и на 25% магматическими и метаморфическими. Основную массу земной коры составляют магматические горные породы (около 95% её массы). Если горная порода представляет агрегат одного минерала, она называется мономинеральной. К таким породам относятся мраморы, кварциты. Если в породу входят несколько минералов она называется полиминеральной. В качестве примера можно назвать граниты. Строение горных пород характеризуется структурой и текстурой. Структура определяется состоянием минерального вещества, слагающего породу (кристаллическое, аморфное, обломочное), размером и формой кристаллических зёрен или обломков, входящих в её состав, их взаимоотношениями. Если порода состоит целиком из кристаллических зёрен, говорят о полнокристаллической структуре. При резком преобладании нераскристаллизовавшейся массы выделяют стекловатую или аморфную структуру. Если в стекловатую массу вкраплены кристаллические зёрна, структуру называют порфировой. Если крупные кристаллические зерна вкраплены в более мелкую кристаллическую массу, структура называется порфировидной. Когда порода состоит, из каких-либо обломков, структуру называют обломочной. Кристаллическая и обломочная структура подразделяется по величине зёрен. Среди кристаллических зёрен выделяют крупнозернистую - диаметр зёрен более 5 мм, среднезернистую 5 - 2 мм, мелкозернистую с диаметром зерен менее 2 мм. В тех случаях, когда порода состоит из очень мелких, неразличимых невооружённым глазом зёрен, её структуру называют афанитовой, или скрытокристаллической.

26

Под текстурой понимают сложение породы, т. е. порядок расположение в пространстве слагающих её частиц. Выделяют плотную и пористую текстуры, однородную или массивную и ориентированную (слоистую, сланцеватую и др.) [3]. 1. Магматические горные породы Магма представляет собой огненно-жидкий силикатный расплав, образующийся в глубинных зонах Земли В её состав входят SiО 2 , А12О3, Fe2О3, СаО и другие компоненты, водные растворы, пары воды и газы. Магматические горные породы наряду с метаморфическими породами слагают основную массу земной коры, но на современной поверхности материков их распространение сравнительно невелико. В земной коре они образуют тела разнообразной формы и размера, так называемые структурные формы, состав и строение которых зависят от химического состава исходной для данной породы магмы и условий её застывания. В основе классификации магматических пород лежит их химический состав. Прежде всего учитывается содержание оксида кремния, по которому все магматические породы делятся на четыре класса кислотности: ультракислые породы содержат более 75% Si0 2 , если от 75 до 65% - порода считается кислой, от 65 до 55% - средней, от 55 до 40% - основной, менее 40% - ультраосновной [4]. В зависимости от условий, в которых происходило застывание магмы, магматические породы делятся на глубинные породы, или интрузивные, образовавшиеся при застывании магмы на глубине, и излившиеся породы, или эффузивные, образовавшиеся при застывании магмы, излившейся на поверхность. Кроме излившихся пород к вулканическим относятся пирокластические породы, представляющие скопления выброшенного при извержениях и осевшего на поверхности материала - куски застывшей в воздухе лавы, обломки минералов и пород. В интрузивных породах выделяют ряд разновидностей в зависимости от глубины застывания магмы, формы и размера образовавшихся тел, а также жильные породы, связанные с застыванием магмы в трещинах. Интрузивные породы обычно залегают в виде батолитов - огромные, до многих сотен квадратных километров, магматические образования; лакколитов - тела размером от 0,2 до нескольких километров, раздвигающие и поднимающие вмещающие породы в виде свода; штоков - магматические тела, уходящие в недра Земли в виде гигантских каменных столбов. Структура глубинных пород (гранит, сиенит, габбро) всегда полнокристаллическая. В зависимости от величины зёрен минералов различают породы крупнозернистые (> 5 мм), среднезернистые 1 - 5 мм и мелкозернистые(< 1 мм) [7]. Чаще выделяют следующие виды структур: порфировидная - в которой основная масса кристаллов имеет незначительные размеры, а среди них расположены более крупные кристаллы; стекловатая (афанитовая) характерна породам, образовавшимся при остывании лавы, вышедшей на поверхность Земли; порфировая структура - на фоне мелкозернистых кристаллов или стекловатой массы наблюдаются отдельные включения крупных зёрен, так называемые порфировые вкрапления; равномернозернистая - кристаллы, входящие в породу имеют примерно одинаковые размеры. Текстура магматических пород представлена массивной, сланцеватой, миндалевидной, флюидальной и другими видами. Массивная, или сплошная, текстура характерна для пород, образовавшихся на большой глубине, зёрна минералов в них расположены в беспорядке, но плотно прилегают друг к другу. Сланцеватая текстура характерна для магматических пород, сложенных тонкими пластинками. Миндалевидную текстуру имеют породы, в которых присутствуют включения овальной формы. Включения заполнены минералами, отличающимися от основной породы. Флюидалъная текстура встречается у излившихся пород. Излившаяся на поверхность лава попадает в иные условия температуры и давления. К излившимся породам относятся базальт, диабаз, липарит, вулканический туф и др. Обра27

зуются они при остывании лавы, т. е. магмы, излившейся на поверхность земли в процессе вулканических извержений или трещинных излияний. Температура расплавленной лавы достигает 1100-1200 °С. Быстро остывая на поверхности земли, она не успевает кристаллизоваться, теряет содержащиеся в ней газы и застывает в довольно однообразных формах: 1) вулканические купола - затвердевшая магма при излиянии на поверхность; 2) потоки - вытянутые в одном направлении магматические тела длиной до 10 км; 3) покровы - текучие лавы, распространившиеся во все направления во время вулканических извержений. Быстрое остывание в условиях низкого давления способствует образованию у излившихся пород следующих структур: скрытокристаллической, при которой отдельные минералы видны только под микроскопом, полукристаллических и стекловатых (сплошная аморфная масса). Выделяют так же порфировую и порфировидную структуры, когда на фоне скрытокристаллической структуры видны крупные кристаллы - вкрапления. Из текстур в излившихся породах различают массивные, пористые, шлаковые и миндалевидные. В эффузивных породах ориентировка кристаллов возникает чаще, чем в интрузивных. При этом кристаллические зёрна, струи стекла, пустоты располагаются в упорядоченном порядке по направлению движения потока лавы, и породы приобретают флюидальную текстуру. Для них так же характерна пористая текстура, отражающая процесс выделения газов при застывании лавы. 2. Осадочные породы. Осадочные горные породы ( песок, глина, известняк, мел и др.) в отличие от магматических являются вторичными. Они образуются за счёт разрушения (выветривания) ранее образованных горных пород и последующего переотложения продуктов разрушения различными способами. В образовании многих осадочных пород значительную роль играет жизнедеятельность растений, микроорганизмов, а также выпадение в осадок различных солей из водных растворов в мелководных бассейнах. В процессе формирования осадочных горных пород обычно выделяют несколько стадий: 1) физическое и химическое разрушение (выветривание) исходных горных пород; 2) перенос (транзит) водой, ветром, ледниками и т. п. продуктов разрушения (выветривания); 3) осаждение и постепенное накопление (аккумуляция) продуктов разрушения (седиментогенез); 4) преобразование рыхлого осадка в породу (диагенез); 5) цементация пород в процессе различных физико-химических процессов. Совокупность и последовательность этих процессов называют литогенезом. Особенно наглядно литогенез прослеживается при формировании озерных, морских и речных осадков. Таким образом, в отличие от магматических горных пород, образованных в результате эндогенных (внутренних) процессов, осадочные горные породы формируются под действием экзогенных (внешних) процессов, которые непрерывно разрушают и формируют поверхностную часть Земли. К особенностям осадочных горных пород относят в первую очередь слоистость, наличие в породах останков животных и растительных организмов, а также, минеральный состав и текстурно-структурные особенности, отражающие специфические условия их образования. Слоистость - возникает вследствие изменения условий осадконакопления и проявляется в чередовании слоёв различного состава, сложения, окраски и мощности (толщины). Слой, однородный по составу на всём его протяжении и ограниченный более или менее параллельными поверхностями, называют пластом. Верхняя граница слоя называется кровлей, нижняя - подошвой, расстояние по перпендикуляру между ними - мощностью пласта. Группа слоёв (пластов) образует толщу. К основным формам залегания осадочных горных пород относят линзы, выклинивания, пережимы пластов, прослойки. Для минерального состава осадочных горных пород характерно наличие обломков других горных пород, присутствие первичных минералов (полевые шпаты, кварц, слюда и

28

др.), а также вторичных минералов, которые образовались при формировании самой осадочной породы (гипс, кальцит, глинистые минералы и др.). Структура осадочных горных пород определяется размерами и формой слагаемых их обломков, размерами кристаллов и степенью их окристаллизованности, размерами и формой органических остатков. Например, в глинистых породах можно выделить ячеистую, матричную, псевдоглобулярную и другие типы структур. Текстуры осадочных пород тесно связаны с условиями их формирования. Наибольшее распространение имеют массивные и слоистые структуры. Классификация осадочных пород. По происхождению (генезису) и условиям залегания в земной коре осадочные породы обычно классифицируют на 3 группы: 1) обломочные; 2) хемогенные; 3) органогенные. Это деление весьма условно, так как многие осадочные породы имеют смешанное происхождение. Обломочные породы состоят из обломков (частиц) различной величины и разного состава. По характеру структурных связей их подразделяют на рыхлые и сцементированные. К рыхлым породам относят крупнообломочные, песчаные и глинистые породы. Крупнообломочные (грубообломочные) породы содержат более 50% обломков крупнее 2 мм. В зависимости от размеров обломков их подразделяют на: валуны (при преобладании неокатанных граней - глыбы) - более 20 см; галечник (при неокатанных гранях - щебень) - от 1 до 20 см; гравий (при неокатанных гранях - дресва) - от 2 мм до 1 см. Песчаные породы состоят из зёрен размером 2 - 0,05 мм. По минеральному составу в песках обычно преобладает кварц, присутствуют так же полевые шпаты, слюды, кальцит и другие минералы. Сцементированные пески образуют песчаники. Глинистые породы (аргиллиты, глины, глинистые сланцы) состоят из песчаных частиц (2 - 0,05 мм), пылеватых (0,05 - 0,005 мм) и глинистых (менее 0,005 мм). В зависимости от содержания в них глинистых частиц, различают такие породы, как супеси, суглинки и глины. Количественное соотношение песчаных, пылеватых и глинистых частиц определяет их разновидности: лёгкие, средние, тяжёлые и пылеватые. В минеральном составе глинистых пород преобладают глинистые минералы - каолинит, гидрослюды, монтмориллонит, которые передают им такие свойства, как пластичность, связность, липкость, набухаемость и другие. В глинистых породах содержатся так же кварц, полевые шпаты, слюды и др. Сцементированные обломочные породы (песчаник, конгломерат, брекчия, аргиллит, алевролит) образуются при скреплении обломков природным цементом, выделяющимся из подземных вод, а также при погружении рыхлых обломочных пород в глубинные зоны земной коры. Хемогенные породы (химического происхождения) образуются в мелководных бассейнах при выпадении солей из водных растворов, как правило, при повышении концентрации солей или изменении температуры. Такие породы могут образовываться и при выходе на поверхность минерализованных водных источников. К хемогенным породам относятся карбонатные породы (известняки, доломиты, мергели, известковый туф), сульфатные (гипс, ангидрит) и галоидные (каменная соль). Характерной особенностью всех хемогенных пород является их способность растворяться в воде, что способствует развитию такого опасного геологического процесса, как карст. Органогенные (органические) породы образуются на дне глубоководных бассейнов в результате накопления и преобразования отмерших растительных и животных организмов. К таким породам относятся мел, известняк-ракушечник, диатомит, опока, трепел и другие. 3. Метаморфические горные породы Эти породы образовались в процессе изменения (метаморфизма) магматических, осадочных, а также ранее образованных метаморфических пород в глубинных зонах земной ко-

29

ры, под действием высоких температур, давления и химически активных веществ (газов и паров) выделяющихся из магмы [4]. То есть метаморфические горные породы являются результатом преобразования пород разного генезиса, приводящего к изменению первичной структуры, текстуры и минерального состава в соответствии с новой физико-химической обстановкой. Главными факторами (агентами) метаморфизма являются эндогенное тепло, всестороннее давление и химическое воздействие газов и флюидов [3]. Преобразование пород может происходить различными путями: 1) на больших площадях при погружении целых регионов земной коры в зоны высоких температур и давлений (региональный метаморфизм); 2) при контакте пород с раскалёнными интрузивными телами (контактовый метаморфизм); 3) под воздействием огромных давлений, возникающих в процессе горообразования (динамометаморфизм). Кроме того, горные породы могут видоизменяться под воздействием высокотемпературных растворов, образующихся путём конденсации водяных паров магмы (гидротермальный метаморфизм). По минеральному составу (кварц, полевые шпаты, слюды, пироксен и др.) метаморфические горные породы близки к исходным горным породам. Но вместе с тем в них образуется ряд минералов, характерных только для метаморфических пород: дистен, серицит, силлиманит, гранат и др. Метаморфические породы обычно имеют полнокристаллическое строение. К диагностическим признакам метаморфических пород относится и их текстура: сланцеватая - характеризуется пластинчатой или удлинённой формой зёрен минералов, располагающихся взаимно параллельно; полосчатая или массивная - характеризуется равномерным расположением в пространстве зёрен минералов без выраженной полосчатости, сланцеватости и т. д. Форма залегания метаморфических пород в начальной стадии метаморфизма в основном определяется формой тех исходных пород, их которых они образовались. Но в дальнейшем форма исходных пород может нарушаться из-за разрывов, сдавливания и других проявлений метаморфизма. Классификация метаморфических пород основана на структурно-минеральных признаках и минеральном составе. Согласно этим признакам выделяют породы: 1) массивные (зернистые) - кварцит, мрамор и др.; 2) сланцеватые - гнейсы, кристаллические сланцы, филлит [4].

4. ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ 4.1. Процессы внутренней динамики (эндогенные процессы) 4.1.1 .Магматизм 4.1.2.Метаморфизм 4.1.3 .Тектонические движения 4.1 АЗемлетрясения 4.2. Процессы внешней динамики (экзогенные процессы) 4.2.1.Геологическая деятельность ветра и выветривание 4.2.2.Геологическая деятельность поверхностных текучих вод 4.2.3.Геологическая деятельность подземных вод 4.3. Геологическая деятельность льда 4.3.1 .Лед на земле и его виды 4.3.2.Типы ледников 4.3.3.Деятельность льда 4.4. Геологическая деятельность морей и океанов

30

4.1. Процессы внутренней динамики (эндогенные процессы) Процессы внутренней динамики Земли, эндогенные процессы, вызваны влиянием внутреннего тепла Земли и силами гравитации. К этим процессам относятся: магматизм, метаморфизм, тектонические движения земной коры и землетрясения. Все эти процессы создают основные формы рельефа Земли. 4.1.1. Магматизм Под магматизмом понимают всю совокупность геологических процессов, движущей силой которых является магма и её производные, протекающих в глубине земной коры, и перемещение магмы в верхние горизонты к поверхности Земли. Магма является расплавленным веществом земной коры, а вероятным местом её образования является астеносфера. Магма образуется при определённых значениях температуры и давления и с химической точки зрения представляет собой флюидно-силикатный расплав, то есть содержит в своём составе соединения с кремнезёмом и кислородом, а также летучие вещества, присутствующие в виде газа либо растворённые в расплаве. Любой магматический расплав - это трёхкомпонентная система, состоящая из жидкости, газа и твёрдых кристаллов, которые стремятся к равновесному состоянию. В зависимости от температуры, давления, состава газов и т. д. меняются расплав и образовавшиеся в нём ранее кристаллы минералов - одни растворяются, другие возникают вновь, и весь объём магмы непрерывно эволюционирует. Различают первичные и вторичные магмы. Первичная магма может образовываться на различных глубинах земной коры и в верхней мантии. Очевидно, она имеет однородный состав. Но, поднимаясь под воздействием различных физических процессов в верхние горизонты земной коры, первичная магма встречает на своём пути различные горные породы. Встреченные породы подвергаются разогреву, переплавке, перемешиванию, что приводит к изменению состава первичных магм, и они становятся вторичными, образую разнородные по составу магмы. В зависимости от характера движения из очагов образования к поверхности земли и степени её проникновения в верхние горизонты земной коры различают интрузивный (глубинный) магматизм (интрузио - внедрение) и эффузивный (поверхностный, излившийся), или вулканизм. Интрузивный магматизм. Первичные магмы, образуясь на различных глубинах, имеют свойство образовывать большие массы, которые продвигаются в верхние горизонты земной коры, в зоны меньшего литостатического давления. При определённых геологических и, в первую очередь, тектонических условиях магма не достигает поверхности Земли и застывает (кристаллизуется) на различной глубине, образуя тела различной формы и размера - интрузивы [6]. Любое интрузивное тело, окружено вмещающими породами, или рамой, с которыми оно взаимодействует и образует две контактовые зоны. Влияние высокотемпературной, богатой флюидами магмы на вмещающие интрузивное тело породы приводит к их изменениям, которые проявляются по-разному - от слабого уплотнения и дегидратации до полной перекристаллизации и замещения первичных пород. Такая зона шириной от нескольких сантиметров до десятков километров называется зоной экзоконтакта, т.е. внешним контактом. С другой стороны, сама внедряющаяся магма, особенно краевые части внедряющегося магматического тела, взаимодействуют с вмещающими породами, быстрее охлаждаясь, частично ассимилируя вмещающие породы, в результате чего изменяется состав магмы, её структура и текстура. Такая зона изменённых магматических пород в краевой части интрузива называется зоной эндоконтакта [3]. Состав интрузий зависит от процесса кристаллизации магматического расплава. Кристаллы, образующиеся в магме, всегда отличаются от неё по составу, а также по плотности, это вызывает осаждение кристаллов. При этом состав оставшегося расплава будет изменяться.

31

В основных силикатных базальтовых магмах сформировавшиеся раньше всего кристаллы оливина и пироксена могут скапливаться в нижних горизонтах магматической камеры, расплав в которой из однородного базальтового становится расслоённым. Нижняя часть приобретает ультраосновный состав, более высокая - базальтовый, а самые верхние части, обогащаясь кремнезёмом и щелочными металлами, приобретают ещё более кислый состав, вплоть до гранитного. Так образуются расслоённые интрузивные тела. Кристаллизационная и гравитационная дифференциация является одним из важнейших процессов эволюции магматических расплавов [6]. Эффузивный магматизм (вулканизм). В том случае, если жидкий магматический расплав достигает земной поверхности, происходит его извержение, характер которого определяется составом расплава, его температурой, давлением, концентрацией летучих компонентов и другими параметрами. Одной из самых важных причин извержения магмы является её дегазация. Именно газы, заключённые в расплаве, служат движущей силой извержения. В зависимости от количества газов, их состава и температуры они могут выделяться из магмы относительно спокойно, тогда происходит излияние - эффузия лавовых потоков. Когда газы отделяются быстро, происходит мгновенное вскипание расплава, и магма взрывается расширяющимися газовыми пузырьками, вызывая мощное взрывное извержение - эксплозию. Если магма вязкая и её температура невысока, то расплав медленно выжимается, выдавливается на поверхность, происходит экструзия магмы. Типы вулканических построек и разнообразие типов извержений зависят от состава магмы, формы подводящего канала и концентрации летучих веществ. В общем виде вулканы подразделяются на линейные и центральные, но это деление в определённой степени условно, так как большинство вулканов приурочено к линейным тектоническим нарушениям в земной коре. Линейные вулканы, или вулканы трещинного типа, обладают протяжёнными подводящими каналами, связанными с глубоким расколом. Как правило, из таких трещин изливается базальтовая жидкая магма, которая, растекаясь в стороны, образует обширные лавовые покровы. Вдоль трещин возникают пологие валы разбрызгивания, широкие конусы, лавовые поля. Часто трещины возникают параллельно друг другу. В случае магмы более кислого состава образуются линейные экструзивные валы и массивы, сложенные выжатой лавой. Когда происходят взрывные извержения, могут образовываться эксплозивные рвы протяжённостью в десятки километров. Вулканы центрального типа имеют центральный подводящий трубообразный канал, или жерло, ведущее от магматического очага к поверхности. Жерло оканчивается расширением, называемым кратером, который по мере роста вулканической постройки перемещается вверх. Кратеры меняют свою форму и размеры после каждого извержения. У вулканов центрального типа кроме главного кратера могут быть и побочные, или паразитические, кратеры, которые расположены эксцентрично на его склонах, и приуроченные к кольцевым или радиальным трещинам. Форма вулканов центрального типа зависит от состава и вязкости магмы. В плане они имеют форму, близкую к округлой, и представлены конусами, щитами, куполами. Горячие и легкоподвижные базальтовые магмы создают обширные и плоские щитовые вулканы. Если вулкан периодически извергает то магму, то пирокластические продукты, возникает конусовидная слоистая постройка, называемая стратовулканом. Распространение вулканов связано с активными границами литосферных плит. На материках вулканы располагаются главным образом в их краевых частях, на побережьях океанов и морей, в пределах молодых тектонически подвижных горных сооружениях. Особенно широко развиты вулканы в переходных зонах от материков к океанам - в пределах островных дуг, граничащих с глубоководными желобами. В океанах многие вулканы приурочены к срединно-океаническим подводным хребтам, вершины которых местами образуют вулканические острова, и к глубоким разломам, поперечным к хребтам. Таким образом, основной закономерностью расположения современных вулканов является их приуроченность только

32

к подвижным зонам земной коры. Расположение вулканов в районе этих зон тесным образом связано с глубокими разломами, достигающими подкоровой области. 4.1.2. Метаморфизм После формирования горные породы могут попасть в такую геологическую обстановку, которая будет существенно отличаться от обстановки образования породы и на неё будут оказывать влияние различные эндогенные силы: тепло, давление (нагрузка) вышележащих толщ, глубинные флюиды, растворы и газы, воды, углекислота и др. Изменение магматических и осадочных горных пород в твёрдом состоянии под воздействием эндогенных факторов называется метаморфизмом (греч. «метаморфо» - преобразуюсь, превращаюсь). Все метаморфические процессы можно разделить на две группы. В одной из них химический состав метаморфизируемых пород не изменяется, т. е. преобразование происходит изохимически. Во второй группе наблюдается изменение состава пород за счёт привноса или выноса компонентов. Такой процесс называется аллохимическим. Под воздействием процессов метаморфизма происходят перекристаллизация исходных горных пород, изменёние минерального, а нередко и химического состава. Метаморфические процессы происходят с разной интенсивностью, поэтому в природе наблюдаются все постепенные переходы от практически неизменённых или слабоизменённых пород, первичная структура, текстура и состав которых сохранились, до пород измененных настолько сильно, что восстановить их первичную структуру практически невозможно. Усиление степени метаморфизма, т. е. увеличение температуры, давления, концентрации флюидов, приводит к изменению или распаду неустойчивых минералов на более устойчивые ассоциации. Как было сказано, решающее влияние на метаморфизм горных пород оказывают температура, давление и флюиды. Температура. Источником тепла в земной коре являются распад радиоактивных элементов; магматические расплавы, которые, остывая, отдают тепло окружающим горным породам; нагретые глубинные флюиды; тектонические процессы и ряд других факторов. Геотермический градиент, т.е. количество градусов Цельсия на 1 км глубины, меняется от места к месту на Земном шаре, и разница может составлять 100 °С. Температура резко ускоряет протекание химических реакций, способствует перекристаллизации вещества, сильно влияет на процессы минералообразования. Обычно метаморфические преобразования начинаются при температуре выше 300 °С, а прекращаются, когда температура достигает точки плавления распространённых в данном месте горных пород. Давление подразделяется на всестороннее (литостатическое), обусловленное массой вышележащих горных пород, и стрессовое, или одностороннее, связанное с тектоническими направленными движениями. Всестороннее литостатическое давление связано не только с глубиной, но так же и с плотностью пород, и на глубине 10 км может превышать 200 мПа, а на глубине 30 км - 600 - 700 мПа. При геотермическом градиенте в 25 град/км плавление горных пород может начаться на глубине 20 км. При высоких давлениях породы переходят в пластическое состояние. Одностороннее стрессовое давление лучше всего проявляется в верхней части земной коры складчатых зон и выражается в образовании определённых структурно-текстурных особенностей породы и специфических стресс-минералов, таких, как глаукофан, дистен и др. Стрессовое давление вызывает механические деформации горных пород, их дробление, рассланцевание, увеличение растворимости минералов в направлении давления. Флюиды, к которым относятся СО2, СО, СН4; Н2, H2S, SО2 и другие, переносят тепло, растворяют минералы горных пород, переносят химические элементы, участвуют в химических реакциях и играют роль катализаторов. Значение флюидов можно проиллюстрировать тем, что в «сухих системах» , т. е. лишённых флюидов, даже при наличии высоких температур и давлений метаморфические изменения не происходят.

33

Основные типы метаморфизма. В общем виде метаморфизм подразделяется на региональный и локальный. В случае регионального метаморфизма изменениям подвергаются огромные объёмы горных пород, развитые, например, в горно-складчатых поясах, где на большой глубине достигаются высокие температуры и давления при участии глубинных флюидов, обеспечивающих протекание химических реакций. В результате образуются обширные площади, сложенные метаморфическими породами одного типа. Первичная порода может сильно изменить свой химический состав, особенно под действием летучих веществ. Одни элементы выносятся и, наоборот, происходит привнос других элементов. Такие процессы называются метасоматизмом, а породы - метасоматическими. В зависимости от температурных условий, региональный метаморфизм и породы подразделяются на три группы, каждая из которых характеризуется вполне определенным набором минералов: 1) низкотемпературная (300 - 500 °С); 2) среднетемпературная (500 - 650 °С); 3) высокотемпературная (более 650 °С). В глубинных зонах подвижных областей нередко создаются экстремальные условия по давлению, температуре и концентрации летучих веществ, при которых важную и активную роль начинают приобретать расплавы. Такие процессы называются ультраметаморфическими. Метаморфизм, идущий с возрастанием температуры и приводящий к появлению всё более высокотемпературных минеральных ассоциаций, называются прогрессивными, а с понижением регрессивными. Он часто приводит к экзотермическим реакциям, процессам гидратации и карбонатизации с образованием низкотемпературных минеральных ассоциаций. Локальный метаморфизм по сравнению с региональным характеризуется проявлением на гораздо меньших площадях и связан с какими-либо местными активными зонами. Например, благодаря тепловому и флюидному воздействию интрузивов на вмещающие породы, в которых проявляются метаморфические изменения. Такой тип метаморфизма называется контактовым, или контактово-термальным. С интрузивами нередко связан и локальный метасоматоз, обусловленный отделением от магмы различных флюидов, которые вступают в химические реакции с вмещающими породами, образуя специфические по структурам и текстурам метасоматиты. Существует ещё один тип метаморфизма - ударный, возникающий при воздействии на горные породы мощной ударной волны, вызванной падением на Землю крупных метеоритов, в результате чего происходит мгновенное выделение огромной энергии. При образовании метеоритного кратера породы разрушаются, дробятся, перемещаются, плавятся и испаряются. Перекристаллизация горных пород при метаморфизме не сопровождается плавлением, и возникают структуры, называемые кристаллобластическим, или порфиробластическими, когда выделяются крупные кристаллы на мелкозернистом фоне. Текстуры метаморфических пород подразделяются на две группы. В одной из них преобладают ориентированные текстуры, связанные с действием давления, при котором плоские и вытянутые минералы ориентируется в пределах какой-либо плоскости. В другой группе минералы расположены неравномерно и преобладают пятнистые, массивные, полосчатые и другие текстуры. Понятие о фациях метаморфизма. Породы, образовавшиеся в результате регионального метаморфизма, подразделяются на основе выделения минеральных фаций. Если порода принадлежит какой-то определенной фации, то состав минералов в ней будет полностью зависеть от состава исходной породы. Сообщество минеральных ассоциаций может быть устойчивым в нескольких фациях, поэтому надо опираться на типоморфные минералы, присущие узкому интервалу температур и давлений. Чаще всего выделяют три наиболее важные фации - зелёносланцевую, амфиболитовую и гранулитовую. Первая фация принадлежит к низкой ступени метаморфизма, и самым типичным представителем пород этой фации являются зелёные сланцы.

34

Метаморфические породы амфиболитовой фации относятся к средней ступени метаморфизма. Для этой фации характерны такие породы, как кристаллические сланцы, гнейсы, амфиболиты. Гранулитовая, высшая фация метаморфизма, названа так по типичной для неё породы - гранулиту. Характеризуется высокими значениями температур и давления. В таких условиях не могут образовываться минералы, содержащие воду, поэтому в этой фации формируются плотные, тяжёлые породы (эклогит) [3; 6]. 4.1.3. Тектонические движения Земная поверхность находится в постоянном движении. По амплитуде эти движения незначительны (от нескольких миллиметров до нескольких сантиметров) и незаметны невооружённому глазу. Различают современные тектонические движения, происходящие в настоящее время и происходившие несколько веков назад; молодые, или новейшие, соответствующие голоцену, т. е. периоду времени длительностью 10 000 лет; неотектонические, охватывающие интервал времени, начиная с олигоценовой эпохи палеогена, т. е. около 40 млн лет. С помощью инструментальных методов наблюдений было установлено, что Балтийский щит в Скандинавии поднимается со скоростью 8-10 мм в год, дно Байкальского озера поднимается в среднем на 15-20 мм в год, в горах Памироалая скорость поднятия составила до 50 мм в год. Побережья Франции, Голландии, Германии опускаются со скоростью 4 мм в год. Различают три типа тектонических движений: 1) колебательные (создающие континенты), 2) складчатые (приводящие к образованию складок), 3) разрывные (создающие разрывы в горных породах). Источниками тектонических движений является глубинная энергия Земли: энергия химико-плоскостной дифференциации вещества мантии, энергия конвекции вещества мантии, энергия, выделяемая при распаде радиоактивных элементов, а также силы сжатия и расширения в земной коре и энергия вращения Земли. Выделяют две большие группы сил: 1) вертикальные, направленные снизу-вверх или сверху-вниз; 2)горизонтальные, создающие сложные складки-надвиги и приводящие к перемещению участков земной коры. Колебательные движения. Земная поверхность никогда не бывает в покое. В одном месте она поднимается, а в другом опускается. Движения происходят по разным направлениям вверх-вниз и в сторону, т. е. происходит постоянный волнообразный процесс. Колебательные движения Земли вызывают или поднятие суши, при этом море отступает, происходит регрессия. Или опускание суши, при этом море наступает на сушу, происходит трансгрессия. Признаками поднятия суши могут служить: береговые террасы и волноприбойные ниши, следы жизнедеятельности морских организмов, осушенные дельты рек, выступающие подводные камни, осушенные гавани. Об опускании земной поверхности говорят такие признаки, как: резкое поднятие уровня воды, наличие подводных долин в устьях рек, подводные продолжения фиордов. Складчатые нарушения. Осадочные горные породы, накопившиеся за миллионы лет, покрывают три четверти суши мощной толщей. Первичной формой залегания для этих пород является горизонтальный слой или пласт. Под действием тектонических сил горизонтальные слои породы поднимались над поверхностью моря, изгибались в сложные складки. С точки зрения механики образования различают: складки изгиба, образующихся вследствие скольжения двух изгибающих слоев; складки скалывания, возникающие при перемещении материала по поверхности скалывания; складки нагнетания, образующиеся в результате течения горных пород, способных к пластическим деформациям. Множество складок различной формы и размеров составляют горную систему или горную страну. В центральных частях горных систем складки пород принимают различную форму, иногда они «стоят» вертикально или занимают перевернутое положение. Движения земной

35

коры, приводящие к смятию первоначально горизонтальных слоев в складки, называются складчатыми движениями. Складчатость образуется в результате действия сил горизонтального и вертикального направления. Чаще складки имеют наклонное залегание, такое залегание называют моноклинальным (рис. 7).

Рис. 7. Типы складок: 1 - моноклиналь, 2 - флексура Моноклиналь - наиболее простая форма связанных тектонических нарушений в слоистых горных породах, связанная с наклонным залеганием слоёв, которые однообразно падают в одном направлении (от 5 и более градусов). Флексура - моноклинальное и горизонтальное залегание слоёв нарушается коленообразным изгибом, обусловленным воздействием на породы тангенциальных тектонических сил. Пласты складок имеют набор определённых элементов. К элементам залегания пластов моноклинальных складок относятся: простирание, падение и угол падения пласта (рисунок 8).

Рис. 8. Элементы залегания наклонного пласта: ав - линия простирания, сg - линия падения, а - угол падения Линией простирания пласта называется линия пересечения пласта с горизонтальной плоскостью, т.е. любая горизонтальная линия на поверхности пласта. Линия, перпендикулярная к линии простирания, совпадающая с поверхностью пласта называется линией падения. Угол между горизонтальной плоскостью и плоскость пласта называется углом падения. Складки так же состоят из определённых элементов. У складки выделяют замок, крылья, ядро и ось (рис. 9). Замок, или свод складки, - это место перегиба слоёв, крылья представлены боковыми частями складки, ядро - внутренняя часть складки, а ось - это перпендикуляр к своду складки.

36

Рис. 9. Расположения элементов складки Типы складок. Складчатые движения формируют волнообразные изгибы слоев, т. е. складки. Складка - это главная, наиболее часто встречающаяся форма нарушений (без разрыва сплошности слоев), представляющая собой волнообразный изгиб пластов самых разнообразных масштабов и строения. Выделяют положительную складку - её изгиб направлен вверх. Такая складка называется антиклинальной. Складка, в которой изгиб слоев направлен вниз, называется синклинальной (рис. 10). §|| I

Рис. 10. Типы складок: 1- антиклиналь; 2 - синклиналь Ядро антиклинальной складки сложено более древними породами, чем крылья. И, наоборот, в центре синклинали породы моложе, чем в крыльях. По форме складок, в их поперечном сечении, основываясь на характере наклона осевой поверхности, выделяют складки: прямые - их свод наверху и осевая поверхность вертикальна; наклонные - осевая поверхность наклонена, но крылья падают в стороны, хотя и под разными углами; опрокинутые - осевая поверхность наклонена, крылья падают в одну и ту же сторону под разными или одинаковыми углами; лежачие - осевая поверхность горизонтальная»; ныряющие - осевая поверхность лежит ниже линии горизонта. Пластичные породы деформируются, изгибаются, скользят, надвигаются друг на друга без разрыва сплошности горных пород - такие деформации носят название складчатых. Если внешние силы превосходят предел прочности горных пород, то сплошность пород нарушается, и в них образуются трещины, расколы, разломы, а тектонические движения носят название разрывных. Разрывные движения. Это такие движения, (рисунок 11), которые образуют в земной коре трещины, разрывы протяжённостью от нескольких миллиметров до десятков и сотен километров. Вдоль трещин часто происходит смещение пластов. Поверхность, разделяющая такие разорванные пласты, называется сместителем, а участки горных пород, расположенные по обе стороны от сместителя, крыльями.

37

Если породы по сместителю опущены относительно друг друга, то такое нарушение называется сбросом (рис. 11). У сброса различают поднятые и опущенные крылья. Смещение пород снизу вверх образует взброс. В этом случае сместитель наклонен в сторону приподнятых пород. Высота смещения слоёв относительно друг друга может быть различна. Её выражают в метрах или километрах и называют амплитудой сброса или взброса.

Рис. 11. Виды разрывных нарушений (а - неподвижная часть, б - подвижная часть) Часто в горных областях возникают системы параллельных нарушений, по которым участки горных пород смещены вверх или вниз. При параллельных сбросах слои горных пород могут смещаться ступенями, тогда сбросы называют ступенчатыми. Сдвиг - разрывное смещение, направленное по простиранию трещины. Сместитель у сдвигов ориентирован ближе к вертикальному положению. Раздвиг - разрыв с перемещением крыльев перпендикулярно сместителю. При раздвигах, как правило, наблюдается зияние между крыльями. Приподнятые участки земной коры, ограниченные системой нарушений, называются горстами, а опущенные участки - грабенами. Разрывные движения связаны с тектоническими процессами, происходящими в земной коре, а иногда и в верхних слоях мантии. Глубокие разломы разделяют земную кору на отдельные блоки и глыбы. По глубинным разломам блоки (плиты) поднимаются вверх, опускаются вниз или надвигаются на другие блоки (плиты), образуя сложную систему надвигов [3]. 4.1.4. Землетрясения Под землетрясением понимают тектонические деформации земной коры или верхней мантии, происходящие вследствие того, что накопившееся внутреннее напряжение в какойто момент превосходит прочность горных пород в данном месте. Разрядка этих напряжений и вызывает сейсмические колебания в виде волн, которые, достигнув земной поверхности, производят различные разрушения.. Спровоцировать разрядку напряжения может , на первый взгляд, самое незначительное событие. Например, заполнение водохранилища, быстрое изменение атмосферного давления, океанические приливы и т.д. [6]. Место внутри земной коры, где первоначально произошло смещение подземных масс, породившее землетрясение, называется гипоцентром, или очагом. Обычно очаг находится на глубине не более 50 км. В зависимости от глубины возникновения очаги землетрясения подразделяются на нормальные (глубиной от 0 до 60 км), промежуточные (глубиной от 60 до 300 км) и глубокие (глубиной более 300 км). Район, лежащий на поверхности Земли прямо над очагом землетрясения, называется эпицентром. Из очага землетрясение распространяется посредством сейсмических волн, т. е. за счёт механического смещения частиц горной породы. При землетрясении возникают три типа сейсмических волн: продольные, поперечные и поверхностные. Средняя скорость продольной волны 8 км/с. Эти волны распространяются наиболее быстро и первыми приходят на поверхность. Поперечные волны отстают от продольных, и чем дальше местность удалена от

38

очага землетрясения, тем больше эта волна будет отставать. Но сила удара поперечной волны обычно больше продольной. Вот почему вслед за первым толчком следует второй, более разрушительный. После продольных и поперечных волн вдоль поверхности Земли проходят поверхностные волны. Их сила ослаблена в несколько раз относительно первой волны. В основу измерения силы землетрясения положено количество энергии, выделяющееся в очаге. В недрах литосферы постоянно происходит выделение энергии в среднем до 1010 Дж за секунду. При сильных и катастрофических землетрясениях выделяется до 1017, 1018 Дж энергии, что в несколько раз превышает, мощность атомных бомб взорванных над Хиросимой и Нагасаки (Япония). Интенсивность землетрясений оценивается в баллах. В России принята шкала интенсивности землетрясений, разработанная С. В. Медведевым (табл. 3). Подобная оценка интенсивности землетрясений существует и в других странах. В США сейсмическая шкала получила название шкалы Рихтера, по имени американского сейсмолога. Он предложил оценивать интенсивность землетрясений по амплитуде смещения частиц почвы. Этот параметр называется магнитудой (М), М = lg [А/(А.Аэ)], где А - максимальная амплитуда смещения частиц почвы на удалении от эпицентра в 100 км; Аэ - эталонная амплитуда слабого землетрясения. Приборы, регистрирующие землетрясения, называются сейсмографами. Обычно сейсмографы устанавливают глубоко под землей. Они регистрируют землетрясения и называются сейсмостанциями. Таблица 3 Интенсивность землетрясений (по С. В. Медведеву) Баллы 1 2

Основные признаки землетрясения Регистрируется только сейсмическими приборами Ощущается отдельными людьми, находящимися в состоянии полного покоя

3 4 5 6 7

8 9 10

11 12

Ощущается лишь небольшой частью населения Ощущается многими, заметные колебания висячих предметов, дребезжание посуды и оконных стёкол Ощущается практически всеми, спящие пробуждаются, общее сотрясение зданий, колебания мебели, трещины в штукатурке и оконных стёклах Общий испуг, многие выбегают из зданий, откалываются куски штукатурки, лёгкое повреждение зданий Паника, все выбегают из зданий, на улице теряют равновесие, появляются трещины в стенах каменных домов и повреждения зданий, отдельные люди получают ранения Сквозные трещины в стенах, падения карнизов, дымовых труб, трещины на почве, много раненых, отдельные человеческие жертвы Сильные повреждения каменных домов, отдельные здания разрушаются до основания, число жертв возрастает Крупные трещины в почве, оползни и обвалы, искривление рельсов, разрушение каменных домов, в населённых пунктах много погибших и раненых Многочисленные обвалы, оползни, широкие трещины в земле, каменные здания совершенно разрушаются, многочисленные жертвы Катастрофические разрушения и жертвы, всё, созданное человеком, разрушается, изменения в почве достигают огромных размеров, реки меняют русла, происходят наводнения, крупные нарушения рельефа

39

Типы землетрясений. Землетрясения бывают тектонические, вулканические, обвальные (провальные), искусственные. Самыми распространёнными землетрясениями являются тектонические, на их долю приходится более 95% всех землетрясений. Такие землетрясения связаны с движением участков земной коры, с резким смещением горных пород по разрывам, т. е. с процессом горообразования. Вулканические землетрясения приурочены к районам развития вулканизма. Возникают они по причине извержения вулканов. Обвальные, или провальные, землетрясения встречаются значительно реже и связаны в основном с оползнями на крутых склонах гор или с обвалом кровли пещер. Искусственные землетрясения происходят в результате антропогенной деятельности. Например, при сооружении плотин, прокладке горных тоннелей, испытаниях ядерного оружия, нерациональной эксплуатации недр и т. п. В настоящее время современная наука способна предсказывать землетрясения. Предсказание основано на изучении геофизических предвестников землетрясений. Так, с помощью лазерной техники ведётся наблюдение за изменением формы и объема земной коры. Как только происходит их изменение - нужно ждать землетрясения. Другим важным предвестником является изменение отношения скорости продольных волн в горных породах к скорости поперечных сейсмических волн. В спокойной обстановке оно равно 1,73, перед землетрясением отношение скоростей начинает резко снижаться, а момент землетрясения это отношение вновь возвращается к исходному. Перед землетрясением меняется магнитное поле Земли. За несколько дней до землетрясения происходит падение уровня воды в скважинах, примерно за сутки до землетрясения уровень воды стабилизируется, а в момент его нового поднятия происходит землетрясение. Несмотря на перечисленные возможности прогноза землетрясений, на сегодняшний день в арсенале современной науки надежного и однозначного метода решения этой проблемы нет [4]. 4.2.Процессы внешней динамики (экзогенные процессы) На поверхности Земли, где происходит взаимодействие её внешних оболочек - атмосферы, гидросферы, биосферы - с твёрдой оболочкой - литосферой, происходят различные по природе и интенсивности геологические процессы. И если процессы внутренней динамики «созидают», образуют новые формы рельефа, то процессы внешней динамики стремятся «разрушить», сгладить эти «новообразования». То есть процессы внешней и внутренней динамики связаны теснейшим образом, несмотря на то, что источники энергии эндогенных процессов находятся внутри Земли, а экзогенные процессы определяются в основном солнечной энергией и действием силы тяжести. 4.2.1.Геологическая деятельность ветра и выветривание Ветер является одним из важнейших экзогенных факторов. Механизм действия ветра объясняется турбулентным движением воздуха в нижних слоях атмосферы - тропосфере. Геологическую деятельность ветра можно подразделить на: 1) дефляцию (лат. «дефляцио») - выдувание, развеивание; 2) корразию (лат. «корразио») - обтачивание, соскабливание; 3) перенос и 4) аккумуляцию (лат. «аккумуляцио» - накопление). Все перечисленные этапы работы вера в природных условиях тесно связаны между собой, проявляются одновременно и представляют единый сложный процесс. Отличие только в том, что в разное время, в различных местах преобладают те или иные процессы. Все процессы, обусловленные деятельность ветра, создаваемые ими формы рельефа и отложения, называются эоловыми (Эол, в древнегреческой мифологии - бог ветров). Дефляция и корразия. Дефляция - выдувание и развеивание ветром рыхлых частиц горных пород (в основном песчаных и пылеватых). Выделяют два вида дефляции: площадную и локальную.

40

Площадная дефляция наблюдается как в пределах коренных скальных пород, подверженным интенсивным процессам выветривания, так и особенно на поверхностях, сложенных речными, морскими, водноледниковыми песками и другими рыхлыми отложениями. Локальная дефляция проявляется в отдельных понижениях рельефа. Локальная дефляция проявляется так же в отдельных щелях и бороздах горных пород. Корразия представляет собой «обработку» обнажённых горных пород песчаными частицами, переносимыми ветром, выражающуюся в «обтачивании», «шлифовании», «соскабливании», «высверливании» и т. п. Песчаные частицы поднимаются ветром на различную высоту, но наибольшая их концентрация наблюдается в приземном слое воздуха высотой 1-2 метра. Дефляция и корразия придают твёрдым горным породам, скальным выходам своеобразные, причудливые формы. Перенос. При движении ветер захватывает песчаные и пылеватые частицы и переносит их на различные расстояния. Перенос осуществляется или скачкообразно, или перекатыванием частиц по поверхности, или во взвешенном состоянии. Процесс перемещения песчаных частиц осуществляется в виде прыжков под крутым углом от нескольких сантиметров до нескольких метров по искривлённым траекториям. При своём приземлении они нарушают другие песчаные частицы, которые вовлекаются в скачкообразное движение, или сольтацию. Так происходит непрерывный процесс перемещения множества песчаных частиц. Пески в пустынях переносятся на расстояние от нескольких километров до десятков, а иногда и первых сотен километров. Аккумуляция и эоловые отложения. На значительных площадях пустынь одновременно с дефляцией и переносом происходит аккумуляция, и образуются эоловые отложения. Среди них выделяют два основных типа - эоловые пески и эоловые лёссы. Эоловые пески отличаются хорошей отсортированностью, хорошей окатанностью, матовой поверхностью зерен. Самым распространённым минералом в них является кварц, но встречаются полевые шпаты и другие устойчивые минералы. В отложенных эоловых песках наблюдается наклонная или перекрещивающаяся слоистость, которая указывает на направление их перемещения. Эоловые лёссы (нем. «лёсс» - желтозём) представляет собой своеобразный генетический тип континентальных отложений. Он образуется при накоплении взвешенных пылеватых частиц, выносимых ветром за пределы пустынь и в их краевые части, а также в горные области. Характерным комплексом признаков лёсса является: • Сложение пылеватыми частицами преимущественно алевролитовой размерности - от 0,05 до 0,005 мм (более 50%) при подчинённом значении глинистой и тонкопесчаной фракций и при почти полном отсутствии более крупных частиц; • отсутствие слоистости и однородности по всей толще; • разнообразие минерального состава (кварц, полевой шпат, роговая обманка, слюда и др.); • пронизанность лёссов многочисленными короткими вертикальными трубчатыми макропорами; • повышенная общая пористость, достигающая 50 - 60%, что свидетельствует о недоуплотнённости; • просадочность под нагрузкой и при увлажнении; • столбчатая вертикальная отдельность в естественных обнажениях, что возможно связано с угловатостью минеральных зёрен, обеспечивающих плотное сцепление. Мощность лёссов колеблется от нескольких до 100 и более метров. Формы эолового песчаного рельефа. Закономерности формирования песчаного рельефа в пустынях тесным образом связаны с режимом ветров, динамикой атмосферы и её циркуляцией, мощность песков и степенью их оголённости. В зависимости от изменения

41

этих параметров в пустынях наблюдается многообразие песчаных форм. Наиболее распространёнными формами являются барханы и грядовые песчаные формы. Барханами называют обычно асимметричные серповидные песчаные формы, напоминающие полулуние и располагающиеся перпендикулярно господствующему направлению ветра (рис. 12). Наветренный склон их длинный и пологий (10-15°), он покрыт обычно поперечными ветру знаками ряби, напоминающими мелкую рябь на водной поверхности, а подветренный - короткий и крутой (32-35°). При переходе от пологого склона к крутому образуется острый гребень, имеющий в плане форму дуги, а по направлению движения ветра выдаются вперед заострённые концы ("рога"). Высота барханов различна - от 2-3 и до 15 м, а местами 20-30 м и более (Ливийская пустыня). Одиночные барханы встречаются редко.

Рис. 12. Форма одиночного бархана

При большом количестве оголённого песка в пустынях барханы в большинстве случаев сливаются друг с другом, образуя крупные барханные цепи, напоминающие морские волны. Их высота может достигать 60-70 м и более. В тропических пустынях местами формируются продольные ветру барханные гряды.

Возможная последовательность развития барханного рельефа от эмбрионального бархана до крупных барханных цепей и гряд видна на рисунке 13. Продольные песчаные гряды распространены во всех пустынях мира, всюду, где господствуют ветры одного или близких направлений и где им нет никаких тормозящих препятствий. В этих условиях горизонтальное движение сочетается с восходящими и нисходящими потоками, связанными с сильным, но неодинаковым нагревом неровной поверхности песков. В результате образуются относительно узкие симметричные гряды, разделенные межгрядовыми понижениями различной ширины. Именно в этих условиях особенно чётко проявляется сочетание и взаимодействие эоловых процессов - дефляции, переноса и аккумуляции Песчаные формы внепустынных областей образуются в прибрежных зонах океанов и морей, где наблюдается обильный принос песка на пляжи волнами, а также в пределах песчаных берегов озер и в отдельных случаях на пойменных и древних террасах рек. Дующие к берегу ветры подхватывают сухой песок и переносят его в глубь материка.

42

D

Рис. 14. Дюны. Песчаные дюны приобретают самые различные формы под воздействием преобладающего ветра (1), образующего различные волны и завихрения (2). Барханы (А) возникают только тогда, когда направление преобладающего ветра достаточно постоянно. Продольные (В) и поперечно-продольные (С) дюны могут иметь до 50 км в длину. При наличии ветров различных направлений образуются дюны, напоминающие пирамиды (D) Образовавшаяся дюна под действием ветра постепенно перемещается в глубь материка, а на ее месте возникает другая, после перемещения которой опять начинает формироваться новая. Так, местами возникают цепи параллельных дюн. Часто древние дюны характеризуются сложным холмистым или укороченно-грядовым рельефом, что связано с последующим преобразованием их ветром и неравномерным развитием растительности. Помимо прямолинейных дюн местами наблюдаются дугообразные, или параболические дюны (рис. 15), возникающие в результате постепенного продвижения вперед наиболее высокой активно перевеиваемой её части при закреплении краевых частей растительностью или увлажнением.

43

Направление ветра

Рис. 15. Параболические дюны

В заключение следует сказать, что движущиеся пески как на побережьях во внепустынных зонах, так и в пустынях представляют значительную опасность для возводимых или существующих различных сооружений и культурных оазисов и нередко приносят существенный материальный ущерб. Поэтому для защиты последних разрабатываются и применяются различные меры, одной из которых является закрепление песков растительностью, использование битумов из отходов нефти и др.

Выветривание. Под выветриванием понимают совокупность физических, химических и биохимических процессов преобразования (разрушения, или денудации) горных пород и слагающих их минералов в приповерхностной части земной коры. Эти преобразования зависят от многих факторов: колебаний температур; химического воздействия воды и газов углекислоты и кислорода (находящихся в атмосфере и в растворённом состоянии в воде); воздействии органических веществ, образующихся в ходе жизнедеятельности растений и животных, а также при их отмирании и разложении. То есть процессы выветривания тесно связаны посредством взаимодействия приповерхностной части земной коры с атмосферой, гидросферой и биосферой. Именно область соприкосновения перечисленных сфер (фаз) обладает очень высокой реакционной способностью. Часть земной коры, в которой происходит преобразование минерального вещества, называется зоной выветривания, или корой выветривания. Разнообразные сочетания факторов выветривания (климат, рельеф, органический мир, время и т. д.) обусловливают сложность и многообразие хода выветривания. Особенно велика роль климата, являющегося одной из главных причин и движущих сил процессов выветривания. Из всей совокупности климатических элементов наибольшее значение имеют тепло (приходно-расходный баланс и др.) и степень увлажнения (водный режим). В зависимости от преобладания тех или иных факторов в едином и сложном процессе выветривания условно выделяют два взаимосвязанных типа: 1) физическое выветривание и 2) химическое выветривание. Физическое выветривание. В этом типе наибольшее значение играют температурные градиенты температур, т. е. суточные и сезонные колебания температур. В отдельных районах Земли они достигают весьма высоких значений, например в пустынях суточные градиенты температур могут достигать 50 - 70 градусов Цельсия. Такие колебания температур вызывают то нагревание, то охлаждение поверхностной части горных пород. Это, в свою очередь, за счёт различной теплопроводности, коэффициентов теплового расширения и сжатия, других свойств минералов, слагающих горные породы, вызывает определённые напряжения. Большие различия коэффициента «расширение-сжатие» породообразующих минералов при длительном колебании температур приводят к тому, что взаимное сцепление минеральных зерен нарушается, образуются трещины и, в конечном счёте, происходит дезинтеграция горных пород, их распад на отдельные обломки различной размерности (глыбы, щебень, песок и др.). Дезинтеграции горных пород способствует конденсация и адсорбция водяных паров и плёнок на стенках возникающих трещин. Физическому (механическому) выветриванию способствует и кристаллизация солей из водных растворов, попавших в трещины горных пород, в результате чего увеличивается давление на стенки трещин, трещины расширяются, нарушая монолитность горной породы. Вода сама по себе играет большую роль в физическом выветривании. Известно, что при замерзании она увеличивается более чем на 9%, оказывая сильное давление на стенки крупных

44

трещин, вызывая большое расклинивающее напряжение, раздробление горных пород и образование глыбового материала. Расклинивающее действие на горные породы оказывает так же корневая система растущих деревьев. Механическую работу осуществляют и различные роющие животные. Таким образом, физическое выветривание приводит к механическому раздроблению горных пород, без изменения их минералогического и химического состава. Химическое выветривание. Одновременно с физическим выветриванием в областях с промывным типом увлажнения происходят процессы химического выветривания с образованием новых минералов. При механическом разрушении горных пород образуются макротрещины, в которые проникают вода и различные газы и увеличивается реакционная поверхность пород. Это создаёт условия для активизации химических и биохимических реакций. К процессам химического выветривания относятся: окисление, гидратация, растворение и гидролиз. Окисление особенно интенсивно протекает в минералах, содержащих железо. В качестве примера можно привести окисление магнетита, который переходит в более устойчивую форму - гематит Интенсивному окислению подвергаются сульфиды железа:

Гидратация. Под воздействием воды происходит гидратация минералов, т. е. закрепление молекулы воды на поверхности участков кристаллической структуры минерала. Примером гидратации является переход ангидрита в гипс:

Процесс гидратации наблюдается и в более сложных минералах - силикатах. Растворение. Многие соединения характеризуется определённой степенью растворимости. Их растворение происходит под действием воды, стекающей по поверхности горных пород и просачивающейся через трещины и поры в глубину. Ускорению процессов растворения способствует высокая концентрация водородных ионов и содержание в воде кислорода, диоксида углерода и органических кислот. Из химических соединений наилучшей растворимостью обладают хлориды - галит (поваренная соль), сильвин и др. На втором месте сульфаты - ангидрит и гипс. На третьем месте - карбонаты - известняки и доломиты. В результате растворения указанных пород в ряде мест происходит образование карстовых форм на поверхности и в глубине. Гидролиз. При выветривании силикатов и алюмосиликатов важное значение имеет гидролиз, при котором структура кристаллических минералов разрушается благодаря действию воды и растворённых в ней ионов и заменяется новой, существенно отличающейся от первоначальной и присущей вновь образованным гипергенным минералам. В этом процессе происходят следующие процессы: 1) каркасная структура полевых шпатов превращается в слоевую, свойственную вновь образованным глинистым минералам; 2) вынос из кристаллической решётки полевых шпатов соединений сильных оснований (К, Na, Са), которые, взаимодействуя с СО2, образуют истинные растворы бикарбонатов и карбонатов (K2CО3, Na2CО3, СаСО3). В условиях промывного режима карбонаты и бикарбонаты вымываются (выносятся) за пределы мест их образования. В условиях сухого климата они остаются на месте образования и образуют плёнки различной толщины или выпадают на небольшой глубине от поверхности (происходит карбонизация).; 3) частичный вынос кремнезёма; 4) присоединение гидроксильных ионов. Процесс гидролиза протекает стадийно с последовательным возникновением нескольких минералов. Так при гипергенном преобразовании полевых шпатов возникают гидрослюды, которые затем превращаются в минералы группы каолинита или галуазита

45

При выветривании основных пород и особенно вулканических туфов среди образующихся глинистых гипергенных минералов наряду с гидрослюдами широко развиты монтмориллониты: (Al2Mg3) [Si4O10](OH)2 . nH 2 0. При выветривании ультраосновных пород образуются нонтронилы\ или железистые монтмориллониты (FeAl2) [Si4O10](OH)2 . nH2О при условиях значительного атмосферного увлажнения происходит разрушение нонтронита, при этом образуются окислы и гидроокислы железа и алюминия. 4.2.2.Геологическая деятельность поверхностных текучих вод Под текучими водами понимаются все воды поверхностного стока - от струй, образующихся при выпадении дождя и таяния снега, до самых крупных рек. Все воды, стекающие по поверхности Земли, производят работу различного вида. Чем больше масса воды и скорость течения, тем больший эффект оказывают текучие воды. Текучая вода - является одним из важнейших факторов денудации суши и преобразования поверхности Земли. Как и в других экзогенных процессах, в деятельности текучих вод выделяют определённые стадии: 1) разрушение (смыв и размыв); 2) перенос; 3) отложение (аккумуляция) продуктов разрушения горных пород на путях переноса. Деятельность поверхностных вод, или водная денудация, имеет огромное значение в формировании рельефа. Она приводит к расчленению и в целом к понижению поверхности материков. По характеру и результатам деятельности можно выделить три вида поверхностного стока вод: плоскостной безрусловый склоновый сток; сток временных русловых потоков; сток постоянных водотоков - рек. Плоскостной смыв. В период выпадения дождей и таяния снега вода стекает по склонам в виде сплошной тонкой плёнки или густой сети отдельных струек. Сила воды тонких струек или пелены способна захватывать часть рыхлого, мелкого материала и перемещать его вниз по склону. У основания склона скорость воды замедляется, и происходит накопление (отложение) переносимого материала. Процесс плоскостного смыва получил название делювиального, а формирующиеся при этом осадки называются делювиальными отложениями (рис.16). Максимальные мощности делювия 15-20 и более метров наблюдается у основания склона, а ширина шлейфа может достигать сотни метров. Под влиянием плоскостного смыва постоянно уменьшается крутизна склонов, они приобретают плавные очертания и характерный вогнутый профи

Рис. 16. Схема образования делювия: 1) первичная поверхность склона; 2) сниженная поверхность склона - результат плоскостного смыва; 3) делювий

В вершине делювиального шлейфа откладывается относительно более глубокий материал - песчаный. В конце шлейфа скапливаются только тонкие пылеватые и глинистые частицы. Наиболее благоприятные условия для делювиального процесса создаются в пределах равнинных степных районов умеренного и субтропического поясов и зоне сухих саванн, где

46

в кратковременные сезоны выпадения дождей или таяния снега по склонам смываются рыхлые продукты выветривания. Деятельность временных русловых потоков. Среди временных русловых потоков выделяются временные потоки оврагов равнинных территорий и временные горные потоки. В этих потоках происходят процессы эрозии, переноса и аккумуляции обломочного материла. Начало оврагообразования связано в большинстве случаев со склонами долин рек. Если в пределах склона или его бровки имеются различные естественные или искусственные неровности, понижения, то при выпадении дождя или таянии снега в них происходит слияние отдельных стекающих струй воды, которые разрушают указанные части склона, и на их месте образуются различные промоины, рытвины. Так начинается на склонах процесс размыва, или эрозии (лат. «эродо» - размываю). Фактически это первая зародышевая стадия развития оврага. В последующем в таких рытвинах периодически концентрируется ещё большее количество воды, и они начинают расти в глубину, ширину, вниз и вверх по склону. По мере дальнейшего углубления (увеличение донной эрозии) профиль оврага постепенно выравнивается, его устье достигает основания, куда впадает поток. Уровень реки или какоголибо бассейна, куда входит овраг, называется базисом эрозии. В вершине оврага, выдвинувшейся за бровку склона в пределы водораздельного плато, образуется перепад. В результате возникающие водотоки обрушиваются в вершину оврага водопадом или образуют здесь стремнины с быстрым течением, завихрениями. Это способствует интенсивной эрозии в пределах перепада и постепенному продвижению вершины оврага все дальше в глубь водораздельного плато. Такой процесс роста вверх по течению потока называется регрессивной (лат. «регрессус» - движение назад), или попятной эрозией. По мере продвижения вершины растущего оврага в глубь водораздельного плато на его склонах образуются промоины или рытвины, которые также превращаются в овраги. Такие ответвления, или отвержки, от главного оврага растут попятно, следуя по течению сливающихся струй воды, и по мере развития они также ветвятся. В результате возникает сложная ветвящаяся овражная система, расчленяющая местами не только склоны, но и обширные водораздельные пространства (рис. 17). Для борьбы с оврагами применяются различные методы, направленные на предотвращение попятной эрозии и укрепление склонов. Аккумулятивная деятельность временных водотоков проявляется в низовьях оврага и особенно при его выходе в долину реки или в другие водоёмы, где местами образуется конус выноса, сложенный различным несортированным обломочным материалом местных пород. На развитии сложной системы оврагов сказываются новейшие тектонические движения (поднятие водоразделов или опускание базиса эрозии). В результате могут происходить оживление эрозионной работы, формирование молодых врезов (оврагов) в древние и накопление более молодых отложений в конусах выноса (рис. 16). Местами в областях лесостепи и степи наблюдаются оврагоподобные формы с расширенным дном и мягкими пологими склонами, покрытыми плащом делювия и в ряде случаев растительностью. Такие формы называют балками.

47

Рис. 17. Типы оврагов: А) простой молодой овраг; Б) сложный разветвленный овраг; 1) линейная часть молодого оврага; 2) линейная часть древнего оврага; 3) конус выноса молодой генерации; 4) конус выноса древней генерации; 5) верховье оврага; 6) заболоченность в районе слияния отвержков; 7) область дренирования Временные горные потоки развиваются несколько отлично от оврагов. Их верховья расположены в верхней части горных склонов и представлены системой сходящихся рытвин и промоин, образующих вместе водосборный бассейн. Ниже по склону вода движется в едином русле. Этот участок горного потока называется каналом стока. В периоды сильных дождей и интенсивного таяния снега временные горные потоки движутся с большой скоростью и захватывают значительное количество различного обломочного материала, который способствует интенсификации эрозионной деятельности. При выходе на предгорную равнину скорость движения уменьшается, горные потоки ветвятся на многочисленные рукава, в результате чего весь принесенный обломочный материал откладывается. Так образуется конус выноса временного горного потока в виде полукруга, поверхность которого имеет наклон от горного склона в сторону предгорной равнины (рис. 18). В конусах выноса временных горных потоков местами наблюдаются дифференциация принесённого материала и зональность его распространения. В относительно крутой вершинной части конуса остаётся более крупный обломочный материал, который ниже может сменяться песками, супесями, а в краевой части - тонкими пылеватыми лёссовидными отложениями.

48

Рис. 18. Канал стока и конус выноса временного горного потока Но такая последовательность отложений в конусах выноса часто нарушается, что связано с различными величинами периодически возникающих потоков и размерностью переносимого материала. Поэтому в вертикальном разрезе отложений конусов выноса местами имеет место переслаивание мелко- и крупнообломочного несортированного, слабо скатанного материала. Отложения конусов выноса временных горных потоков были впервые выделены А. П. Павловым в особый генетический тип континентальных отложений и названы пролювием (лат. «пролюо» - промываю). Конуса выносов, сливаясь друг с другом, образуют местами широкие подгорные волнистые шлейфы. В аридных (сухих) областях ряд постоянных водных потоков, стекающих с гор, разливается на пустынных предгорных равнинах и образует значительные по протяжённости конусы выноса - «сухие дельты», в которых наблюдается постепенная смена крупнообломочного руслового материала в вершинной зоне песчаным и супесчано-суглинистым ниже. Во фронтальной же, или периферической, части, где периодически возникают разливы талых вод таких рек, образуются временные водоёмы, накапливаются осадки застойно-водного типа - озёрные осадки, наземные болотно-солончаковые и др. В некоторых горных долинах периодически возникают мощные грязекаменные потоки, несущиеся с большой скоростью и обладающие огромной разрушительной силой. Они содержат до 70-80% обломочного материала от их общего объёма. Грязекаменные потоки, возникающие при быстром таянии снега и льда или при сильных ливнях, называют селями в Средней Азии и на Кавказе, мурами - в Альпах. Нередко они носят катастрофический разрушительный характер. Деятельность рек. Реки производят огромную денудационную и аккумулятивную работу, существенно преобразуя рельеф. Питание рек бывает: снеговое, ледниковое, дождевое, смешанное, за счёт подземных вод. Для каждой реки в течение года характерно чередование периодов высокого и низкого уровня воды. Состояние низкого уровня называется меженью, а высокого - паводком, или половодьем. Движение воды в реках всегда турбулентное (беспорядочное, вихревое). В поперечном сечении потока максимальные скорости наблюдаются в наиболее глубокой части потока - стержне, меньше - у берегов.

49

Мощные водные потоки производят большую эрозионную, переносную и аккумулятивную работу. Способность рек производить работу называют энергией реки, или её живой силой. Она пропорциональна массе воды и скорости течения. В образовании речных долин главная роль принадлежит эрозии. Различают два типа эрозии - донную, или глубинную, направленную на врезание потока в породы, слагающие дно русла, и боковую, ведущую к подмыву берегов и, в целом, к расширению долины. Соотношение глубинной и боковой эрозии меняется на разных стадиях развития долины. В начальных стадиях преобладает глубинная эрозия, когда водный поток стремиться выработать свой продольный профиль, который характеризуется значительными неровностями, созданными до образования долины. Такие неровности могут быть обусловлены различными факторами; наличием выходов в русле реки неоднородных по устойчивости горных пород (литологический фактор); озера на пути движения реки; структурные формы: - различные складки, разрывы, их сочетание (геологический фактор) и другими факторами. Река стремиться сгладить эти неровности применительно к уровню моря или озера, в которые впадает река. Уровень бассейна, куда впадает река, определяет глубину эрозии речного водного потока и называется базисом эрозии. Он является общим для всей речной системы. Постепенно в нижнем течении реки уклон продольного профиля уменьшается, приближаясь к горизонтальной линии, уменьшается скорость течения и, следовательно, затухает глубинная эрозия. В процессе регрессивной эрозии река, углубляя своё русло, стремится преодолеть различные неровности, которые со временем сглаживаются, и постепенно вырабатывается более плавная (вогнутая) кривая, или профиль равновесия реки (рис. 19). Считается, что этот выровненный профиль соответствует на каждом отрезке долины динамическому равновесию при данных гидрологических условиях и постоянном базисе эрозии. Анализ развития речных долин как в равнинных, так и в горных областях показывает, что в выработке профиля равновесия реки большую роль играет не только главный базис, но и местные, или локальные, базисы, к которым относятся различные уступы, или пороги.

Рис. 19. Выработка продольного профиля равновесия реки на различных стадиях регрессивной эрозии

50

По мере выработки продольного профиля, приближающегося к стадии динамического равновесия, закономерно изменяется и форма поперечного профиля долины. На ранних стадиях её развития, при значительном преобладании глубинной эрозии, вырабатываются крутостенные узкие долины, дно которых почти целиком занято руслом потока. Поперечный профиль долины представляет или каньон с почти вертикальными, иногда ступенчатыми склонами и ступенчатым продольным профилем дна, или имеет V-образную форму с покатыми склонами. Эта первая стадия развития реки называется стадией морфологической молодости. Такие формы особенно хорошо выражены в пределах молодых горных сооружений и высоких плоскогорий, где глубина речных долин достигает сотен метров, а местами 1-2 км. Вторая стадия называется морфологической зрелостью. Ей соответствует выработанный продольный профиль реки, приближающийся к кривой равновесия, и широкий плоскодонный U-образный поперечный профиль долины с хорошо развитой поймой. При несущественных изменениях климата и тектонических движений земной коры совместное действие смежных рек (с системой протоков) и склонового смыва приводит к понижению и выравниванию рельефа. Так возникает выровненная поверхность суши, названная американским учёным В. М. Дэвисом - пенеплен, то есть почти равнина: волнистая или холмистая, иногда с отдельными возвышенностями - останцами, сложенными очень твёрдыми породами. Известно, что эпохи слабого проявления тектонических движений, когда происходит выравнивание рельефа, сменяются эпохами относительно быстрых поднятий и опусканий земной коры. На месте плоскодонных долин появляются молодые эрозионные врезы V-образного типа. Происходит как бы «омоложение» речной долины. Река вновь начинает вырабатывать продольный профиль применительно к новым соотношениям с базисом эрозии. В результате в реке формируется новая пойма на более низком гипсометрическом уровне. Прежняя пойма останется у коренного склона долины в виде площадки, сочленяющейся с новой поймой уступом и не заливаемой талыми водами. Последующее оживление тектонических движений вновь вызовет врезание потока в коренные породы и формирование плоской долины на ещё более низком уровне. Таким образом, в речных долинах образуется лестница террас, возвышающихся друг над другом. Они называются надпойменными террасами (рис.20). Самая высокая терраса является наиболее древней, а низкая - самой молодой. Нумеруются террасы снизу, от более молодой. У каждой террасы различают следующие элементы: террасовидную площадку, уступ или склон, бровку террасы, тыловой шов, где терраса сочленяется со следующей террасой или с коренным склоном. Рис.20. Схема геологического строения реки: 1- русловые фации (пески) в основании с пролювиальным горизонтом (галечники, щебень, валуны); 2- пойменные фации (супеси, суглинки, глины); 3- старичные фации (глины, илы, торф); 4ледниковые отложения (супеси, валунные суглинки); 5флювиогляциальные отложения (пески); 6- отложения верхней юры (глины); 7- известняки

51

Боковая эрозия. По мере выработки профиля равновесия и уменьшения уклонов русла донная эрозия ослабевает и всё больше начинает проявляться боковая эрозия, направленная на подмыв берегов и расширение долины. Это особенно проявляется в период половодий, когда скорость и степень турбулентности движения потока резко возрастают, особенно в стрежневой части, что вызывает поперечную циркуляцию. Возникновение вихревых движений воды в придонном слое способствует активному размыву дна в стрежневой части русла, и часть донных наносов выносится к берегу. Накопление наносов приводит к искажению форм поперечного сечения русла, нарушается прямолинейность потока, в результате чего стрежень потока смещается к одному из берегов. Начинается усиленный подмыв одного берега и накопление наносов на другом, что вызывает образование изгиба реки. Такие первичные изгибы, постепенно развиваясь, превращаются в излучины, играющие большую роль в формировании речных долин. Перенос. Реки переносят большое количество обломочного материала различной размерности - от тонких илистых частиц и песка до крупных обломков. Перенос его осуществляется волочением (перекатыванием) по дну наиболее крупных обломков и во взвешенном состоянии песчаных, алевритовых и более тонких частиц. Переносимые обломочные материалы ещё больше усиливают глубинную эрозию. Они являются как бы эрозионными инструментами, которые дробят, разрушают, шлифуют горные породы, слагающие дно русла, но и сами измельчаются, истираются с образованием песка, гравия, гальки. Влекомые по дну и взвешенные переносимые материалы называют твердым стоком рек. Помимо обломочного материала реки переносят и растворенные минеральные соединения. Часть этих веществ возникает в результате растворяющей деятельности речных вод, другая часть попадает в реки вместе с подземными водами. В речных водах гумидных областей преобладают карбонаты Са и Mg, на долю которых приходится около 60% ионного стока (О. А. Алекин). В небольших количествах встречаются соединения Fe и Мn, чаще образующие коллоидные растворы. В речных водах аридных областей помимо карбонатов заметную роль играют хлориды и сульфаты. Соотношение влекомых, взвешенных и растворённых веществ различно в горных и равнинных реках. В первых из них наблюдается резкое преобладание взвешенных частиц при близких количествах растворённых веществ и влекомых наносов, представленных преимущественно галечниками, иногда с крупными валунами. В равнинных реках преобладают растворённые вещества, на втором месте взвеси и сравнительно малое число влекомых, представленных преимущественно песками с примесью гравия. Аккумуляция. Наряду с эрозией и переносом различного материала происходит и его аккумуляция (отложение). На первых стадиях развития реки, когда преобладают процессы эрозии, возникающие местами отложения оказываются неустойчивыми и при увеличении скорости течения во время половодий они вновь захватываются потоком и перемещаются вниз по течению. Но по мере выработки профиля равновесия и расширения долин образуются постоянные отложения, называемые аллювиальными, или аллювием (лат. «аллювио» - нанос, намыв). В накоплении аллювия и в формировании речных долин большую роль играют указанные выше изгибы рек, возникающие главным образом в результате турбулентного характера течения потока, когда поступательные движения воды сочетаются с поперечной циркуляцией. Но изгибы могут возникать и при наличии различных неровностей рельефа. Двигаясь по дуге изгиба, вода испытывает воздействие центробежной силы, и стрежень потока прижимается к вогнутому берегу, где вода опускается вниз, вызывая усиленный размыв дна, борта русла и захват обломочного материала. От подмываемого крутого берега придонные токи воды направляются к противоположному выпуклому берегу, где начинается интенсивная аккумуляция и образуется так называемая прирусловая отмель, частично обнажающаяся при спаде воды во время межени.

52

Это начальный этап формирования аллювия (рис. 21 a).

Так шаг за шагом подмываемый берег становится обрывистым и постоянно отступает, увеличивая крутизну изгиба, а на другом берегу происходит постепенное наращивание прирусловой отмели (рис. 216). Постепенное смещение подмываемых вогнутых берегов и наращивание русловых отмелей у выпуклых берегов приводит, в конце концов, к образованию крупных излучин, называемых также меандрами (по названию р. Меандр в Малой Азии). В результате последовательного развития речной долины происходят значительное расширение площади русловых аллювиальных отложений и образование низкого намываемого берега, который начинает заливаться только в половодье. Такой низкий участок долины, сложенный аллювием, представляет пойму реки - часть долины, возвышающуюся над руслом, называемую также пойменной, луговой или заливной террасой. Поперечный профиль долины приобретает плоскодонную или ящикообразную форму. Излучины, развиваясь, приобретают значительную кривизну, образуют серию петель, разделённых узкими перешейками (рис. 22).

Рис. 22. Схема последовательного смещения речных меандр по мере их развития: а) начальная стадия; б) рост и смещение меандра; в) образование старицы Местами происходит прорыв такого перешейка, и река на таких участках спрямляет своё русло. Осадки, накапливающиеся рядом с главным спрямленным руслом у концов покинутой излучины, заполняют оба её конца, и она превращается в замкнутое озеро.

53

Рис. 23. Участок поймы р. Индр г. Саккар (по А. А. Чистякову): 1) меженное русло; 2) песчаные косы, острова и прирусловые участки низкой поймы; 3) заиленные участки; 4) низкая пойма; 5) высокая пойма; 6) старицы; 7) отмершие протоки; 8) прирусловые валы

Такие озера постепенно заполняются осадками, приносимыми в половодья, зарастают, могут превратиться в болота или в сухие понижения. Отшнурованные от русла реки излучины называют старицами. Образование стариц и спрямление русел неоднократно проявлялось особенно на широких поймах равнинных рек, где наблюдаются остатки разных по времени отшнурованных русел на различных стадиях их развития и отмирания. Следует отметить также, что излучины развиваются не только в сторону берегов, но и вниз по течению. В результате выступы, сложенные коренными породами, постепенно срезаются, и образуется широкая пойменная терраса со сложным рельефом (рис.23). 4.2.3.Геологическая деятельность подземных вод. Карстовые процессы. Карст представляет собой процесс растворения, или выщелачивания трещиноватых растворимых горных пород подземными и поверхностными водами, в результате которого образуются отрицательные западинные формы рельефа на поверхности Земли и различные полости, каналы и пещеры в глубине. Впервые такие широко развитые процессы детально были изучены на побережье Адриатического моря, на плато Карст близ Триеста, откуда и получили своё название. К растворимым породам относятся соли, гипс, известняк, доломит, мел. В соответствии с этим различают соляной, гипсовый и карбонатный карст. Наиболее изучен карбонатный карст, что связано со значительным площадным распространением известняков, доломитов, мела. Необходимыми условиями развития карста являются: 1) наличие растворимых пород; 2) трещиноватость пород, обеспечивающая проникновение воды; 3) растворяющая способность воды. Наибольшее разнообразие карстовых форм наблюдается в открытом типе карста (горные районы известнякового плато Крыма, Кавказа, Карпат, Альп и др.). В этих районах развитию карста благоприятствуют открытая поверхность растворимых пород и частые ливни. Поверхностные формы в открытом типе карста подробно описаны в общей геоморфологии, здесь же остановимся лишь на кратком их перечислении и рассмотрим гидродинамические зоны в карстовом массиве. К поверхностным карстовым формам относятся: 1) карры, или шрамы, небольшие углубления в виде рытвин и борозд глубиной от нескольких сантиметров до 1-2 м; 2) поноры - вертикальные или наклонные отверстия, уходя-

54

щие в глубину и поглощающие поверхностные воды; 3) карстовые воронки, имеющие наибольшее распространение как в горных районах, так и на равнинах. Среди них по условиям развития выделяются: а) воронки поверхностного выщелачивания, связанные с растворяющей деятельностью метеорных вод; б) воронки провальные, образующиеся путём обрушения сводов подземных карстовых полостей; 4) крупные карстовые котловины, на дне которых могут развиваться карстовые воронки (рис. 24); 5) наиболее крупные карстовые формы полъя, хорошо известные в Югославии и других районах; 6) карстовые колодцы и шахты, достигающие местами глубин свыше 1000 м и являющиеся как бы переходными к подземным карстовым формам. Рис. 24. Крупная карстовая котловина Бештекне (Крым) и карстовая воронка на её дне К подземным карстовым формам относятся различные каналы и пещеры. Самыми крупными подземными формами являются карстовые пещеры, представляющие систему горизонтальных или несколько наклонных каналов, часто сложно ветвящихся и образующих огромные залы или гроты. Такая неровность в очертаниях, по-видимому, обусловлена характером сложной трещиноватости пород, а возможно, и неоднородностью последних. На дне ряда пещер много озёр, по другим пещерам протекают подземные водотоки (реки), которые при движении производят не только химическое воздействие (выщелачивание), но и размыв (эрозию). Наличие постоянных водных потоков в пещерах нередко связано с поглощением поверхностного речного стока. В карстовых массивах известны исчезающие реки (частично или полностью), периодически исчезающие озёра. Отложения в пещерах представлены несколькими генетическими типами: 1) нерастворимые продукты, или остаточные (от растворения) образования - терра-росса; 2) обвальные накопления - продукты обрушения сводов карстовых полостей; 3) аллювиальные осадки, образующиеся подземными реками; 4) озёрные осадки; 5) хемогенные образования известковый туф (травертин) и 6) натечные формы - сталактиты, растущие от кровли пещеры вниз, и сталагмиты, растущие вверх. Известны также ледяные пещеры, в которых накапливаются разнообразные формы льда. Покрытый карст отличается от открытого тем, что закарстованные породы перекрыты нерастворимыми или слабо растворимыми горными породами. Формы поверхностного выщелачивания здесь отсутствуют, и процесс протекает в глубине. В большинстве случаев здесь на поверхности образуются карстовые суффозионные (лат. «суффозио» - подкапывание) блюдцеобразные и воронкообразные формы, а также неглубокие поноры. На контакте с закарстованными породами происходит процесс перемещения материала покрывающих пород в ниже расположенные карстовые полости, в результате чего и образуются такие формы, которые Ф. П. Саваренский называл воронками просасывания. Но в ряде случаев карстовосуффозионные провальные воронки и шахты развиваются над подземными каналами и пещерами. Степень и характер закарстованности массивов растворимых пород зависят от гидродинамических условий. По характеру движения и режима подземных вод Д. С. Соколов выделяет следующие гидродинамические зоны (рис. 25): I - зона аэрации, где осуществляется 55

главным образом нисходящее движение инфильтрационных и инфлюационных (лат. «инфлюацио» - втекание) вод, с которыми связано формирование поверхностных карстовых форм; II - зона сезонного колебания уровня трещинно-карстовых вод. При высоком стоянии уровня в этой зоне происходит горизонтальное движение воды, при низком - вертикальное, в соответствии, с чем осуществляется направленное выщелачивание карстующихся пород;

Рис. 25. Гидродинамические зоны в карстовом массиве (по Д. С. Соколову) III - зона полного насыщения, находящаяся в сфере дренирующего воздействия местной гидрографической сети, прорезающей массив карстующихся пород. Эта зона имеет наибольшее значение в развитии подземных карстовых пещер и каналов. Но в придолинных участках образуются не только пещеры и каналы, направленные по пути движения подземных вод к руслам рек. Во многих речных долинах бурением и геофизическими методами обнаружено наличие крупных карстовых полостей значительно ниже ложа, что связано с разгрузкой подруслового потока подземных вод. Местами выражена этажность карстовых пещер. Как было сказано ранее, наблюдаются определённые направленность и цикличность развития речных долин, находящие выражение в наличии надпойменных террас. Каждая из них соответствует длительному эрозионно-аккумулятивному циклу развития речной долины. С такими террасами, расположенными на разных высотах, коррелируются (лат. «корреляцио» - соотношение) карстовые пещеры (рис. 26). Зная возраст террас, можно приближённо оценить время формирования пещер. При оценке степени закарстованности массива важно знать историю геологического развития района. Известны несколько возрастных генераций карста, соответствующих длительным этапам континентального развития, в течение которых происходило активное эрозионное расчленение, формирование речных долин и связанных с ними подземных вод и карстовых процессов. Яркий пример - до-юрский карст Москвы и Подмосковья, где закарстованные каменноугольные известняки покрыты юрскими отложениями. Интенсивный карст протекал в течение двух предшествующих периодов (пермского и триасового) до трансгрессии юрского моря. Гидрографическая сеть кайнозойского времени месРис. 26. Схема связи карстовых пещер тами вскрывает каменноугольные закарстованс речными террасами ные известняки, что вызывает оживление карстовых процессов, продолжающихся и поныне. 56

Оползневые процессы. С деятельностью подземных и поверхностных вод и другими факторами связаны разнообразные смещения горных пород, слагающих крутые береговые склоны долин рек, озёр и морей. К таким гравитационным смещениям, помимо осыпей, обвалов, относятся и оползни. Именно в оползневых процессах подземные воды играют важную роль. Под оползнями понимают крупные смещения различных горных пород по склону, распространяющиеся в отдельных районах на большие пространства и глубину. Простейший случай оползня представлен на рис. 27, где пунктиром показано первоначальное положение склона и его строение после одноактного оползня.

Рис. 27. Схема оползневого склона: 1- первоначальное положение склона; 2 - ненарушенный склон; 3 - оползневое тело; 4 - поверхность скольжения; 5 - тыловой шов; 6 - надоползневой уступ; 7 - подошва оползня; 8 - источник Поверхность, по которой происходит отрыв и оползание, называется поверхностью скольжения, сместившиеся породы - оползневым телом, которое часто отличается значительной неровностью. Место сопряжения оползневого тела с надоползневым коренным уступом называется тыловым швом оползня, а место выхода поверхности скольжения в низовой части склона - подошвой оползня. Часто оползни бывают очень сложного строения, они могут представлять серию блоков, сползающих вниз по плоскостям скольжения с запрокидыванием слоёв смещённых горных пород в сторону коренного несмещённого склона (рис. 28). Рис. 28. Схема сложного оползня, (по Е. В. Шанцеру): Дл - деляпсивная часть оползня; Дт детрузивная часть оползня; Бв - бугор выпирания; Обт - оползневые брекчии; Обо - отложенные оползневые брекчии; I - крупноблоковые оползни первой стадии; II - малые блоковые оползни первой стадии; III - поточный оползень третьей стадии

57

Такие оползни, соскальзывающие под влиянием силы тяжести, А. П. Павлов назвал деляпсивными (лат. «деляпсус» - падение, скольжение). Нижняя же часть такого оползня бывает представлена сместившимися породами, значительно раздробленными, перемятыми в результате напора выше расположенных движущихся блоков. Эта часть оползня называется детрузивной (лат. «детрузио» - сталкивание). Местами под давлением оползневых масс на прилежащие части речных долин и различных водоемов возникают бугры пучения. На территории России оползни широко развиты во многих районах. Многочисленные оползни происходили в таких районах Поволжья, как Нижний Новгород, Ульяновск, Вольск, Саратов и др. Оползневые процессы протекают под влиянием многих факторов, к числу которых относятся: 1) значительная крутизна береговых склонов и образование трещин бортового отпора; 2) подмыв берега рекой (Поволжье и другие реки) или абразия морем (Кавказ) что увеличивает напряженное состояние склона и нарушает существовавшее равновесие; 3) большое количество выпадающих атмосферных осадков и увеличение степени обводнённости пород склона как поверхностными, так и подземными водами. В ряде случаев именно в период или в конце интенсивного выпадения атмосферных осадков происходят оползни. Особенно крупные оползни вызываются наводнениями; 4) влияние подземных вод определяется двумя факторами - суффозией и гидродинамическим давлением. Суффозия, или подкапывание, вызываемое выходящими на склоне источниками подземных вод, выносящих из водоносного слоя мелкие частицы водовмещающей горной породы и химически растворимых веществ. В результате это приводит к разрыхлению водоносного слоя, что естественно вызывает неустойчивость выше расположенной части склона, и он оползает; гидродинамическое давление, создаваемое подземными водами при выходе на поверхность склона. Это особенно проявляется при изменении уровня воды в реке в моменты половодий, когда речные воды инфильтруются в борта долины и поднимается уровень подземных вод. Спад полых вод в реке происходит сравнительно быстро, а понижение уровня подземных вод относительно медленно (отстаёт). В результате такого разрыва между уровнями речных и подземных вод может происходить выдавливание присклоновой части водоносного слоя, а вслед за ним оползание горных пород, расположенных выше; 5) падение горных пород в сторону реки или моря, особенно если в их составе есть глины, которые под воздействием вод и процессов выветривания приобретают пластические свойства; 6) антропогенное воздействие на склоны (искусственная подрезка склона и увеличение его крутизны, дополнительная нагрузка на склоны устройством различных сооружений, разрушение пляжей, вырубка леса и др.). Таким образом, в комплексе факторов, способствующих оползневым процессам, существенная, а иногда и решающая роль принадлежит подземным водам. Во всех случаях при решении вопросов строительства тех или иных сооружений вблизи склонов детально изучается их устойчивость, и вырабатываются меры по борьбе с оползнями в каждом конкретном случае. В ряде мест работают специальные противооползневые станции. 4.3.Геологическая деятельность льда 4.3.1.Лед на земле и его виды Лёд занимает около 11% поверхности Земли, или до 16 млн км2. Наука, изучающая лёд, ледники и их работу, называется гляциологией. Учёные гляциологи выделяют на Земле нивалъно-гляциалъный пояс, в который они включают всё многообразие ледников и льда на поверхности, а также внутри Земли. Ледники представляют собой скопление кристаллического льда, который состоит из промёрзшего снега. Различают: почвенный, или многолетнемерзлотный лед, озёрный, речной, морской и горный. Озёрный лед образуется при отрицательных температурах воздуха и воды. На его формирование оказывают влияние не только температура воздуха и воды, но и глубина озера, и плотность воды. Пресная вода имеет максимальную плотность при температуре 4 °С. Круговорот воды в озере препятствует её замерзанию на значительную глубину. Охлажден-

58

ная поверхностная вода перемещается вниз, а на её место поднимается теплая, т. е. в глубоких озёрах вода до дна не замерзает. В мелководных же озёрах вода промерзает до дна. Озёрный лед в таких озёрах примерзает ко дну и к берегу. Озёрный лёд, как и другие его виды, производит определённую работу. Суть этой работы заключается в следующем. При колебаниях температуры воздуха происходит растрескивание поверхностного льда, раскрытие трещин, заполнение их оттаявшей или озёрной водой и последующий процесс замерзания. При повторных замерзаниях наблюдается наращивание площади озёрного льда и наползание его на берег. Здесь он примерзает к горной породе и разрушает её. Во время оттаивания льда береговая кромка пород отламывается, и на берегу остается береговой вал, представленный неотсортированным обломочным материалом галькой, песком, брекчией, глыбами и глиной. Речной лёд образуется при замерзании поверхности рек в зимний период. Во время ледостава речной лед производит работу по механическому разрушению берегов. Морской лед образуется в высоких широтах. Морская вода замерзает при температуре минус 2-4 градуса, при этом образуется слой льда мощностью 2-3 метра. Морской лёд так же разрушает берега. Ледники - в большой степени продукт климата. Для их образования нужны многие годы. Основное условие образования ледников заключается в том, что выпадение осадков снега должно быть больше, чем его таяние. Падая, снежинки слипаются, замерзают и принимают форму зёрен. Такой лед носит название фирнового-зернистого. Несколько лет нужно чтобы снег перешёл в фирновый. Значительное влияние на этот процесс оказывает давление снежных масс, процесс испарения (сублимация) и новая кристаллизация водяного пара. С годами, за счёт уплотнения фирновый лёд (слежавшийся многолетний снег) превращается в глетчерный лёд. Фирновый лёд плотнее снега и может сохраняться годами. По мере накопления фирнового льда он становится массивным, более плотным, приобретает голубой оттенок. Такой лед называется глетчерным. Снег и лёд резко различаются по весу. Так, 1 м3 снега весит 85 кг, 1 кубический метр фирнового льда - 500-600 кг, а глетчерного - уже 900-960 кг. Ледники встречаются высоко в горах, а также в южных и северных широтах. Линия, выше которой лёд не тает, называется снеговой границей, или хионосферой («хион» - снег, «сфера» - шар). На высоких широтах она располагается на уровне моря, а в горах на высоте 3000 - 6000 метров. При продолжительном похолодании накапливается большое количество снега, льда, и ледник увеличивается в размерах (по площади и мощности), происходит наступление ледника, т. е. он начинает двигаться. Но при движении ледники выходят ниже снеговой границы в область абляции (лат. «абляцио» - отнятие, снос), где происходит постепенное уменьшение массы ледника путем таяния, испарения и механического разрушения. Эту зону иногда называют областью стока, или областью разгрузки. В зависимости от изменяющихся во времени соотношений аккумуляции и абляции происходит осцилляция (лат. «осцилляцию» - колебание) края ледника. В случае существенного усиления питания и превышения его над таянием, край ледника продвигается вперёд - ледник наступает, при обратном соотношении ледник отступает. При длительно сохраняющемся соотношении питания и абляции край ледника занимает стационарное положение. 4.3.2. Типы ледников Выделяются три основных типа ледников: 1) материковые, или покровные; 2) горные; 3) промежуточные, или смешанные. Классическими примерами ныне существующих материковых ледников служат покровы Антарктиды и Гренландии. Антарктический ледник. Антарктида занимает площадь около 15 млн км2 , из них около 13,2 млн км покрыто льдом. Ледяной покров образует огромное плато высотой до 4000 м. По данным сейсмических исследований подлёдный рельеф отличается большой сложностью, наличием хребтов и обширных низменностей, опущенных на десятки и сотни метров ниже уровня Мирового океана. Мощность Антарктического ледяного покрова изме-

59

няется от нескольких сотен метров около гор или у края материка до 4000 м и более в центральных частях и особенно в пределах низменных равнин (Берда, Шмидта и др.). За исключением немногих окаймляющих гористых местностей, ледник покрывает весь материк, заполняет берег и распространяется в моря, образуя огромные массы так называемого шельфового льда, частично лежащего на шельфе, частично находящегося на плаву. Хорошо известный шельфовый ледник Росса занимает половину моря Росса и обрывается уступом, высота которого над морем около 60 м, местами больше. Его ширина с севера на юг около 800 км. В отдельных местах окраинных зон Антарктиды, там, где рельеф расчленён, ледниковый покров распадается на отдельные выводные потоки, движущиеся или в скалистых, или в ледяных склонах. От краёв выводных и шельфовых ледников откалываются огромные ледяные глыбы - айсберги, некоторые из них достигают размера 50-100 км2. Учитывая, что надводная часть айсберга составляет 1/7-1/10 часть его высоты, можно представить себе грандиозность и опасность для пароходства этих оторвавшихся глыб, выносимых ветрами и морскими течениями в просторы океана, далеко за пределы полярных морей. Гренландский ледник. Гренландия занимает немногим более 2 млн км2, из которых около 80% покрыты материковым ледником. Центральная часть ледникового плато (области питания) характеризуется абсолютными высотами около 3000 м, к краевым частям высота снижается до тысячи и нескольких сотен.метров. Максимальная мощность ледникового покрова Гренландии по сейсмическим данным около 3400 м, средняя - около 1500 м. В гористых окраинах Гренландии наблюдаются долинные выводные ледники, некоторые из них, наиболее мощные, выходят в море на различные расстояния, находясь на плаву. Выступы и гребни гор известны под эскимосским названием нунатаки. Горные ледники различны по условиям питания и стока. Большое распространение имеют горные ледники альпийского типа. Общий характер и динамика такого ледника представляются в следующем виде (рис. 29).

Рис. 29. Горный долинный ледник: а) область питания; б) область стока

60

В верхней склоновой части гор выше снеговой границы располагаются области питания (фирновые бассейны). Они представлены циркообразными котловинами, часто это расширенные водосборные бассейны, ранее выработанные водными потоками. Областями их стока или разгрузки являются горные долины. Горные долинные ледники бывают простыми, обособленными друг от друга, каждый с чётко выраженной областью питания и собственной областью стока. Но в ряде случаев наблюдаются сложные ледники, выходящие из различных областей питания, сливающиеся друг с другом в области стока, образуя единый поток, представляющий настоящую реку льда с притоками, заполняющую на многие километры горную долину (рис. 30).

Рис. 30,Сложный горный ледник Местами при обилии выпадающего снега область питания образуется в различных седловинах, на выровненных участках гор или в результате слияния циркообразных областей питания различных склонов. В этих условиях сток льда может происходить по долинам разных (противоположных) склонов хребта. Такие ледники иногда называют переметными. На склонах долин или выше ледниковых цирков наблюдаются кресловидные углубления, называемые карами, лёд в них не имеет стока (или очень незначительный). В условиях дегляциации их называют реликтовыми, или остаточными. И, наконец, висячие ледники расположены в относительно неглубоких западинах на крутых горных склонах. К промежуточному типу относятся так называемые предгорные и плоскогорные ледники. Предгорные ледники получили название по расположению у подножья гор. Они образуются в результате слияния многочисленных горных ледников, выходящих на предгорную равнину, растекающихся в стороны и вперёд и образующих крупный ледниковый шлейф, покрывающий большие пространства. Таким образом, здесь сочетаются горные ледники в высоких горах и покровные в предгорьях. Типичным примером является крупнейший ледник Маляспина на Тихоокеанском побережье Аляски, площадь которого около 3800 км2. Иное сочетание наблюдается в Скандинавском, или плоскогорном типе ледника. Такие плоскогорные ледники располагаются на выровненных слабо расчленённых водораздельных поверхностях древних горных сооружений (ледник Юстедаль в Норвегии площадью около 950 км2). Сток льда осуществляется в долины. Следовательно, здесь мы имеем единую область питания и разделённые каналы стока. Другими примерами являются ледяные покровы или ледяные шапки, покрывающие значительные площади Шпицбергена и Исландии, откуда они выступают через краевые депрессии в форме лопастей или долинных языков. В какой-то степени сходные условия наблюдаются в пределах некоторых вулканических конусов, покрытых сплошными шапкообразными 61

ледниками, спускающимися во все стороны короткими языками по ложбинам горных склонов. Движение ледников. Важное значение имеет пластическое или вязкопластическое течение льда, которое обычно наблюдается в нижней части ледника. Такое движение возможно при значительной мощности льда, создающей нагрузку на его нижние слои, и достаточной его чистоте. При пластическом течение периодически накапливаются горизонтальные напряжения, превышающие упругость льда, в результате возникают горизонтальные срывы, вдоль которых вышележащие слойки льда проскальзывают по нижележащим. Такие послойно-дифференцированные пластические течения местами сопровождаются скачкообразным изменением скорости движения. На контакте ледника с ложем (неоднородным по рельефу и составу горных пород) возникают глыбовые скольжения. Этому способствует наличие обломочного материала в нижней части движущегося ледника, что увеличивает внутреннее трение льда и приводит к понижению его пластичности. Верхняя хрупкая часть ледника разбита многочисленными трещинами (уходящими иногда на значительную глубину) на глыбы различного размера и пассивно перемещается вместе с подстилающей частью льда. В краевых частях ледников, где мощность льда и пластичность его уменьшаются, возникают наклонные поверхности сколов, по которым происходит смещение блоков и пластин льда, образующих систему чешуйчатых надвигов. Как отмечает Ю. А. Лаврушин, такие надвиговые чешуи развиты на долинных ледниках Шпицбергена и в выводных ледниках югозападной части Гренландии. Скорость движения ледников различна и зависит от времени года и от того, в каком районе находится ледник. Например, горные ледники Альп перемещаются со скоростью от 0,1-0,4 до 1,0 м/сут. Вместе с тем некоторые из них временами увеличивают скорость до 10 м/сут. Скорость выводных ледников Гренландии, спускающихся в фиорды, может достигать 25-30 м/сут, тогда как во внутренних районах, вдали от фиордов она составляет несколько миллиметров в сутки. Характерна также неодинаковая скорость движения отдельных частей ледников. Реперные наблюдения в горных ледниках показывают, что скорость движения в их центральной части большая, в то время как в бортовых и придонных частях она уменьшается (в результате трения). Неравномерность движения ледника вызывает определенные напряжения и возникновение диагональных трещин.

62

У верхнего конца горного ледника образуется большая краевая трещина. В переходной зоне от области питания к области стока на повышенном пороге склона накапливаются растягивающие напряжения, под действием которых возникают поперечные трещины (рис. 31), образующиеся также при пересечении неровностей и выступов подлёдного ложа [5]. 4.3.3. Деятельность льда Геологическая деятельность льда заключается в переносе обломочного материала и изменении форм рельефа. Лёд, накапливаясь в большие массы, приобретает текучесть, т. е. он движется. При своем движении ледник производит следующие виды работ: 1) разрушение горных пород подлёдного ложа с образованием обломков разных размеров от песка до валунов; 2) перенос обломочного материала на поверхности и внутри ледника; 3) отложение обломочного материала по всему пути следованию ледника, а так же в конечной точке его стояния. Разрушительная деятельность ледника называется экзорацией (лат. «экзорацио» выпахивание). При своём движении ледник формирует корытообразную долину с пологими бортами - троговую долину (рис. 32).

Рис. 32. Схема образования морен: ПС — поверхностная срединная морена; ПБ — поверхностная боковая морена; ВС — внутренняя срединная морена; Д — донная морена На дне троговой долины часто выделяются поперечные скальные выступы пород (останцы), называемые ригелями. После отступления ледника на этом месте остаются следы его деятельности: штрихи, царапины, борозды - ледниковые шрамы, «бараньи лбы» - крутые, зазубренные камни, крутизна которых направлена против движения ледника. Несколько таких зазубренных камней, расположенных близко друг к другу, составляют морфологическую единицу - «курчавые скалы». Ледник на своём пути отрывает и захватывает обломки пород с ложа и с бортов ущелий. Он перемалывает, дробит породу и переносит её на значительные расстояния. Весь этот обломочный материал, откладываемый ледником, называется мореной. Морена может быть отложена под ледником (донная), может вытаивать на поверхность ледника (поверхностная), посредине долины (срединная) и у бортов (бортовая или боковая). В месте, куда дошёл ледник и начал отступать (таять), откладывается конечная морена. Иногда ледник, при движении, днищем сгребает рыхлый глинистый материал и выдавливает его в куполообразные структуры, называемые диапировыми куполами (греч. «диапиро» - протыкаю). Ледники производят определённую работу по разрушению коренных скальных пород, отрыву от скал больших кусков, их переносу на большие расстояния и превращению в валуны. Такие отдельные крупные валуны получили название эрратических (лат. эрротикус 63

блуждающий). Основная часть эрратических валов, находящихся на просторах Русской равнины, была принесена с Балтийского щита. Скорость перемещения моренного материала во внутренней части ледника меньше, чем в поверхностной его части. Поэтому происходит как бы «нагнетание» моренного материала в складки. Такие перемещения моренного материала ледником, образование диапировых структур называется гляциодислокациями (лат. «гляциес» - лёд и франц. «дислокацион» - перемещение). Результатом работы ледника являются различные формы послеледникового рельефа: холмисто-западинный; холмисто-увалистый; моренные равнины и др. К особому типу моренного рельефа относят друмлины. (англ. «друмлин» - холм) - продолговатые, овальные холмы высотой 10-25 м (иногда до 50 м), длиной от сотен метров до 1-2 км, шириной 100-200 м. Располагаются друмлины вблизи конечной морены. Конечные морены образуются при длительном нахождении ледника в стационарном положении, которое возможно при установившемся климатическом равновесии. Длительное нахождение ледника на одном месте обусловливает привнос и осаждение моренного материала в периферической части ледника. После отступления ледника остаётся конечная морена - нагромождение валунов, песка, глины. На формирование конечной морены оказывают влияние процессы сваливания моренного материала в краевой части (насыпная морена); процесс таранного действия периферийной части ледника на скопления моренного материала - эффект бульдозера (образует напорные морены); латеральное или боковое выжимание обломочного материала (глина, песок, обломки) телом основного языка ледника на его боковую периферийную часть (образуются боковые конечные морены); процессы абляции проявляются ближе к периферийной части ледника в стадии его отступления (таяния). При этом происходит осаждение моренного материала из тела и поверхности ледника на принесённую ранее и отложенную основную - донную морену. Конечные морены в рельефе представляют собой слабоизогнутые валообразные или грядоподобные возвышенности, повторяющие очертания края ледника. Иногда они достигают значительной протяжённости (десятки и сотни километров). В придонной части ледника действуют многочисленные водные потоки, ручьи и реки. Они переносят большое количество обломочного материала: гравий, песок, глину - и отлагают его как под днищем ледника, так и в удалении от его края - образуя флювиогляциальные отложения или водно-ледниковые. После таяния ледника на местности остаются специфические формы рельефа: озы, камы и камовые террасы (рис.33) .

Рис. 33. Схема соотношения ледниковых и водно-ледниковых отложений и форм рельефа Озы - валообразная насыпь, похожая на железнодорожную, сложенная плохоокатанными обломочными водно-ледниковыми отложениями: песчано-гравийно-галечными с

64

включением валунов. Высота таких насыпей от 10 до 30 метров, иногда до 50 м, а протяжённость десятки километров. Камы и комовые террасы (нем. «кам» - гребень) представляют собой крутосклонные холмы с выположенными вершинами. Высота холмов достигает 30 метров. Камы сложены гравием, песками, супесями и ленточными глинами, принесёнными водными потоками. Кроме холмов, вместе с камами водно-ледниковые потоки часто формируют террасовидные уступы, называемые камовыми террасами. В приледниковых областях выделяют следующие отложения, вызванные таянием ледника: зандровые, озёрные и лёссовые. Зандры (датск. - песок) - это большие пологие конусы выноса талых ледниковых вод, расположенные непосредственно за конечной мореной, где они образуют песчано-галечные зандровые поля. Отложения зандровых полей характеризуются хорошей сортированностью песчаного материала. Отчётливо прослеживается уменьшение размера зерен с удалением от края конечной морены, что связано с падением силы водного потока. В конце ледника, после конечной морены образуются озёрноёледниковые отложения. По мере отступления ледника размеры и глубина озёр увеличивается. В озеро сносился и накапливался терригенный материал. Летом приток воды в озеро больше, чем зимой. Поэтому летом из-под ледника выносился водой обломочный материал более крупного размера (галька, песок), а зимой только глина. Песок и глина, чередуясь, слоями отлагались в озере. Такие повторяющиеся слои называются ленточными (ленточные глины). Лёссы. О лёссах говорилось в разделе геологическая деятельность ветра и выветривание. По одной из версий их образования, ветер, дующий с ледник, подхватывает и переносит огромные массы пыли и песка и отлагает их на некотором отдалении от конечной морены. 4.3.4. Мерзлотные процессы В зоне многолетнемерзлотных пород наблюдается ряд геологических процессов, из которых наиболее распространены формирования повторно-жильных льдов, термокарс, пучение, образование бутров и наледей, склоновые подвижки многолетнемерзлотных пород. Повторно-жильные льды образуются и распространены на севере при значительных отрицательных температурах и небольшой мощности талового слоя. Механизм образования таких льдов связан с последующим многократным заполнением трещин льдом и наличием пластичных пород. Выделяют два типа роста жил: 1) эпигенетический, т. е. сформировавшийся после образования горных пород; 2) сингенетический, т. е. формирующийся вместе с накоплением осадков. Ежегодно повторяющийся процесс морозобойного трещинообразования приводит к увеличению ширины трещины и разрушению горной породы (первый тип), и ежегодное накопление осадка приводит к увеличению вертикальной мощности льда (второй тип). Термокарст наблюдается в областях развития многолетнемерзлотных горных пород, возникает в результате сезонного вытаивания участков вечномерзлотных пород. Этот процесс приводит к образованию воронок, провалов, ложбин, котловин оседания и озёр. Процессы пучения. При сезонном промерзании влажных участков земной поверхности происходит вспучивание почвы с образованием специфических форм рельефа. Повторяющиеся ежегодно процессы замерзания и оттаивания участков почвы приводят к появлению бугров вспучивания, наледных бугров и полигональных образований. Бугры пучения. К ним относятся гидролакколиты, представляющие бугры вспучивания грунта, содержащие внутри замёрзшую воду. Их формирование связано с внедрением в почву по трещинам вод. Замерзшая вода в виде ледяного ядра производит вспучивание почвы. Такие бугры достигают высоты 10 м при ширине в десятки метров. Миграционные бугры развиваются на заболоченных торфяниках, образуя бугры высотой 3-4 метра, сложенные торфом. Внутри такого бугра располагаются замерзшие пески, суглинки и глины.

65

Инъекционные бугры обычно под термокарстовыми проявлениями. При этом происходи промерзание подозерных таликов, которое проявляется в виде бугров. Их высота достигает 30-60 м, а площадь 100-200 м. Наледи часто формируются при прорыве подмерзлотных вод на поверхность. Их площадь часто достигает сотен квадратных метров. Структурно-полигональные образования. К ним относятся формы рельефа, связанные с растрескиванием грунта на мелкие полигоны, неравномерным промерзанием сезонноталого слоя: пятна-медальоны, каменные многоугольники, возникающие в местах вспучивания и вымораживания грунта. Пятна-медальоны - относительно небольшие полигоны в глинистых грунтах. При оттаивании глинистого грунта внутри полигона происходит разрядка гидростатического давления, которое дисперсную часть глины транспортирует из центра к периферии полигона. Аналогичным образом формируются каменные кольца и многоугольники. При незначительных наклонах местности в зоне развития многолетнемерзлотных пород проявляются склоновые процессы. К ним относятся солифлюкция и курумы. Солифлюкцией называется течение по склону переувлажненного грунта во время его сезонного оттаивания. Обильное переувлажнение дисперсного материала почвы приводит к её разжижению, увеличивается пластичность, и под влиянием веса глинистый материал стекает по склону, образуя сплошные языки из глины или ступенчатые формы - солифлюкцитные террасы. В случае присутствия в почве большого количества обломочного материала: крупная галька, валуны - на склонах возникают каменные россыпи - курумы. Наклон рельефа в таких случаях составляет 35-45°. При большом количестве обломочного скального материала (коллювий - в горах) формируются сплошные шлейфы из обломков пород - каменные поля, достигающие по площади нескольких десятков квадратных километров. Длина курумов может достигать 1-1,5 км. Такие линейные курумы иногда называют каменными реками и морями. 4.4. Геологическая деятельность морей и океанов Геологическая деятельность моря складывается из трёх составляющих: разрушение горных пород берега дна моря; перенос продуктов разрушения; отложение продуктов разрушения в различных частях морского бассейна. 4.4.1 Разрушительная работа моря Разрушительная деятельность моря называется абразией. Она связана главным образом с волновыми движениями и в значительно меньшей степени с приливно-отливными. Сильнее всего абразия проявляется у крутых берегов, сопряжённых с глубокими участками бассейна берегов. Штормовые волны ударяют с большой силой (местами до 30 т/м и более) о крутой берег. Под их воздействием в основании крутого берегового уступа, где сосредоточена наибольшая сила гидравлического удара, возникает так называемая волноприбойная ниша (рис. 34), над которой остаётся карниз нависающих пород.

Рис. 34. Разрез крутого скалистого берега с волноприбойной нишей и волноприбойной террасой

66

Разрушительная деятельность волн усиливается захватываемыми ими различными обломками горных пород. При дальнейшем разрастании волноприбойной ниши наступает момент, когда устойчивость карниза нарушается и происходит обрушение пород. После обрушения берег вновь представляет отвесный обрыв, называемый клиффом (нем. «клифф» обрыв). В дальнейшем процесс может повторяться развитием новых волноприбойных ниш. Таким образом, берег отступает в сторону суши, оставляя за собой слабо наклонную подводную абразионную террасу, или бенч (рис. 35). Часть обрушившегося обломочного материала выносится на крутой подводный склон за пределы абразионной террасы и откладывается. Так образуются подводные аккумулятивные террасы, сопряжённые с абразионными. Чем шире абразионно-аккумулятивные террасы, тем меньше энергия волн, подходящих к берегу, поскольку она расходуется на преодоление трения, на перемещение и переработку материала. К тому же между подводной абразионной террасой и клиффом возникает пляж, представляющий гряды или насыпи гальки, гравия, иногда песка, полого спускающиеся в сторону моря. Расширение пляжа способствует уменьшению абразионного воздействия на берег.

Рис. 35. Схема последовательных отступаний берега (по В. П. Зенковичу): А, Б, В - различные положения отступающего берегового склона, абрадируемого морем; аь а2, а3 - абразионные террасы, соответствующие стадиям развития берега; А1, Б1, B1 различные стадии развития подводных аккумулятивных террас; П - пляж Скорость и величина отступания берегов зависят от состава слагающих их пород. Если берег слагается сильно трещиноватыми или рыхлыми породами, то скорость его отступания может достигать нескольких метров в год. Абразионному воздействию подвержены высокие берега в районах Чёрного моря - Сочи, Сухуми и др. В пределах плоских с обширными отмелями берегов процессы развиваются иначе. Энергия волн на широких мелководьях гасится, и происходит не абразия, а перенос и аккумуляция осадков - образование широкой полосы надводной террасы. Такие берега называются аккумулятивными в отличие от глубинных абразионных. 4.4.2. Перенос обломочного материала Перенос вызывается морскими волнами, если они подходят к берегу под некоторым утлом. При таком движении обломочный материал переносится вдоль берега на десятки и более километров. По данным В. П. Зенкевича и О. К. Леонтьева, при формировании аккумулятивных берегов наблюдаются два типа перемещений рыхлого материала: поперечное перпендикулярно береговой линии и продольное - параллельно береговой линии. Результатом поперечного перемещения терригенного материала является формирование берегового

67

вала, состоящего из накоплений валунов и гальки. Чем сильнее волны, тем больше береговой вал. При продольном перемещении обломочного материала большое значение имеет угол подхода волн к берегу. Во время сильных штормов галька за сутки может перемещаться на расстояние до 900 метров. Наиболее интенсивно перенос валунов и гальки осуществляется в прибрежной зоне до глубины примерно 100-150 метров. С глубиной волновое движение затухает, и его энергии хватает только на перенос мелких глинистых частиц. 4.4.3. Отложения обломочного материала Вдоль морского берега происходит не только перенос рыхлого материала, но и его отложение. Обломки пород накапливаются в форме пляжей, кос, баров, барьерных баров и аккумулятивных террас. У самого берега откладывается крупная галька, валуны, затем песок и далее - глина, карбонаты, илы. Пляжи формируются непосредственно в береговой линии. Их образование протекает в несколько стадий: 1) процесс абразии берегов; 2) накопление терригенного материала, снесённого реками с берегов; 3) формирование наносов принесённых поступательными движениями воды вдоль берега. Косы представляют продолжение пляжа в сторону моря от какого-либо пункта на берегу и параллельно береговой линии, сложенные песчаным материалом. При поперечном подходе волн к берегу в зоне прибоя в пределах пляжа часто формируются валы из песчано-гравийно-галечного материала, а в мелководной части моря происходит образование подводных валов, представляющих невысокие преимущественно песчаные гряды, параллельные берегу. По данным В. П. Зенковича, они образуются в результате частичного разрушения («забурунивания») волн на глубинах, близких к их двойной высоте, с чем связаны уменьшение наносодвижущей способности и частичное отложение. К особой категории относятся крупные аккумулятивные формы, называемые барами. Они представляют длинные полосы, поднятые над уровнем моря, протягивающиеся параллельно берегу на десятки и сотни километров и сложенные песчано-гравийно-галечными, местами песчано-ракушечными или ракушечными наносами. Ширина бар порядка 20-30 км, а высота до первых десятков метров. Бары нередко частично или полностью отделяют от моря заливы или лагуны. Крупные бары известны в Мексиканском заливе, Беринговом и Охотском морях. По данным О. К. Леонтьева, 10% от всей протяжённости береговой линии Мирового океана приходится на берега, окаймлённые барами. При подходе волн к берегу под некоторым углом возникает продольное перемещение наносов и образуются различные аккумулятивные формы, детально изученные В. П. Зенкевичем. Эти формы определяются углом подхода волн, их силой и контурами берега. Выделяются три аккумулятивные формы (рис. 36): 1) косы, возникающие при изгибе берега от моря; 2) примкнувшая аккумулятивная терраса, образующаяся путём заполнения изгиба берега в сторону моря; 3) томболо, или перейма, нарастающая при блокировке участка берега островом с образованием волновой тени между берегом и островом.

68

4.4.4. Отложения морей и океанов Источник поступления осадочного материала в моря и океаны весьма разнообразны. Часть материала выносится в океан реками с материков в виде аллювия, часть - за счёт разрушения водой пород, слагающих берег. Значительную часть осадочного материала в морях и океанах составляют минеральные вещества, осаждающиеся из морской воды, карбонатные постройки, являющиеся результатом жизнедеятельности морских организмов, а также останки самих обитателей моря и, наконец, продукты вулканической деятельности, поставляемые подводными вулканами. По данным А. П. Лисицына, ежегодно в Мировой океан поступает свыше 25 миллиардов тонн обломочного материала. Предполагается, что обломочные (терригенные) осадки, снесённые с материков, покрывают примерно одну четвёртую часть поверхности морского дна, остальные три четверти заняты собственно океаническими осадками. Основное количество осадочных образований морей и океанов приходится на биогенные (органические) и хемогенные отложения. Среди биогенных отложений выделяют два ведущих типа - кремнистые и карбонатные. Практически весь карбонатный материал океанов органического происхождения, в основном за счёт планктона. ' Второй, широко представленный в океане тип, - кремнистые отложения радиолярий. В своём составе они содержат до 40%, а иногда до 70% кремнезёма. В глубоководных частях океана преобладает красная глина. Химический состав красной глины: SiО2 - 54%, А12О3 - 16%, Fe2О3 - 8,5%, CaO, Na2О, К2О, а также соли - Ti, Сr, Со, Ва, Сu, As. Такие глины занимают огромные площади, почти треть площади Тихого океана и четвертую часть Атлантического и Индийского океанов. В местах проявления подводного вулканизма, наряду с морскими и терригенными, встречаются также отложения, обогащённые твёрдыми продуктами извержения вулканов (пирокластические осадки). Значительную часть морских осадках представляют: железомарганцевые конкреции (размеры от 1 до 15 см) - в центре находится обломки пород и раковины, а по краям - окислы железа и марганца; фосфориты, обычно встречаются совместно с глауконитами (они образуются в результате осаждения материала из перенасыщенных фосфоритами вод в прибрежной полосе); глаукониты - продукт подводного выветривания алюмосиликатов, в частности бокситов; оолитовые скопления - имеют концентрическое строение, размером, редко превышающим 1 мм (в центре оолита находится терригенная часть - песчинка или глина, вокруг которой сконцентрирован карбонатный материал).

69

На глубине от 200 до 4000 м располагается континентальная зона илов. Среди илов различают: синий, фораминиферовый, радиоляриевый, красный ил, вулканический ил [4].

5. ОСНОВНЫЕ СТРУКТУРНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ ЗЕМНОЙ КОРЫ Наиболее крупными структурными элементами земной коры являются континенты и океаны, характеризующиеся различным строением океанической и земной коры. Следовательно, эти структурные элементы должны пониматься в геологическом, вернее даже в геофизическом смысле, так как определить тип строения земной коры возможно только сейсмическими методами. Отсюда ясно, что не всё пространство, занятое водами океана, представляет собой в геофизическом смысле океанскую структуру, так как обширные шельфовые области, например в Северном Ледовитом океане, обладают континентальной корой. Различия между этими двумя крупнейшими структурными элементами не ограничиваются типом земной коры, а прослеживаются и глубже, в верхнюю мантию, которая под континентами построена иначе, чем под океанами, и эти различия охватывают всю литосферу, а местами и тектоносферу, т. е. прослеживаются до глубин примерно в 700 км. В пределах океанов и континентов выделяются менее крупные структурные элементы, во-первых, это стабильные структуры - платформы, которые могут быть как в океанах, так и на континентах. Они характеризуются, как правило, выровненным, спокойным рельефом, которому соответствует такое же положение поверхности на глубине, только под континентальными платформами она находится на глубинах 30-50 км, а под океанами 5-8 км, так как океанская кора гораздо тоньше континентальной. В океанах, как структурных элементах, выделяются следующие геоморфоструктуры: подводные материковые окраины (окраины моря), ложе океана (котловины, хребты и возвышенности), срединно-океинские подвижные пояса, представленные срединно-океанскими хребтами с рифтовыми зонами в их осевой части, пересечёнными трансформными разломами и являющиеся в настоящее время зонами спрединга, т. е. расширения океанского дна и наращивания новообразованной океанской коры. Следовательно, в океанах как структурах выделяются устойчивые платформы (плиты) и мобильные срединно-океанские пояса. Пассивные материковые окраины в геологическом и тектоническом смысле представляют собой единый большой блок - материковую литосферную плиту. Переходные зоны прослеживаются от окраинных морей к ложу. Это пояса высокой современной тектонической активности, контрастности движений, сейсмичности и вулканизма океана и включают в себя островные дуги, глубоководные котловины и глубоководные желоба. Дно океана (ложе) характеризуется рядом геофизических признаков: относительно повышенным тепловым потоком, специфическим «зебровидным» магнитным полем, повышенным значением гравитационного поля. Состав океанической коры имеет трёхслойное строение: 1 - осадочный слой; 2 - базальтовый слой (с включением остатков планктонных организмов, состоящих из карбонатной и кремнистой основы); 3 - дайковый пояс, выраженный серией небольших магматических интрузий. Континенты характеризуются определёнными чертами: 1- увеличенной мощностью земной коры, в составе которой присутствует гранито-метаморфический слой; 2 - верхняя мантия имеет неоднородную астеносферу, она обеднена базальтами и более холодная; 3 присутствует как основной, так и кислый магматизм; 4 - континентальная литосфера сформировалась за счёт геосинклинальных процессов, которые и привели к образованию мощного гранито-метаморфического слоя. На континентах как структурных элементах высшего ранга выделяются стабильные области - платформы и эпиплатформенные орогенные пояса, (геосинклинальные пояса), сформировавшиеся в неоген-четвертичное время в устойчивых структурных элементах земной коры после периода платформенного развития. К таким поясам можно отнести современные горные сооружения Тянь-Шаня, Алтая, Саян, Западного и Восточного Забайкалья, Восточную Африку и др.

70

Понятие о геосинклиналях ввёл в науку американский геолог Д Дэна в 1873 г., а ещё раньше, в 1857 г., также американец Дж. Холл сформулировал в целом эту концепцию, показав, что горно-складчатые структуры возникли на месте прогибов, ранее выполнявшихся разнообразными морскими отложениями. В силу того, что общая форма этих прогибов была синклинальной, а масштабы прогибов очень большими, их и назвали геосинклиналями. В. Е. Хаин даёт следующее определение геосинклинальным поясам - это огромные линейно вытянутые, наиболее подвижные участки земной коры, характеризующиеся большим размахом и скоростями тектонических движений и двумя этапами развития геосинклинальным и орогенногенным ((греч. «ороз» - гора и «генезис» - происхождение, буквально, горообразование) [10]. Толчок в учении о геосинклиналях дала тектоники литосферных плит, возникшая всего лишь 25 лет назад, но быстро превратившаяся в ведущую геотектоническую теорию. С точки зрения этой теории геосинклинальные пояса возникают на границах взаимодействия различных литосферных плит. Подробнее основные структурные элементы земной коры выглядят следующим образом. 5.1. Подвижные геосинклинальные пояса Являются чрезвычайно важным структурным элементом земной коры, обычно располагающимся в зоне перехода от континента к океану и в процессе эволюции формирующим мощную континентальную кору. Смысл эволюции геосинклинали заключается в образовании прогиба в земной коре в условиях тектонического растяжения. Этот процесс сопровождается подводными вулканическими излияниями, накоплением глубоководных терригенных и кремнистых отложений. Затем возникают частные поднятия, структура прогиба усложняется и за счёт размыва поднятий, сложенных основными вулканитами, формируются граувакковые песчаники. Распределение фаций становится более прихотливым, появляются рифовые постройки, карбонатные толщи, а вулканизм более дифференцированным. Наконец, поднятия разрастаются, происходит своеобразная инверсия прогибов, внедряются гранитные интрузивы, и все отложения сминаются в складки. На месте геосинклинали возникает горное поднятие, перед фронтом которого растут передовые прогибы, заполняемые молассами грубообломочными продуктами разрушения гор, а в последних развивается наземный вулканизм, поставляющий продукты среднего и кислого состава: андезиты, дациты, риолиты. В дальнейшем горно-складчатое сооружение размывается, так как темп поднятий падает, и ороген превращается в пенепленизированную равнину. Такова общая идея геосинклинального цикла развития. Успехи в изучении океанов привели в 60-е годы прошлого века к созданию новой глобальной геотектонической теории - тектоники литосферных плит. Суть этой теории заключается в выделении крупных литосферных плит, границы которых маркируются современными поясами сейсмичности, и во взаимодействии плит путём их перемещения и вращения. В океанах происходит наращивание, расширение океанской коры путём её новообразования в рифтовых зонах срединно-океанских хребтов. Поскольку радиус Земли существенно не меняется, новообразованная кора должна поглощаться и уходить под континентальную, т. е. происходит её субдукция (погружение). Эти районы отмечены мощной вулканической деятельностью, сейсмичностью, наличием островных дуг, окраинных морей, глубоководных желобов, как, например, на восточной периферии Евразии. Все эти процессы отмечают собой активную континентальную окраину, т. е. зону взаимодействия океанской и континентальной коры. Напротив, те участки континентов, которые составляют с частью океанов единую литосферную плиту, как, например, по западной и восточной окраин Атлантики, называются пассивной континентальной окраиной и лишены всех перечисленных выше признаков, но характеризуются мощной толщей осадочных пород над континентальным склоном. В этом видят сущность геосинклинального процесса.

71

Таким образом, благодаря новым тектоническим идеям, учение о геосинклиналях обретает как бы «второе дыхание», позволяющее реконструировать геодинамическую обстановку их эволюции на базе актуалистических методов. Исходя из сказанного, под геосинклиналъным поясом, (окраинно- или межконтинентальным) понимается подвижной пояс протяженностью в тысячи километров, закладывающийся на границе литосферных плит, характеризующийся длительным проявлением разнообразного вулканизма, активного осадконакопления и на конечных стадиях развития превращающийся в горно-складчатое сооружение с мощной континентальной корой. Примером таких глобальных поясов являются: межконтинентальные - Урало-Охотский палеозойский; Средиземноморский альпийский; Атлантический палеозойский; окраинно-континентальные - Тихоокеанский мезозойско-кайнозойский и др. Геосинклинальные пояса подразделяются на геосинклиналъные области - крупные отрезки поясов, отличающиеся историей развития, структурой и отделяющиеся друг от друга глубокими поперечными разломами, пережимами и т. д. В свою очередь, в пределах областей могут быть выделены геосинклиналъные системы, разделяющиеся жёсткими блоками земной коры - срединными массивами или микроконтинентами, структурами, которые во время погружения окружающих районов оставались стабильными, относительно приподнятыми и на которых накапливался маломощный чехол. Как правило, эти массивы являются обломками той первичной древней платформы, которая подверглась дроблению при заложении подвижного геосинклинального пояса. 5.2. Древние платформы Платформы являются устойчивыми глыбами земной коры, сформировавшимися в позднем архее или раннем протерозое. Их отличительная черта - двухэтажность строения. Нижний этаж, или фундамент, сложен складчатыми, глубоко метаморфизованными толщами пород, прорванными гранитными интрузивами, с широким развитием гнейсовых и гранитогнейсовых куполов или овалов - специфической формой метаморфогенной складчатости. Фундамент платформ формировался в течение длительного времени в архее и раннем протерозое и впоследствии подвергся очень сильному размыву и денудации, в результате которых вскрылись породы, залегавшие раньше на большой глубине. Площадь древних платформ на материках приближается к 40 % и для них характерны угловатые очертания с протяжёнными прямолинейными границами - следствием краевых швов (глубинных разломов). Складчатые области и системы либо надвинуты на платформы, либо граничат с ними через передовые прогибы, на которые в свою очередь надвинуты складчатые орогены. Границы древних платформ резко несогласно пересекают их внутренние структуры, что свидетельствует об их вторичном характере в результате раскола суперматерика Пангеи-1, возникшего в конце раннего протерозоя. Верхний этаж платформ представлен чехлом, или покровом, полого залегающих с резким угловым несогласием на фундаменте неметаморфизованных отложений - морских, континентальных и вулканогенных. Поверхность между чехлом я фундаментом отражает самое важное структурное несогласие в пределах платформ. Строение платформенного чехла оказывается сложным, и на многих платформах на ранних стадиях его образования возникают грабены, грабенообразные прогибы - авлакогены (от греч. «авлос» - борозда, ров; «ген» рожденный, т. е. рождённые рвом). Мощность континентальных и реже морских отложений в авлакогенах достигает 5-7 км. Среди наиболее крупных структурных элементов платформ выделяются щиты и плиты. Щит - это выступ на поверхность фундамента платформы, который на протяжении всего платформенного этапа развития испытывал тенденцию к поднятию. Плита - часть платформы, перекрытая чехлом отложений и обладающая тенденцией к прогибанию. В пределах плит различаются более мелкие структурные элементы. В первую очередь это синеклизы обширные плоские впадины, под которыми фундамент прогнут, и антеклизы - пологие своды с поднятым фундаментом и относительно утончённым чехлом.

72

По краям платформ, там, где они граничат со складчатыми поясами, часто образуются глубокие впадины, называемые перикратонными (т. е. на краю кратона, или платформы). Нередко антеклизы и синеклизы осложнены второстепенными структурами меньших размеров: сводами, впадинами, валами. Последние возникают над зонами глубоких разломов, крылья которых испытывают разнонаправленные движения, и в чехле платформы выражены узкими выходами древних отложений чехла из-под более молодых. Углы наклона крыльев валов не превышают первых градусов. Часто встречаются флексуры - изгибы слоев чехла без разрыва их сплошности и с сохранением параллельности крыльев, возникающие над зонами разломов в фундаменте при подвижке его блоков. Все платформенные структуры очень пологие, и в большинстве случаев непосредственно измерить наклоны их крыльев невозможно. Состав отложений платформенного чехла разнообразный, но чаще всего преобладают осадочные породы - морские и континентальные, образующие выдержанные пласты и толщи на большой площади. Весьма характерны карбонатные формации, например, белого писчего мела, органогенных известняков, типичных для гумидного климата и доломитов с сульфатными осадками, образующимися в аридных климатических условиях. Широко развиты континентальные обломочные формации, приуроченные, как правило, к основанию крупных комплексов, отвечающих определённым этапам развития платформенного чехла. На смену им нередко приходят эвапоритовые или угленосные паралические формации и терригенные - песчаные с фосфоритами, глинисто-песчаные, иногда пестроцветные. Карбонатные формации знаменуют собой обычно «зенит» развития комплекса, а далее можно наблюдать смену формаций в обратной последовательности. Для многих платформ типичны покровноледниковые отложения. Платформенный чехол в процессе формирования неоднократно претерпевал перестройку структурного плана, приуроченную к рубежам крупных геотектонических циклов: байкальского, каледонского, герцинского, альпийского и др. Участки платформ, испытывавшие максимальные погружения, как правило, примыкают к той пограничной с платформой подвижной области или системе, которая в это время активно развивалась. Для платформ характерен и специфический магматизм, проявляющийся в моменты их тектономагматической активизации. Наиболее типична трапповая формация, объединяющая вулканические продукты лавы и туфы и интрузивы, сложенные толеитовыми базальтами континентального типа с несколько повышенным по отношению к океанским содержанием оксида калия, но все же не превышающим 1 - 1 , 5 %. Объём продуктов трапповой формации может достигать 1-2 млн км3 , как, например, на Сибирской платформе. Очень важное значение имеет щелочно-ультраосновная (кимберлитовая) формация, содержащая алмазы в продуктах трубок взрыва (Сибирская платформа, Южная Африка). Кроме древних платформ выделяют и молодые, хотя чаще их называют плитами, сформировавшимися либо на байкальском, каледонском или герцинском фундаменте, отличающемся большей дислоцированностью чехла, меньшей степенью метаморфизма пород фундамента и значительной унаследованностью структур чехла от структур фундамента. Примерами таких платформ (плит) являются: эпибайкальская Тимано-Печорская, эпигерцинская Скифская, эпипалеозойская Западно-Сибирская и др. 6. ГЕОХРОНОЛОГИЯ Основой любого исторического исследования в геологии является восстановление последовательности событий во времени. Решить эту задачу позволяет анализ состава горных пород и времени их отложения. В геологии существуют две системы летосчисления - абсолютная и относительная. Под абсолютным возрастом горных пород, минералов и событий понимают количество лет, прошедшее с момента образования горной породы или геологического события по отношению к настоящему времени. Под относительным возрастом горных пород и событий понимают отношение возраста одних горных пород к другим или отноше-

73

ние одного геологического события к другому (одни горные породы старше или моложе других, или одно геологическое событие старше или моложе относительно другого). Каждая горная порода несёт в себе двойную смысловую нагрузку. С одной стороны, это результат геологических процессов, с другой - вещественное выражение времени. В задачу стратиграфии которой входят расчленение толщ осадочных и вулканогенных пород на отдельные слои и их пачки; описание содержащихся в них остатков фауны и флоры; установление возраста слоёв; сопоставление выделенных слоёв данного района с другими; составление сводного разреза отложений региона и разработка стратиграфической шкалы не только для отдельных регионов - региональных стратиграфических шкал, но и единой или международной стратиграфической шкалы для всей Земли. Для того чтобы решить эти задачи, необходимо установить не только относительный возраст пород, слагающих толщи и пачки слоёв, но и их абсолютный возраст. Простые геологические тела являются элементарными стратиграфическими единицами. Каждое геологическое тело несёт в себе информацию о конкретном событии в истории Земли. Элементарные стратиграфические единицы объединяются в региональные стратиграфические комплексы, принадлежащие по времени общему этапу формирования. 6.1. Относительная геохронология Относительный возраст горных пород устанавливается различными методами: геолого-стратиграфическими (стратиграфический, минерало-петрографический, или литологический, тектонический, геофизический) и биостратиграфическими, или палеонтологическими. Стратиграфический метод основан на установлении последовательности залегания слоев и пластов, исходя из положения, что нижележащие породы в разрезе будут более древними, чем расположенные выше по разрезу. Минералого-петрографический (литологический) метод заключается в детальном изучении и сравнении минерального и петрографического состава пород в соседних разрезах. Так, если в двух или нескольких разрезах, расположенных недалеко друг от друга, выделяются породы одинакового состава, то эти породы соединяются корреляционной линией, подразумевая их одновозрастное образование. В последнее время широкое распространение в целях корреляции пластов горных пород и их пачек получил геофизический метод отражённых волн общей глубинной точки (MOB ОГТ), позволяющий на основе отражения сейсмических волн прослеживать пласты на глубинах до 10 км. Получив название сейсмостратиграфии, данный метод особенно активно используется в нефтяной геологии, так как даёт возможность в относительно краткие сроки получить профили на очень большую территорию и выявить структуры и литологические отличия в пластах, благоприятные для появления скоплений нефти и газа. В последние десятилети большое значение для возрастного расчленения отложений, особенно в океанах и морях, приобрёл палеомагнитный метод, основанный на способности горных пород сохранять характер намагниченности той эпохи, в которую они образовались. Тектонический метод, или цикличный метод, учитывает цикличность колебательных движений, проявившихся в послойном залегании и составе осадочных отложений. Каждый тектонический цикл несёт информацию о поднятии или опускании местности. Структурнотектонический метод. В основе этого метода лежит представление о различном залегании пластов (согласное и несогласное). Согласным называется залегание слоёв комплекса горных пород, последовательно залегающих друг на друге, от древних к молодым без перерыва в осадконакоплении. При несогласном залегании верхний, более молодой комплекс пород, узнаётся легко по параллельности его слоёв поверхности несогласия. Поверхность несогласия возникла в результате тектонических процессов и горообразования. Палеонтологические методы основаны на выделении слоёв, содержащих различные комплексы органических остатков. Нередко можно наблюдать, что в разрезе повторяются

74

литологически одинаковые слои, например, известняков, песчаников, но фауна и флора, встречающаяся в этих слоях, различна и не повторяется, отражая необратимую эволюцию органического мира. Она заключается в том, что какой-либо род или вид организмов никогда не может появиться вновь в позднейшее время точно таким же. Даже если условия обитания в более позднее время будут идентичны таковым, существовавшим ранее, всё равно организмы не возвратятся к первоначальному облику. Это обстоятельство и делает возможным использование органических остатков для стратиграфического расчленения разреза. Необратимость эволюции органического мира позволяет сопоставлять и определять относительный возраст толщ пород, располагающихся далеко друг от друга и различающихся литологически. Этому способствует широкое площадное, но узкое вертикальное распространение отдельных организмов, которые называются руководящими ископаемыми формами. Ограниченный вертикальный интервал их существования объясняется способностью организмов очень быстро расселяться на обширных пространствах, и время этого расселения оказывается ничтожно малым по сравнению со скоростью накопления осадков. Руководящие ископаемые составляют лишь часть от общего количества организмов, встреченных в данном слое, и, как правило, характеризуются чёткими особенностями формы, что позволяет их быстро и уверенно распознавать. Изменчивость форм организмов способствует тому, чтобы они стали руководящими ископаемыми. Однако и метод руководящих ископаемых следует применять с осторожностью, учитывая весь комплекс остатков фауны и флоры, встречающийся в исследуемом слое, так как несмотря на то что часть из них является транзитными - имеют широкое вертикальное распространение, сам комплекс органических остатков неповторим. В последние десятилетия для расчленения и сопоставления разрезов стал широко применяться микропалеонтологический метод, объектом которого являются остатки известковых и кремнистых скелетов простейших организмов - фораминифер, радиолярий, остракод и др. Благодаря быстрой изменчивости этих организмов, их обилию и быстрому расселению в морях и океанах, появляется возможность детального расчленения разрезов oтложений. Очень важное значение приобрел и спорово-пылъцевой метод, основанный на изучении остатков спор и зерен пыльцы, которые чрезвычайно устойчивы и не разрушаются, разносясь ветром на большие расстояния в огромном количестве. Всё это делает их незаменимыми при сопоставлении морских, континентальных и лагунных отложений, восстановлении палеогеографических условий, которые хорошо отражаются в изменении растительности, а следовательно, спор и пыльцы. 6.2. Абсолютная геохронология Изложенные выше методы определения относительного возраста горных пород находят применение, прежде всего, при исследовании осадочных образований. Сложнее определить возраст в «немых» толщах (породы, лишённые ископаемой флоры и фауны), а также в метаморфических и магматических горных породах (эффузивных и интрузивных), возраст которых обычно устанавливается косвенным путём. Так эффузивные породы датируются по относительному возрасту после пород, на которых они залегают, но ниже перекрывающих их осадочных отложений, относительно охарактеризованных палеонтологическими методами. Когда мы говорим об абсолютной геохронологии, то подразумеваем возраст образования какой-либо горной породы в астрономических единицах времени - годах, продолжительность которых признается абсолютной, неизменной в масштабе времени. Проблема определения абсолютного возраста горных пород, продолжительности существования Земли издавна занимала умы геологов, и попытки её решения предпринимались много раз, для чего использовались различные явления и процессы. Ранние представления об абсолютном возрасте Земли были курьёзными. Современник М. В. Ломоносова французский естествоиспытатель Бюффон определял возраст нашей планеты всего лишь в 74 800 лет. Другие учёные давали различные цифры, не превышающие 400-500 млн лет. Здесь следует отметить, что все эти по-

75

пытки заранее были обречены на неудачу, так как они исходили из постоянства скоростей процессов, которые, как известно, менялись в геологической истории Земли. И только в первой половине XX в. появилась реальная возможность измерять действительно абсолютный возраст горных пород, геологических процессов и Земли как планеты. Эта возможность базировалась на открытии процесса радиоактивного распада неустойчивых изотопов целого ряда химических элементов. Радиологический метод является ведущим в геохронологии. Поскольку этот физический процесс идёт с постоянной скоростью и не зависит ни от каких внешних воздействий, мы получаем в руки «атомный часовой механизм», позволяющий измерять возраст интересующего нас геологического объекта. Так возник радиометрический метод определения абсолютного возраста горных пород, в основе которого лежит физическое явление радиоактивного распада изотопов 238U, 235U, 232Th, 40К, 87Sr, 14С, 3Н и многих других. Все эти изотопы нестабильны и обладают вполне определённой, выявленной экспериментально скоростью распада, обычно характеризуемой периодом полураспада, т. е. временем, в течение которого распадается половина атомов данного нестабильного изотопа. Период полураспада сильно варьирует у различных изотопов. Период полураспада радиоактивного элемента известен, и определение возраста заключается в том, чтобы найти отношение массы вновь образованного химического элемента к массе материнского изотопа. Радиометрический возраст должен определяться по минералам, содержащим радиоактивные элементы, при этом отсчёт времени в «атомных часах» начинается сразу же после кристаллизации данного минерала, который всё последующее время вёл себя как замкнутая система и сохранял все продукты распада и то количество исходного материнского изотопа, которое осталось после распада. Кроме этого, необходимо быть уверенными в том, что ничто постороннее не попало в минерал за время, прошедшее с момента его образования. Наука, занимающаяся определением абсолютного возраста минералов и горных пород, называется радиологией, и в её арсенале насчитывается много методов, которые постоянно совершенствуются и имеют конечной целью повышение точности определений. При определении возраста горных пород радиологическими методами руководствуются следующими периодами полураспада:

Учитывая периоды полураспада, различные изотопы используются для определения возраста в разных временных диапазонах. Так, радиоактивный углерод 14С, образующийся в верхних слоях атмосферы в результате действия космических лучей на атом азота 14N, используется для определения возраста древесины, торфа и т. д. в пределах 50 000 лет, что позволяет успешно применять его в четвертичной геологии и археологии. Большое влияние на отношение 14С/12С оказывают проводящиеся уже более 40 лет испытания атомного оружия, атомные реакторы и ускорители. Изотопы с большим периодом полураспада с успехом применяются для определения возраста докембрийских пород, диапазон формирования которых превышает 3,5 млрд. лет. Используются уран-свинцовый, торий-свинцовый, свинец-свинцовый, калий-аргоновый, рубидий-стронциевый, самарий-неодимовый и другие методы, каждый из которых имеет свои достоинства и недостатки. Проблемы возникают с калий-аргоновым методом, основанным на переходе нестабильного изотопа 40К при условии захвата электрона в стабильный 40Аr или Са, если при этом испускается отрицательно заряженная бета-частица (свободный электрон с большой скоростью). В результате термального прогрева породы часть аргона улетучивается, и поэтому возраст породы как бы «омолаживается», фиксируя момент прогрева, но не

76

время образования данной породы. Калий-аргоновый метод стал применяться одним из первых, и именно ему мы обязаны в значительной мере шкалой геологического времени, хотя известны и многочисленные случаи ошибочных определений, нуждающихся в геологической корректировке. Уран-свинцовый метод, как и рубидий-стронциевый, применяется для определения возраста в диапазоне от 100 млн лет до 5 млрд лет. При этом содержание изотопов устанавливается с помощью масс-спектрометров, где атомы изотопов, будучи пропущенными в вакууме через магнитное поле, разделяются с учётом их относительной массы. Важное значение имеет взаимная проверка определений разными методами, данные которых в случае их совпадения лежат на кривой распада - «конкордии». Чтобы уменьшить вероятность ошибок определения возраста, его проводят по так называемым «валовым пробам», т. е. используя всю породу, а не какой-либо минерал отдельно, хотя последний способ также применяется. Для правильного понимания абсолютной геохронологии кроме взаимного контроля разными методами необходимо проводить контроль геологическими данными, без которого, принимая результаты определения абсолютного возраста за кажущуюся истину, можно сделать ошибочные выводы. Как уже говорилось, радиометрические методы особенно важны для докембрийских образований, формировавшихся в течение очень длительного времени и лишённых палеонтологических остатков. В то же время для фанерозойских отложений данные определения абсолютного возраста горных пород позволяют установить продолжительность главных подразделений международной геохронологической шкалы, разработанной на основе других принципов. Существуют и другие методы определения абсолютного возраста горных пород, к ним относятся: соляной, седиментационный и метод ленточных глин. Соляной метод используется для датирования возраста Мирового океана. В основу метода положено представление о пресности вод первичного океана и их солёности в настоящее время. По данным Слебича, в водах Мирового океана содержится 155 . 1033т солей, и ежегодно в океан с суши реками приносится около 16 . 107т. Расчеты показывают, что современная величина солей была принесена в океан реками за период около 97 млн. лет. Однако в этом методе много спорных вопросов, на которые пока нет ответов. Седиментационный метод. В его основу положен подсчёт осадочных (терригенных) отложений, образованных реками в области шельфа или приконтинентальных морях. Определив мощность терригенных осадков, морского происхождения и поделив их на среднюю мощность ежегодно сносимого реками материала, с некоторой условностью можно определить абсолютный возраст осадконакопления на Земле. Метод ленточных глин. Этот метод нашёл применение в области распространения флювиогляциальных отложений. Установлено, что флювиогляциальные отложения представлены сложными породами, чередованием глин и песков (ленточные глины), обусловленным погодными условиями: летом, весной из-под ледника выносились пески, а зимой, осенью - глины. То есть пара слоёв соответствует одному году. Количество парных слоёв отвечает возрасту стояния ледника.

6.3. Международные геохронологическая и стратиграфическая шкалы В геологии, как ни в какой другой науке, важна последовательность установления событий, их хронология, основанная на естественной периодизации геологической истории. Геологическая хронология, или геохронология, основана на выяснении геологической истории наиболее хорошо изученных регионов. На основе широких обобщений, сопоставления геологической истории различных регионов Земли, закономерностей эволюции органического мира, в 1881 г. на втором Международном геологическом конгрессе в Болонье была принята (в своей основе) Международная геохронологическая шкала. Возрастные единицы были названы геохронологическими, а комплексы пород - стратиграфическими (табл. 4).

77

Таблица 4 Основные геохронологические подразделения Геохронологические единицы Эон Эра Период Эпоха Век

Стратиграфические единицы (подразделения) Эонотема Группа (эратема) Система Отдел Ярус

Международная геохронологическая шкала отражает последовательность подразделений времени, в течение которых формировались определённые комплексы отложений, и эволюцию органического мира. То есть международная геохронологическая шкала - это естественная периодизация истории Земли. В практике геологических работ России используются региональные и местные стратиграфические подразделения, разработанные ещё в СССР: горизонт, комплекс, серия, свита и вспомогательные: толща, пласт, пачка, слой, маркирующий горизонт, слой с фауной и др. Стратиграфические подразделения до определённого уровня сопоставляются с европейскими (табл. 5).

Таблица 5 Состав основных стратиграфических подразделений Общие Эонотема Эратема (группа) Система Отдел Ярус Зона

Региональные Горизонт Лона (локальная зона)

Местные Комплекс Серия Свита

Содержание шкалы с момента ее принятия менялось и уточнялось. В настоящее время выделяются три наиболее крупных стратиграфических подразделения - эонотемы: архейская, протерозойская и фанерозойская, которым в геохронологической шкале отвечают зоны различной деятельности (табл. 6). Архейская и протерозойская эонотемы, охватывающие почти 80% существования Земли, выделяются в криптозой, так как в докембрийских образованиях полностью отсутствует скелетная фауна и палеонтологический метод к их расчленению неприменим. Поэтому расчленение докембрийских образований базируется на общегеологических и радиометрических данных. Таблица 6 Международная геохронологическая шкала (Харланд, 1989)

Ф а н е ро з ой

1

Эра

2 Кайнозойская Kz

Эон

Период/система и Эпоха обозначение периода 3 4 Четвертичная Q голоцен

АбсолютОсновные события ный возраст, млн лет 5 6 0,01 Конец ледникового периода, появление цивилизаций плейстоцен 1,64 Вымирание многих крупных млекопитающих. Появление современного человека

78

Продолжение таблицы 6

79

Окончание таблицы 6

Фанерозойская эонотема подразделяется на три группы: палеозойскую, мезозойскую и кайнозойскую, отвечающим крупным этапам естественной геологической истории Земли, рубежи которых отмечены достаточно резкими изменениями органического мира. 6.4. История развития земной коры Рассматривать геологическую историю нашей планеты можно только с того времени, с которого сохранились наиболее древние свидетели этой истории - горные породы и минералы. Но первым древнейшим этапом образования Земли следует считать интервал времени, в течение которого она сформировалась кА одна из планет Солнечной системы, т.е. это время аккреции вещества газопылевой туманности, которое, по мнению исследователей, не было продолжительным и, по-видимому, составляло не более 10 млн. лет. Второй древнейший этап часто именуют догеологическим, так как горных пород этого времени практически не сохранилось, а процессы, протекавшие на данном этапе, приводили к дифференциации вещества внутри планеты, образованию какой-то первичной земной коры основного состава, выделению внешнего, жидкого ядра планеты и, соответственно, появлению магнитного поля. Начиная с рубежа примерно в 4,0-3,5 млрд. лет назад начинается третий этап, который в целом может быть назван докембрийским, а его верхний рубеж был приурочен к границе среднепозднего рифея, т.е. примерно 1 млрд. лет назад. Дело в том, что в позднем рифее начался распад гигантского материка Пангея -1 и заложились все основные подвижные пояса, в дальнейшем развивавшиеся в фанерозое. Длительность докембрийского этапа очень велика - около 3 млрд. лет. В фанерозойской истории выделяется целый ряд гораздо более мелких этапов, чем в докембрийской истории. Каждый из них начинался с раскрытия океанов, а заканчивался сближением литосферных плит, закрытием океанов и складчатостью накопившихся осадочных и магматических пород. Выделяются: 1) раннепалеозойский (каледонский) этап, начавшийся в позднем рифее или венде и закончившийся складчатостью в силурийский период; 2) позднепалеозойский (герценский) этап - девон - пермь, иногда захватывающий и ранний триас; 3) мезозойский (киммерийский) этап - триас (местами захватывает и конец позднего 80

палеозоя) - юра со складчатостью в середине юры; 4) мезозойско-кайнозойский (альпийский этап), начавшийся в ранней юре и закончившийся складчатостью в неогене. Не во всех районах Земли эти этапы начинались и заканчивались одновременно, но в целом последовательность примерно такая, как показано выше. 7. АНТРОПОГЕННОЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ НА ЛИТОСФЕРУ 7.1. Экологические функции литосферы При рассмотрении вопросов экологического состояния геосфер Земли больше всего внимания уделяется вопросам загрязнения атмосферы, Мирового океана, состояния поверхностных и подземных вод суши, состоянию и охране почв, степени трансформации природных ландшафтов, т.е. в основном географических оболочек. Литосфера как таковая в них особо не выделяется, несмотря на то, что она служит геологической основой ландшафта и служит средой обмена веществом и энергией с другими геосферами. В отношении литосферы, внимание уделяется проблемам истощения минеральносырьевых ресурсов, которые заключены в приповерхностной части литосферы, и загрязнению природной среды в процессе их добычи, переработки и обогащения минерального сырья. Кроме того, надо учитывать и то обстоятельство, что литосфера является накопителем и хранителем поверхностных и подземных вод. Она обеспечивает биоту неорганическими питательными веществами, содержит минеральные и энергетические ресурсы, необходимые для существования и развития человеческого общества. Экологические функции литосферы как планетарной геосистемы вместе с протекающими в ней геологическими процессами (как природными, так и антропогенными) можно определять на основании той роли, какую они играют в жизнеобеспечении и эволюции биоты и главным образом человеческого общества. Экологические функции литосферы представлены на рисунке 37.

81

Ресурсная функция литосферы определяет значение минеральных, органических и органо-минеральных компонентов литосферы, составляющих основу для жизни и деятельности биоты как в качестве биогеоценоза, так и антропогенеза. Она включает следующие аспекты: ресурсы, необходимые для жизни и деятельности биоты; ресурсы, необходимые для жизни и деятельности человеческого общества; ресурсы как геологическое пространство, необходимое для расселения и существования биоты, в том числе человеческого общества. Первые два аспекта связаны с минерально-сырьевыми ресурсами, а последний - с экологической ёмкостью геологического пространства, в пределах которого происходит жизнедеятельность организмов. Под геодинамической функцией литосферы понимается её способность к проявления и развитию природных и антропогенных геологических процессов и явлений, в той или иной мере влияющих на условия жизнеобитания и жизнедеятельности биоты и особенно человеческого общества. Следует особо подчеркнуть, что данная функция осуществляется с момента возникновения биоты, а её становление и развитие неразрывно связаны с эволюцией Земли и биосферы. Характерной чертой геодинамической функции литосферы является её возможность проявляться в форме как негативного, так и позитивного отношения к развитию пространственному распространению биоты. Это отношение может быть прямым и опосредованным, т. е. может проявляться через ресурсную или геофизико-геохимическую функции.

82

Геофизико-геохимическую функцию литосферы определяют как свойство геофизических и геохимических полей (неоднородиостей) природного и антропогенного происхождения, способное влиять на состояние биоты и здоровье человека. Вся земная поверхность состоит из мозаично распределённых неких усреднённых значений разнообразных химических элементов и физических параметров среды. Участки с высоким содержанием химических элементов, сильно отличающихся от геохимического фона, называются геохимической аномалией. Выделяются естественные геофизические поля магнитное, гравитационное, геотермическое и искусственно возбуждённые электрические поля постоянных токов и геофизические аномалии. Геохимические и геофизические аномалии в оболочках Земли называют геопатогенными зонами, хотя трактовка этого термина до сих пор вызывает споры. Ряд учёных рассматривают геопатогенные зоны как области аномального проявления свойств атмосферы, гидросферы, литосферы и глубинных недр планеты, негативным образом отражающихся на состоянии органического мира, в то числе и человека. В связи с этим геопатогенезом называют совокупность геолого-геофизических условий, сопутствующих развитию патогенных отклонений в живых организмах. Существование аномалий, или геопатогенных зон, связано с тем, что в литосфере имеются вертикальные и горизонтальные неоднородности и существуют проницаемые зоны, через которые вносятся элементы искажения в состав энергетических полей и в распределение химических элементов в областях тектонических нарушений. 7.2. Последствия антропогенного воздействия на геологическую среду В. И. Вернадский, уже в прошлом веке, признавал хозяйственную деятельность человека «мощнейшей преобразующей геологической силой». Современные технологии и технический уровень производства позволяют человеку существенным образом изменять геологическую среду. Огромные по масштабам воздействия на окружающую среду в настоящее время сопоставимы с глобальными геологическими процессами. Техногенными, или антропогенными, воздействиями называют различные по своей природе, механизму, длительности и интенсивности влияния, оказываемые деятельностью человека на объекты литосферы в процессе его жизнедеятельности и хозяйственного производства. Антропогенное воздействие на геологическую среду по своей сути является геологическим процессом, так как оно по своим размерам и масштабам проявления вполне сопоставимо с естественными процессами экзогенной геодинамики. Разница заключается только в скорости течения процесса. Если геологические процессы протекают медленно и растягиваются на сотни тысяч и миллионы лет, то скорость воздействия человека на среду укладывается в годы. И ещё одной отличительной чертой антропогенного воздействия является стремительное нарастание процессов воздействия. По аналогии с природными экзогенными процессами, антропогенное воздействие на геологическую среду характеризуется комплексностью воздействия. В нём выделяют: 1) техногенное разрушение (дезинтеграцию) толщ горных пород (аналог выветривания); 2) перемещение дезинтегрированного материала (аналог денудации и транспортировки в процессах экзогенной геодинамики; 3) накопление перемещённого материала (аналог аккумуляции осадков). Последствия антропогенного воздействия на геологическую среду специфичны и весьма разнообразны (табл. 7). Приведённые антропогенные воздействия характеризуются прямыми экологическими последствиями воздействия человека на геологическую среду и обратными воздействиями на жизнедеятельность человека, природные ландшафты и биогеоценозы. В процессе добычи твёрдых, жидких и газообразных полезных ископаемых производятся различные по характеру и объёму горно-геологические работы. В процессе добычи твёрдых полезных ископаемых проводят как открытые горные выработки - карьеры, так и

83

подземные горные выработки - шахты, штольни и штреки. Геолого-поисковые и геологоразведочные работы, а также поиск жидких и газообразных полезных ископаемых осуществляется бурением многочисленных поисковых, разведочных и эксплуатационных скважин, которые внедряются в приповерхностные слои литосферы на разные глубины - от нескольких десятков метров до нескольких километров. При проведении геологоразведочных работ толщи горных пород дезинтегрируются и удаляются из земных недр. Такие же действия производятся при сооружении котлованов под жилые здания и промышленные предприятия, во время выемок при сооружениях транспортных магистралей, во время сельскохозяйственных работ, в процессе строительства гидро- и тепловых электростанций и других работ. Антропогенная деятельность, называемая инженерно-хозяйственной, не мыслима без воздействия на самую верхнюю часть земной коры. В результате разрушается твёрдое вещество верхнего слоя геологического разреза и нарушается связность его составных частей. При этом дробятся и измельчаются некогда твёрдые горные породы. При извлечении горных пород и полезных ископаемых на глубине возникают наземные и подземные пустоты [9]. 7.3. Перспективы рационального использования ресурсов литосферы Одной из важнейших проблем и задач геологии является рациональное использование, и охрана верхней части литосферы. Проблема заключается в полном использовании балансовых и забалансовых запасов. Так, на самих месторождениях остаются забалансовые руды с низким содержанием сырья. Вовлечение их в переработку равносильно открытию новых месторождений, что значительно сократит затраты на разведку, а следовательно, предотвратит загрязнение новых территорий. Но в этом вопросе решающее слово остаётся за разработкой новых технологий переработки и полного извлечения полезных компонентов из забалансовых руд. Например, в переработку идут руды только с рентабельным процентом содержания металлов (для цинка и свинца не менее 1 %, для оловянных руд рентабельным считается содержание металла более 0,4%, россыпи золота принимаются в разработку при содержании драгметалла более 0,5-5 г/т), а более бедные руды идут в отвалы. Резервом в рациональном использовании минеральных ресурсов является комплексный отбор полезных ископаемых по месторождениям. Практической основой комплексного использования минерального сырья служит кристаллическое строение минералов, слагающих литосферу, распространение изоморфизма и рассеивания элементов. Примером может служить комплексное извлечение из полиметаллических руд цинка, свинца, меди, серебра, кадмия, золота и т. д. Резервом для сохранения окружающей среды служат вторичные ресурсы, разнообразные отходы, их утилизация и переработка. Это антропогенные месторождения многих видов сырья. Общая масса изделий из металлов, находящихся в обращении, составляет около 4 млрд т. Подсчитано, что около 25% из них морально устарели, и металлы, заключённые в изделиях, можно снова пустить в дело. На месторождениях, особенно старых, накоплены так называемые хвосты, полученные на обогатительных фабриках после извлечения из руды полезного компонента. Оказалось, что в хвостах осталось больше полезного компонента, чем его было извлечено. Кроме того, в окружающем человека пространстве, постоянно происходит процесс рассеивания различных элементов. Это происходит путём процессов окисления и разрушения. К примеру, на каждые 20 млрд т железа, добываемого ежегодно, приходится 14 млрд т рассеиваемого железа. Учитывая, что за 10 лет добыча полезных ископаемых удваивается, становится очевидной огромная техногенная нагрузка металлов на природные ландшафты. Таким образом, чтобы решить первую и вторую проблемы геологии, т. е. полное удовлетворение человечества минеральными ресурсами и их рациональное использование, необходимо эти проблемы рассматривать в тесной связи с третьей глобальной проблемой охраной геологической среды.

84

85

86

87

88

СЛОВАРЬ ТЕРМИНОВ, ИСПОЛЬЗУЕМЫХ В ПОСОБИИ

Абляция (от лат. ablatio - отнятия, снос) - уменьшение массы ледника путём таяния, испарения и механического разрушения (в том числе обламывания айсберга). Различают абляцию подледниковую, внутреннюю, поверхностную и механическую. Абразия (от лат. abrasio - соскабливание, сбривание) - процесс механического разрушения волнами и течениями коренных пород. Особенно интенсивно абразия проявляется у самого берега под действием прибоя (наката). Горные породы испытывают удар волны, коррозионное разрушение под действием ударов камней и песчинок, растворение и другие воздействия. Абсолютный возраст - возраст горных пород, выраженных в астрономических единицах, установленный на основании радиоактивного распада некоторых элементов. Аккреция (от лат. accretio «приращение, увеличение» от accrescere «прирастать») процесс падения вещества на космическое тело из окружающего пространства. Аккумуляция (от лат. accumulatio - накопление) - накопление рыхлого минерального материала или органических остатков. Алеврит - рыхлая обломочная осадочная порода, состоящая преимущественно из минеральных зёрен (кварц, полевой шпат, слюда и другие) размером 0,01-0,1 мм. В зависимости от преобладающих размеров зёрен выделяют крупноалевритовые (0,05-0,1 мм) и мелкоалевритовые или тонкоалевритовые (0,01-0,05) разности. Алевролит - сцементированная осадочная порода, сложенная более чем на 50% частицами алевритовой размерности (0,01-0,1 мм). Аллохимический метаморфизм - метаморфизм, сопровождающийся изменением первоначального химического состава горной породы в связи с привносом или выносом вещества (компонентов) флюидом. Аллювий (аллювиальные отложения) (от лат. alluvio - нанос, намыв) - отложения, формирующиеся постоянными водными потоками в речных долинах. Гранулометрический состав и минеральный состав и структурно-текстурные особенности их сильно варьируют в зависимости от гидрологического режима рек, характера размываемых пород, водосбора и геоморфологических условий. Различают три основные фации аллювия: русловую, пойменную и старинную. Русловым аллювием образованы отмели, острова и косы. Они сложены хорошо промытыми ритмично сортированным песчаным материалом с крупной косой слоистостью; в меженное время обычно перекрываются более тонким материалом (прослои заиления). Пойменные отложения формируются в половодья. Для них характерна меньшая сортировка песчано-алевролитовых осадков со слоистостью ряби волнений и течений и текстурами взмучивания. Старинные отложения формируются в отмерших руслах рек и по своим особенностям близки к озёрным отложениям. Антиклиналь - форма залегания обычно слоистых, осадочных или эффузивных, в том числе метаморфизированных пород, антиклиналь представляет собой выпуклый изгиб последовательно напластованных слоёв, при котором внутренняя часть складки, или её ядро, сложена более древними породами, а внешняя - более молодыми. Аргиллит (от греч. argillos - глина и lithos - камень), твёрдая, камнеподобная глинистая порода, образовавшаяся в результате уплотнения, дегидратации и цементации глин при диагенезе и эпигенезе. По минералогическому и химическому составу А. очень сходны с глинами, но отличаются от них большей твёрдостью и неспособностью размокать в воде. Сложены в основном глинистыми минералами гидрослюдистого монтмориллонитового и хлоритового типов с примесью частиц кварца, слюды, полевых шпатов. Подобно глинам, аргиллиты образуют либо массивные пласты, либо микрослоистые (плитчатые) разновидности.

89

Аргеллит - типичные осадочные породы, характерные для геосинклинальных складчатых областей, а также глубоко погруженных осадочных толщ платформ. Аридный климат - климат пустынь и полупустынь. Для аридного климата характерны: большие суточная и годовая амплитуды температуры воздуха; почти полное отсутствие или незначительное количество осадков (100-150 мм в год). Вся получаемая влага быстро испаряется. Реки, протекающие через пустыню из соседних более влажных областей, здесь мелеют и часто заканчиваются бессточными котловинами с солёными озёрами. Обнажённая земная поверхность испытывает резкие колебания температуры в течение суток, из-за чего даже плотные горные породы разрушаются и превращаются в песок. Ветер беспрепятственно переносит массы сухого песка, создавая волнистый рельеф песчаных барханов и дюн. Аридный климат в своих наиболее ярких формах характерен для тропических и субтропических широт (Сахара, пустыни Аравийского полуострова, Австралии). В более высоких широтах А. к. связан или с защитным действием горных хребтов, препятствующих приносу влаги с океана (пустыни Сев. и Юж. Америки), или с удалённостью от океанов (пустыни Центр, и Ср. Азии). Ангидрит - минерал химического состава Ca[SО4]. Система ромбическая. Обычны плотные массы или листоватые агрегаты. Редко встречаются кристаллы толсто-таблитчатые, призматические, иногда псевдокубические. Цвет белый, сероватый, голубоватый, красноватый. Голубой тонкозернистый А. - вульпинит, или бергамский мрамор. Блеск стеклянный, на плоскостях спайности - перламутровый. Твёрдость по минералогической шкале 3-3,5; плотность 2800 - 3000 кг/м3. В присутствии воды на воздухе гидратируется и переходит в гипс с приростом объёма до 30%. Основная масса А. образуется осадочным путём. Встречается в мергелях, содержащих залежи гипса, среди залежей калийных солей и значительно реже - в гидротермальных рудных жилах. Применяется как удобрение, в производстве вяжущих веществ (цементов) и для поделок. Архейская эра - древнейшая эра в геологической истории Земли. Астеносфера (от греч. astenos - слабый и «сферы» - шар) - слой пониженной прочности и твёрдости в верхней мантии Земли, подстилающей литосферу. Базис эрозии - поверхность, на уровне которой водный поток (река, ручей) теряет свою силу и ниже которой он не может углубить своё ложе. Различают общий базис эрозии и местный базис эрозии. За общий или главный базис эрозии условно принимается уровень Мирового океана. Местные базисы эрозии располагаются на любой высоте и могут быть либо постоянными (уровень океана, бессточный водоём и т. п.), либо временными. Любая точка русла реки, в том числе и устья притоков, а особенно водопады и пороги являются местными базисами эрозии, непрерывно меняющимися, но определяющими эрозию на вышерасположенном участке. Балльность землетрясения - интенсивность землетрясения, выраженная в баллах. В России принята 12-балльная шкала С. В. Медведева. При определении балльности землетрясения по этой шкале учитывается совокупность многих признаков: показания сейсмологических станций, характер повреждения зданий и сооружений (с раздельным учётом типов зданий, степени повреждений и количества повреждённых зданий), остаточные явления в грунтах и изменение режима грунтовых и наземных вод, субъективные ощущения толчков и колебаний. Упрощённая характеристика землетрясений разной балльности выглядит следующим образом: 1-4 - слабые толчки, не вызывающие разрушений; 5 - 7 - сильные толчки, разрушают ветхие постройки; 8 - разрушительные, падают фабричные трубы, частично разрушаются прочные здания; 9 - опустошительные, разрушается большинство зданий, появляются значительные трещины на поверхности Земли; 10 - уничтожающие, разрушаются мосты, разрываются трубопроводы, происходят оползни; 11 - катастрофы, разрушение всех сооружений, изменение ландшафта; 12 - сильные катастрофы, большие изменения рельефа местности обширном пространстве.

90

Бенч - морская или озёрная терраса; подводный склон или его часть, выработанные абразией в коренных породах у основания клифа. Биосфера - сложная наружная оболочка Земли, населённая организмами, составляющими в совокупности живое вещество планеты. Масса живого вещества в биосфере приблизительно составляет 2,4 . 1012 тонн. Биосфера состоит из тропосферы - нижней части воздушной оболочки Земли (атмосферы), водной оболочки (гидросферы и верхней части (на глубину 2-3 км) твёрдой оболочки (литосферы). Брекчия (от лат. breccia - ломка) - крупнообломочные горные породы, состоящие из сцементированных угловатых обломков различных пород размером от 10 мм и более и цемента. Обломки, слагающие брекчии, могут быть однородными и разнородными; обычно они резко отличаются по составу от цемента, но иногда могут быть и сходны с ним. В брекчиях нередко присутствует заполняющий материал. В зависимости от преобладающих размеров обломков выделяют глыбовые брекчии (>1000 мм), крупно-, средне- и мелкообломковые (1000-100) и крупно-, средне- и мелкощебневые (100-10 мм). По генетическому признаку выделяют брекчии: осадочные, карстовые, химические, геологических процессов: экзогенных, эндогенных, тектонических. Взброс - смещение горных пород по разлому, связанное с поднятием одного блока земной коры относительно другого. Вулканические (эффузивные) горные породы - горные породы, образующиеся в результате вулканических извержений. Выветривание - процесс разрушения и химического изменения горных пород вследствие перепада температур, химического и механического воздействия атмосферы, воды, живых организмов, а также продуктов их жизнедеятельности. Габбро (итал. gabbro) - магматическая интрузивная основная горная порода основного состава. Главными минералами габбро является основной (богатый анортитовым компонентом) плагиоклаз и моноклинный пироксен, иногда также содержатся оливин, ромбический пироксен, роговая обманка и кварц, в качестве акцессорных присутствуют апатит, ильменит, магнетит, сфен иногда хромит. Чёрная, тёмно-зелёная, иногда пятнистая порода. Структура полнокристаллическая, равномерно кристаллическая, крупно- и среднезернистая, текстура массивная, иногда пятнистая, полосчатая. Удельный вес. 2,9-3,1. Форма залегания - крупные лакколиты, лополиты, силлы и штоки. Часто встречается в расслоенных дифференцированных интрузивных комплексах, содержащих породы основного и ультраосновного состава. В офиолитовых комплексах образует тектонические пластины. Отдельность пластовая, параллелепипедальная. Генезис - интрузивная горная порода. Галенит, или свинцовый блеск, минерал, сульфид свинца, PbS. Название происходит от лат. Galena - свинец. Горняки часто называют галенит «свинцом»; сливные массы галенита называются свинчаком. Окраска от тёмно-серой до чёрной, блеск сильный металлический. Черта свинцово-серая. Плотность 7,5, твёрдость 2-3. Сингония кубическая. Взаимное расположение атомов свинца и серы в его кристаллической структуре такое же, как атомов натрия и хлора в каменной соли (галита), поэтому он, как и галит, обладает совершенной спайностью по кубу. Кристаллы обычно имеют кубическую или октаэдрическую форму. Более распространены тонко- или мелкозернистые агрегаты. Галенит нередко содержит субмикроскопические включения сульфидов серебра. Образуется в гидротермальных условиях; ассоциирует чаще всего со сфалеритом, главным рудным минералом цинка. Галенит - основной рудный минерал свинца и важнейший источник серебра; из рудных тел, содержащих галенит и сфалерит (полиметаллические руды), извлекается также цинк. Глаукофан - минерал, щелочной амфибол, Na2Mg3Al2[Si8О22]2(ОH)2. Встречается в основном в метаморфических сланцах, алевролитах, песчаниках. Породообразующий минерал так называемых глаукофановых сланцев.

91

Галечник - горная порода, состоящая из рыхлого скопления гальки. Сцементированный Г. является одной из разновидностей конгломератов. По петрографическому составу галек различают галечник полимиктовый (гальки разного состава), олигомиктовый (гальки 2-3 пород) и мономиктовый (однородные гальки). Петрографический состав, форма, расположение и ориентировка наклона галек позволяют определить генетический тип галечника, а также установить направление сноса обломочного материала и положение его в области размыва. Галечник употребляется как строительный материал, главным образом в дорожном строительстве. Галит, или каменная соль, поваренная соль - единственный минерал, который употребляется непосредственно в пишу; хлорид натрия NaCl. Название происходит от греч. «галлос» - морская соль. Цвет преимущественно белый (галит бывает и бесцветным), реже - интенсивно синий, иногда красный (что обусловлено механической примесью гематита). Обычно встречается в виде плотных тонкозернистых масс, гораздо реже в виде кубических кристаллов с совершенной спайностью по кубу. Твёрдость 2, плотность 2,17. Легко растворяется в воде. Вкус соленый (диагностический признак). Широко распространен. Залегает в виде пластов или соляных куполов. Соляные пласты не выходят на поверхность вследствие высокой растворимости минерала и вскрываются скважинами или шахтами. Главный солевой компонент океанических и морских вод, а также соляных озер и высокоминерализованных подземных вод. Галуазит - (по имени бельгийского геолога Ж. Б. Омалиуса д'Аллуа, J. В. Omalius d'Halloy; 1783-1875), глинистый минерал из группы слоистых силикатов химического состава Al4.[Si4O10](OH)8.4H2O. По составу близок к каолиниту, от которого отличается более высоким содержанием воды. Кристаллизуется в моноклинной системе. Встречается галуазит в виде глиноподобных скрытокристаллических агрегатов. Окраска обычно белая, но иногда желтоватая до бурой (от окислов железа), блеск матовый. Твёрдость по минералогической шкале 1-2; плотность 2000-2200 кг/м3. Галуазит - типичный продукт выветривания алюмосиликатов изверженных горных пород, особенно полевых шпатов. Встречается часто, но крупных скоплений обычно не образует. Геология (греч. «гео» - Земля, «логос» - учение) - наука, изучающая состав, строение, историю развития Земли и процессов, протекающих в её недрах и на поверхности. Геосинклинали - (от гео... и синклиналь), 1) длинный, протягивающийся на многие десятки и сотни километров, относительно узкий и глубокий прогиб земной коры в пределах геосинклинального пояса, возникающий на дне морского бассейна, обычно ограниченный разломами и заполненный мощными толщами осадочных и вулканических горных пород. В результате длительных и интенсивных тектонических деформаций превращается в сложную складчатую структуру, представляющую собой часть горного сооружения; 2) обширный, линейно вытянутый тектонически подвижный участок земной коры, в пределах которого происходит зарождение и развитие отдельных геосинклинальных прогибов (геосинклинали в первом смысле), а также преобразование их в сложно построенное складчатое горное сооружение; синоним геосинклинального пояса. Геосферы (от гео... и acpaipa - сфера), концентрические слои (оболочки), образованные веществом Земли. В направлении от периферии к центру Земли расположены атмосфера, гидросфера, земная кора, силикатная твёрдая мантия Земли (верхняя и нижняя) и ядро Земли с металлическими свойствами (делится на внешнее ядро (жидкое) и центральное - субъядро (по-видимому, твёрдое)). Геотектоника - наука о строении, движениях, деформациях литосферы и верхней мантии и её развитии в связи с развитием Земли в целом. Сама геотектоника, будучи разделом геологии, состоит из нескольких разделов, могущих одновременно рассматриваться и как самостоятельные дисциплины: • Морфологическая геотектоника, чаще называемая структурной геологией, или просто тектоникой. Она включает выделение основных типов тектонических дислока-

92

ций мелкого и среднего масштаба размером до десятков — первых сотен километров, таких как антиклинали и синклинали, сбросы и флексуры, грабены и горсты, антиклинории и синклинории и т. п. • Региональная геотектоника занимается выделением и характеризацией установленных в структурной геологии типов тектонических структур на площади того или иного региона, страны, континента, океана, наконец, всего земного шара. Геотермическая ступень - увеличение глубины в земной коре (в метрах), соответствующее повышению температуры горных пород на 1°С. В среднем геотермическая ступень равна 30-40 м; в кристаллических породах в несколько раз больше (до 120-200 м), чем в осадочных. Колеблется в значительных пределах в зависимости от глубины и места (от 5 до 150 м). Для Москвы средняя величина геотермической ступени равна 38,4 м. Измерение прироста температуры горных пород с увеличением глубин их залегания устанавливается геотермическим градиентом.

Геотермический градиент - величина, на которую повышается температура горных пород с увеличением глубин залегания на каждые 100 м. В среднем для глубин коры, доступных непосредственным температурным измерениям, величина гидротермического градиента принимается равной приблизительно 3°С. Гидротермический градиент меняется от места к месту в зависимости от форм земной поверхности, теплопроводности горных пород, циркуляции подземных вод, близости вулканических очагов, различных химических реакций, происходящих в земной коре. Закономерный рост температуры с увеличением глубины указывает на существование теплового потока из недр Земли к поверхности. Величина этого потока равна произведению гидротермического градиента на коэффициент теплопроводности. Геофизика - комплекс наук, изучающих как физические свойства Земли в целом, так и физические процессы, происходящие в её твёрдых сферах, а также в жидкой (гидросфера) и газовой (атмосфера) оболочках. В разделении геофизических дисциплин нет твёрдо установившейся терминологии. В состав геофизики входят: геомагнетизм (учение о земном магнитном поле); аэрономия (учение о высших слоях атмосферы); метеорология — наука об атмосфере с подразделением на: физическую метеорологию (физику атмосферы), динамическую метеорологию (приложение гидромеханики к атмосферным процессам), синоптическую метеорологию (учение о крупномасштабных атмосферных процессах, создающих погоду, и об их прогнозе), климатологию; океанология — учение о Мировом океане, включая и физику моря; гидрология суши — учение о реках, озёрах и других водоёмах суши; гляциология — учение о всех формах льда в природе; физика недр Земли: сейсмология — учение о землетрясениях и иных колебаниях земной коры; тектоника — (геотектоника) — наука о структуре земной коры, типах её структурных элементов и их эволюции; геоморфология — учение о рельефе суши, дна океанов и морей, его формах, типах, его происхождении и эволюции, связанных с ним геологических и тектонических структурах, и другие науки.

93

Геохимия - наука о химическом составе Земли и планет (космохимия), законах распределения элементов и изотопов, процессах формирования горных пород, почв и природных вод. Геохронологическая шкала - шкала относительного геологического времени, в основе которой лежат выявленные палеонтологией этапы развития жизни на Земле. Гидрогеология (от др.-греч. «водность» + геология) - наука, изучающая происхождение, условия залегания, состав и закономерности движений подземных вод. Также изучается взаимодействие подземных вод с горными породам, поверхностными водами и атмосферой.В сферу этой науки входят такие вопросы, как динамика подземных вод, гидрогеохимия, поиск и разведка подземных вод, а также мелиоративная и региональная гидрогеология. Гидрогеология тесно связана с гидрологией и геологией, в том числе и с инженерной геологией, метеорологией, геохимией, геофизикой и другими науками о Земле. Она опирается на данные математики, физики, химии и широко использует их методы исследования.Данные гидрогеологии используются, в частности, для решения вопросов водоснабжения, мелиорации и эксплуатации месторождений. Гипергенные минералы - минералы, возникающие в зоне гипергенеза, т. е. в самой поверхностной части земной коры, при низких значениях температур и давлений. Для гипергенных минералов характерны гидратация (вхождение в кристаллическую решётку молекулярной воды или гидроксила), высокие степени окисления элементов (железа, марганца, серы и др.). К наиболее распространённым гипергенным минералам относятся глинистые минералы, образующиеся при выветривании силикатных пород. Среди гипергенных минералов много соединений типа окислов, гидроокислов, солей кислородных кислот (карбонаты, сульфаты, нитраты, фосфаты и др.), хлоридов. Состав гипергенных минералов при одинаковых исходных породах или рудах зависит от климатических условий, при которых протекают гипергенные процессы. Например, при выветривании силикатных горных пород в условиях умеренного климата возникают глинистые минералы преимущественно гидрослюдистого типа, а при выветривании в тропиках за счёт тех же пород образуются каолиновые глины, гидраты глинозёма (бокситы). Гипоцентр землетрясения (греч. - под, лат. centrum - центр круга) - центральная точка очага землетрясения. В случае протяжённого очага под гипоцентром понимают точку начала вспарывания разрыва. Глубина залегания гипоцентра обычно колеблется от первых километров до 700 километров. В верхней части земной коры (до 20 километров) гипоцентры появляются в результате хрупких деформаций в толще пород. В более глубоких слоях гипоцентры возникают на общем фоне преобладания пластических деформаций. Гляциология - наука о природных льдах во всех его разновидностях на поверхности земли, в атмосфере, гидросфере и литосфере. Единым природным объектом изучения гляциологии являются гляциосфера и составляющие её нивально-гляциальные системы. По основному конкретному объекту исследований гляциология делится на несколько отраслей: ледниковедение, снеговедение, лавиноведение, ледоведение водоемов и водотоков, палеогляциологию. По взаимосвязям со смежными науками и специфическим методам в гляциологии выделяется ряд направлений: гляциоклиматология, гляциогидрология, структурная гляциология, динамическая гляциология, изотопная и геохимическая гляциология. Горные породы - природные агрегаты минералов более или менее постоянного состава, образующие самостоятельные геологические тела, слагающие земную кору. Термин «горные породы» впервые в современном смысле употребил (1798) русский минералог и химик В. М. Севергин. Горные породы представляют собой механические сочетания разных по составу минералов, в том числе и жидких. Процентное содержание минералов в Г. п. определяет её минеральный состав. Форма, размеры, взаимное расположение и ориентация минеральных зёрен или частиц горной породы обусловливают её структуру и текстуру.

94

По происхождению горные породы делятся на три группы: магматические (изверженные), осадочные и метаморфические. Магматические и метаморфические горные породы слагают около 90% объёма земной коры, остальные 10% приходятся на долю осадочных пород, однако последние занимают 75% площади земной поверхности. Горст (нем. horst), приподнятый над смежными участками, обычно вытянутый, участок земной коры, ограниченный круто наклонёнными разрывами сбросами или взбросами. Размеры горста различны - до многих десятков километров в поперечнике и сотен километров в длину. Грабен (нем. graben, буквально - ров)-участок земной коры, опущенный по крутым, нередко вертикальным разрывам, обычно сбросам, относительно окружающих участков. Система величайших в мире горсты проходит на В. Африки. В Западной Европе крупнейшим грабеном является долина р. Рейн. Подобные грабены планетарного масштаба называют рифтами; Грабены, осложнённые по краям дополнительными разрывами, создающими ступени, называются сложными. Гранаты - группа минералов класса силикатов, включающая 15 минеральных видов, но лишь некоторых из них - ювелирные камни. Название происходит от лат. Granatum гранат (по сходству с цветом зёрен плодов граната). Цвет чаще всего коричневый, красный, розовый, а также чёрный, зелёный разных оттенков, реже - белый. Блеск стеклянный; в большинстве случаев гранаты просвечивают или непрозрачны, ювелирные разновидности прозрачны. Твердость 6,5-7,5, плотность 3,5-4,3. Красные и коричнево-красные гранаты (пироп, альмандин и андрадит) по цвету трудно различимы. Их дифференциация проводится на основе определения оптических свойств или химического состава. Все гранаты - силикаты двух или большего числа элементов: кальция, магния, алюминия, железа, титана, марганца, хрома, ванадия и др. Семь главных видов граната: пироп (силикат магния и алюминия Mg3Al2(SiO4)3), альмандин (силикат железа и алюминия - Fe32+Al2(SiO4)3), спессартин (силикат марганца и алюминия - Mn3Al2(SiO4)3), гроссуляр (силикат кальция и алюминия Ca3Al2(SiO4)3), андрадит (силикат кальция и железа - Ca3Fe23+(SiO4)3), уваровит (силикат кальция и хрома - Ca3Cr2(SiO4)3) и шорломит (силикат кальция и титана — Ca3Ti24+(Fe23+Si)O12). Гранулит - сложная горная порода, состоящая из полевого шпата (альбита или микроклина, гораздо реже ортоклаза), образующего тонкозернистую смесь с кварцевыми зернами или пластинками, и мелких зёрен красного граната. Примесь различных второстепенных материалов даёт разности: биотитовый гранулит, турмалиновый и др. Гранулит сланцеват и слоист; во многих местах чередуется со слоями гнейса; принадлежит к архейской геологической системе. Гумидный (климат), (от лат. humidus - влажный), климат с избыточным увлажнением, при котором количество получаемого солнечного тепла недостаточно для испарения всей влаги, поступающей в виде осадков; избыток воды удаляется поверхностным стоком ручьев и рек. Различаются: полярный тип гумидного климата при наличии многолетней мерзлоты и отсутствии грунтового питания поверхностных вод; фреатический тип гумидного климата с частичным просачиванием осадков в почву и наличием грунтового питания. Дайка (от англ. dike или dyke, буквально - преграда, стена из камня), интрузивное магматическое тело, ограниченное параллельными плоскостями и секущее вмещающие дайки породы. Нередко дайки состоят из более твёрдых пород, чем окружающие, и поэтому при выветривании возвышаются над местностью в виде стен. Дайки сопровождают образование эффузивных и интрузивных пород или образуют самостоятельные пояса, связанные с глубинными магматическими очагами. Различают также радиальные дайки, исходящие из одного центра, и кольцевые. Иногда дайки являются поисковым признаком полезных ископаемых (золото, полиметаллы и др.).

95

Денудация (от лат. denudatio - обнажение)-совокупность процессов сноса и переноса (водой, ветром, льдом, непосредственным действием силы тяжести) продуктов разрушения горных пород в пониженные участки земной поверхности, где происходит их накопление. Большое влияние на темпы и характер Д. оказывают тектонические движения. От соотношения Д. и движений земной коры зависит направление развития рельефа суши. При преобладании процессов разрушения и Д. над эффектом тектонического поднятия происходит постепенное снижение абсолютных и относительных высот и общее нивелирование рельефа. В результате длительного преобладания процессов Д. целые горные страны могут быть превращены в волнистые денудационные равнины (пенеплены). Следствием Д. являются и др. денудационные поверхности - педименты, педиплены, предгорные лестницы. Об интенсивности Д. можно в известной мере судить по количеству наносов, выносимых реками (до нескольких тыс. т. в год). Термин «Д.» употребляется иногда и в более узком смысле - для обозначения процессов сноса (удаления) продуктов выветривания только путём плоскостного смыва. Дефляция (от лат. - deflatio - выдувание) - разрушительная деятельность ветра, выражается в развеивании и выдувании рыхлого материала. Диапировые.Диапировые складки (от греч. diapeiro - пронзаю)-антиклинальные, обычно куполовидные складки, характеризующиеся наличием сильно перемятого ядра (так называемого ядра протыкания) из более древних высокопластичных пород (соль, глины и др.); поверхность ядра пересекает границы более полого залегающих слоёв крыльев складки. Дистен (от ди... и греч. sthenos — сила)-минерал состава Al2OSiO. Земная кора - самая верхняя из твёрдых оболочек Земли. Нижней границей 3. к. считается поверхность раздела, при прохождении которой сверху вниз продольные сейсмические волны скачком увеличивают скорость, с 6,7-7,6 км/с до 7,9-8,2 км/с. Это служит признаком смены менее упругого материала более упругим и более плотным. Слой верхней мантии, подстилающий земной коре, часто называется субстратом. Вместе с земной корой он составляет литосферу. Земная кора различна на материках и под океаном. Материковая земная кора обычно имеет толщину 35-45 км, в областях горных стран - до 70 км. Верхнюю часть материковой земной коры составляет прерывистый осадочный слой, состоящий из разновозрастных неизменённых или слабоизменённых осадочных и вулканических горных пород. Слои нередко смяты в складки, разорваны и смещены по разрыву. В некоторых местах (на щитах) осадочная оболочка отсутствует. Вся остальная толща материковой земной коры разделяется по скоростям сейсмических волн на 2 части с условными названиями: для верхней части - «гранитный» слой (скорость продольных волн до 6,4 км/сек), для нижней - «базальтовый» слой (6,4-7,6 км/с). По-видимому, «гранитный» слой сложен гранитами и гнейсами, а «базальтовый» слой - базальтами, габбро и очень сильно метаморфизованными осадочными породами в различных соотношениях. Эти 2 слоя часто разделены поверхностью Конрада, при переходе которой скорости сейсмических волн возрастают скачком. По-видимому, в земной коре с глубиной уменьшается содержание кремнезёма и возрастает содержание окислов железа и магния; ещё в большей степени это имеет место при переходе от земной коры к субстрату. Изохимический метаморфизм - 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. Интрузия (позднелат. intrusio, от лат. intrude - вталкиваю) - геологический термин, употребляемый в двояком смысле: 1) процесс внедрения магмы в толщу горных пород, слагающих земную кору; застывание такой внедрившейся магмы ведёт к образованию интрузивных горных пород; 2) - геологическое тело, сложенное магматической породой и образо-

96

вавшееся в процессе внедрения и застывания магматического расплава в земной коре (интрузия, интрузивное тело, плутон). По отношению к структуре вмещающих пород различают интрузии согласные и несогласные. К первым относятся пластовые интрузии, лакколиты, лополиты и др., ко вторым - батолиты, штоки, дайки и др. По глубине, на которой произошло внедрение магмы, различают интрузии глубинные (абиссальные) и интрузии малых глубин (гипабиссальные). При этом условия застывания магмы и воздействие её на окружающие породы резко различны: на малых глубинах застывание идёт быстро, с образованием тонкокристаллических или порфировых пород, а контактное изменение захватывает небольшие площади вмещающих пород; для больших глубин характерны среднезернистые и крупнозернистые породы и очень мощные изменения окружающих пород. Инфлюация - просачивание, воды в горные породы, происходящее преимущественно по трещинам, ходам и пустотам. Кальцит - известковый шпат, минерал, химического состава СаСO3; содержит 56% СаО и 44% СO2, нередко примеси Mg, Fe, Мn (до 8%), а также Zn, Со, Sr, Ва. Кристаллизуется в тригональной системе. Встречается в виде кристаллов разнообразного облика — ромбоэдрического, скаленоэдрического, призматического или таблитчатого, а также в виде плотных, зернистых и землистых масс (мел), в натёчных формах (сталактитах) и др. В структуре кальцита атомы Са и С расположены по узлам ромбоэдрических решёток, как бы вдвинутых одна в другую. Атомы О группируются по три вокруг С., располагаясь в одной с ними плоскости. Кальцит хрупок, обладает весьма совершенной спайностью по ромбоэдру. Кристаллы кальцита обладают весьма высоким двойным лучепреломлением, многие сильно флюоресцируют. Твёрдость по минералогической шкале 3; плотность 2720—2800 кг/м3. При нагревании разлагается при 825 °С; легко растворяется в кислотах. Кальцит - один из наиболее распространённых минералов в земной коре, особенно среди гидротермальных образований в контактово-метасоматических месторождениях, в миндалинах и жеодах вулканических пород. Иногда кальцит формируется в магматогенных условиях, образуя так называемые карбонатиты. Выпадает из известковых горячих источников в виде туфа (травертина). Огромные массы кальцита образуются в виде осадка в морских бассейнах, частично биогенным путём. Кальцит является главной составной частью известняков, мраморов и др. осадочных и метаморфических пород, широко используемых в качестве строительных и облицовочных материалов. Чистые и прозрачные разновидности кальцита - исландский шпат - находят применение в оптической промышленности. Кары - одна из форм поверхностного карста. Представляет собой сетку борозд и гребешков, шипов и лунок, образовавшуюся на поверхности растворимой водой породы (чаще всего известняка) под действием попавших на породу атмосферных осадков. По глубине карры могут составлять от первых миллиметров до метров. По внешнему виду карры делят на желобковые, лунковые, трещинные. Карст - (нем. Karst - от названия плоскогорья в Альпах).Вид и свойство земной поверхности в областях, почва которых состоит из растворимых крупнозернистых пород (известняков, гипсов, каменной соли). Колювий (от лат. colluvio - скопление, беспорядочная груда) - обломочный материал, накопившийся на склонах гор или у их подножий путём перемещения с расположенных выше участков под влиянием силы тяжести (осыпи, обвалы, оползни) и движения оттаивающих, насыщенных водой продуктов выветривания в областях распространения многолетнемёрзлых горных пород. Конкреция (от лат. concretio - срастание, сгущение) - стяжения, минеральные образования округлой формы в осадочных горных породах или современных осадках. Центрами стяжения могут быть зёрна минералов, обломки пород, раковины, зубы и кости рыб, остатки растений и др. Из разнообразных форм конкреций преобладают шаровидные, реже эллипсоидальные, дискообразные и неправильные — сростковые. По строению чаще встречаются

97

концентрически-слоистые (скорлуповатые), грубополосчатые, радиально-лучистые (сферолитовые) и глобулярные конкреции. Они состоят обычно из карбонатов кальция (кальцита, реже арагонита), окислов и сульфидов железа, фосфатов кальция, гипса, соединений марганца, а в известняках часто из кремнекислоты (кремнёвые желваки). Конкреции встречаются в отложениях различных геологических систем и в осадках современных озёр, морей и океанов. На поверхности дна Тихого, Атлантического и Индийского океанов установлены значительные скопления железомарганцевых конкреций (около 10% всей площади океанического ложа), представляющих практический интерес. Кристаллография и кристаллохимия Кристаллохимия - наука о кристаллических структурах и их связи с природой вещества. Кристаллохимия изучает пространственное расположение и химическую связь атомов в кристаллах, а также зависимость физических и химических свойств кристаллических веществ от их строения. Будучи разделом химии, кристаллохимия тесно связана с кристаллографией. Основные задачи кристаллохимии: систематика кристаллических структур и описание наблюдающихся в них типов химической связи; интерпретация кристаллических структур (выяснение причин, определяющих строение того или иного кристаллического вещества) и их предсказание; изучение связи физических и химических свойств кристаллов с их структурой и характером химической связи. Кристаллография - наука о кристаллах, их структуре, возникновении и свойствах. Она тесно связана с минералогией, физикой твёрдых тел и химией; Исторически кристаллография возникла в рамках минералогии, как наука, описывающая идеальные кристаллы. Корразия (от лат. corrado - скоблю, соскребаю) - механическое истирание горных пород движущимися массами обломочного материала, влекомого различными подвижными средами (вода, лёд, ветер) или смещающегося гравитационно по склонам. Лава - раскалённая жидкая (эффузия) или очень вязкая (экструзия), преимущественно силикатного состава масса (Si0 2 примерно от 40 до 95%), изливающаяся на поверхность Земли при извержениях вулканов. При застывании лавы образуются эффузивные (излившиеся) горные породы, может образоваться лавовое плато. Лакколит (от греч. lakkos - яма, углубление и lithos - камень) - грибообразная (караваеобразная) форма залегания магматических горных пород, образующаяся при внедрении магмы между слоями осадочных пород, когда последних раздвигаются и сводообразно приподнимаются над интрузией. Литлогия (от греч. - камень... и ...логия - слово) - наука об осадочных породах и современных осадках, их вещественном составе, строении, закономерностях и условиях образования и изменении. Более строго литологию можно определть как отрасль объективного знания о составе, отношениях и связях между геологическими телами и слагающими их породами, образованными при процессах, происходящих в гидросфере, атмосфере и биосфере. Породы, образованные при этих процессах, называют (не совсем точно) осадочными породами. Литосфера (от греч. - камень и acpaipa - шар, сфера) - твёрдая оболочка Земли. Состоит из земной коры и верхней части мантии, до астеносферы, где скорости сейсмических волн понижаются, свидетельствуя об изменении пластичности пород. В строении литосферы выделяют подвижные области (складчатые пояса) и относительно стабильные платформы. Блоки литосферы - литосферные плиты - двигаются по относительно пластичной астеносфере. Изучению и описанию этих движений посвящён раздел геологии о тектонике плит. Литосфера под океанами и континентами значительно различается. Литосфера под континентами состоит из осадочного, гранитного и базальтового слоёв общей мощностью до 80 км. Литосфера под океанами претерпела множество этапов частичного плавления в результате образования океанической коры, она сильно обеднена легкоплавкими редкими элементами, в основ-

98

ном состоит из дунитов и гарцбургитов, её толща составляет 5-10 км, а гранитный слой полностью отсутствует. Магма (греч. - месиво, густая мазь) - представляет собой природный, чаще всего силикатный, огненно-жидкий расплав, возникающий в земной коре или в верхней мантии, на больших глубинах, и при остывании формирующий магматические горные породы. Излившаяся магма - называется лавой. Мантия Земли - оболочка «твёрдой» Земли, расположенная между земной корой и ядром Земли. Занимает 83 % Земли (без атмосферы) по объёму и 67 % по массе. От земной коры её отделяет поверхность Мохоровичича, на которой скорость продольных сейсмических волн при переходе из коры в мантию Земли возрастает скачком с 6,7-7,6 до 7,9-8,2 км/с; от ядра Земли мантию отделяет поверхность (на глубине около 2900 км), на которой скорость сейсмических волн падает с 13,6 до 8,1 км/с. Мантии Земли делится на нижнюю и верхнюю мантию. Последняя, в свою очередь, делится (сверху вниз) на субстрат, слой Гутенберга (слой пониженных скоростей сейсмических волн) и слой Голицына (иногда называется средней мантией). У подошвы мантии Земли выделяется слой толщиной менее 100 км, в котором скорости сейсмических волн не растут с глубиной или даже слегка понижаются. Предполагается, что мантия Земли слагается теми химическими элементами, которые во время образования Земли находились в твёрдом состоянии или входили в состав твёрдых химических соединений. Из этих элементов преобладают: О, Si, Mg, Fe. Согласно современным представлениям, состав мантии Земли считается близким к составу каменных метеоритов. Из каменных метеоритов наиболее близкий к мантии Земли состав имеют хондриты. Предполагают, что непосредственными образцами вещества мантии являются обломки пород среди базальтовой лавы, вынесенные на поверхность Земли; их находят также вместе с алмазами в трубках взрыва. Межень - сезонное стояние низких (меженных) уровней воды в реках. Обычно к межени относят маловодные периоды продолжительностью не менее 10 дней. Обусловлено периодами сухой или морозной погоды, когда водность реки поддерживается главным образом грунтовым питанием при сильном уменьшении или прекращении поверхностного стока. В умеренных и высоких широтах различают летнюю и зимнюю межень (к зимней межени относится маловодный период с наличием ледовых явлений). Метаморфические горные породы - горные породы, ранее образованные как осадочные или как магматические, но претерпевшие изменение (метаморфизм) в недрах Земли под действием глубинных флюидов, температуры и давления или близ земной поверхности под действием тепла внедрившихся интрузивных масс. Метасоматоз (от мета... и греч. soma, родительный падеж somatos — тело) - замещение одних минералов другими с существенным изменением химического состава породы и обычно с сохранением её объёма и твёрдого состояния при воздействии растворов высокой химической агрессивности. Различают метасоматоз магматической стадии, сопровождающий внедрение магматических горных пород (например, в связи с гранитизацией), и постмагматический метасоматоз периода охлаждения горных пород. С постмагматическим метасоматозом связано рудообразование. Химизм растворов, вызывающих метасоматоз изменяется в ходе их охлаждения. При этом намечаются следующие стадии: высокотемпературная щелочная (скарнирование, щелочной метасоматоз), кислотная (грейзенизация, окварцевание), низкотемпературная щелочная (карбонатизация, лиственитизация, березитизация, гумбеитизация, щелочной метасоматоз). Инфильтрационный метасоматоз обусловлен переносом химических компонентов потоком растворов, фильтрующихся через горные породы; диффузионный метасоматоз связан с диффузией компонентов в относительно неподвижном растворе, пропитывающем горные породы. На границе двух резко различных по химизму сред (известняки и кварциты, граниты и ультраосновные породы и т. п.) происходит встречная диффузия различных компонентов

99

(т. н. биметасоматоз).В процессах метосоматоза характерно образование метасоматической зональности (с резкими границами между зонами), обусловленной дифференциальной подвижностью компонентов, переносимых растворами. С возрастанием интенсивности метосоматоза всё большее число компонентов переходит в подвижное состояние, и число минералов в продуктах метосоматизма сокращается вплоть до образования мономинеральных пород. Минералогия - наука о минералах - природных химических соединениях. Минералогия изучает состав, свойства, структуры и условиях образования минералов. Минералогия - одна из древнейших геологических наук. Первые описания минералов появились у древнегреческих философов. В дальнейшем развитию минералогии способствовало горное дело. В настоящее время интенсивно развиваются генетическая и экспериментальная минералогия. В минералогии активно используются достижения физики, химии и других естественных наук. Так, минералогическое изучение метеоритов и образцов с других планет позволило узнать много нового об истории Солнечной системы и процессах формирования планет. В рамках минералогии сформировались, а затем выделились в самостоятельные науки кристаллография, петрография, учение о полезных ископаемых, геохимия и кристаллохимия. В последние десятилетия усилиями в основном российских минералогов развивается новое направление генетической минералогии - онтогения минералов. Молебденит - (или молибденовый блеск), минерал, сульфид молибдена, MoS2. Название происходит от греч. «молибос» - свинец (в древности агрегаты молибденита и галенита не различали). Цвет свинцово-серый, голубоватый. Жирный на ощупь, мягкий. Твёрдость 1,0-1,5 (оставляет на бумаге голубовато-серую черту, позволяющую отличить его от графита, на который он очень похож), плотность 4,6-5. Блеск металлический. Спайность весьма совершенная в одном направлении. Сингония гексагональная. Обычно встречается в виде чешуйчатых масс, реже образует розетки пластинчатых кристаллов или отдельные листочки. Обнаружен в гранитных пегматитах и гидротермальных месторождениях совместно с минералами вольфрама, меди и олова. Главный рудный минерал молибдена. Тончайшая вкрапленность пылевидного молибденита пропитывает кварц, придавая ему серый цвет и большую плотность. Монтмориллонит - (от названия французского города Монморийон (Montmorillcn) глинистый минерал из подкласса слоистых силикатов с переменным химическим составом (Са, Na) (Mg, Al, Fe)2 [(Si, AI)4 O10] (OH)2xnH2O. Структура монтмориллонита отличается симметричным сложением пачек слоёв (как у пирофиллита). Между «пирофиллитовыми» пакетами размещаются молекулы межслоёвой воды и атомы обменных оснований Са, Na и др. Характерно большое расстояние между пачками слоев. Образует плотные глинистые массы. Кристаллы моноклинной системы видны только под электронным микроскопом, встречаются редко; обычны неправильные листочки. Цвет белый до розового и серо-синего оттенков, бурый, красный, зеленоватый (в зависимости от примесей). Твёрдость по минералогической шкале около 1; плотность около 1800 кг/м3. При смачивании сильно набухает в связи с проникновением воды в промежутки между слоями структуры. Монтмориллонит типичный продукт выветривания алюмосиликатов в условиях щелочной среды. Главный составной компонент бентонитов; входит также в состав почв, валунных суглинков и других осадочных пород. Монтмориллонит - важное полезное ископаемое; активный компонент отбеливающих и сукновальных глин, используемых в нефтяной, текстильной и мыловаренной промышленности, благодаря их адсорбирующим и омыляющим свойствам. Муры (оплывины) - грандиозные кашеобразные потоки камней и грязи, наблюдаемые при разливах в горных долинах, и способные затоплять местность на больших протяжениях. Напластование - залегание осадочных горных пород в земной коре в виде пластов или слоев. Первичное напластование бывает обычно почти горизонтальным. Под влиянием тектонических движений земной коры оно может стать наклонным, изогнутым в складки и разбитым разломами. 100

Оолиты (от греч. - яйцо и lithos - камень) - образования шаровидной или эллипсоидальной формы, состоящие из окислов и силикатов железа и марганца, кальцита, доломита, арагонита, родохрозита, лептохлорита и др. минералов. Размеры оолитов от нескольких микрометров до 15-25 мм. Оолиты крупнее 2-5 мм называются пизолитами. Обычно (не всегда) в центре оолита находится песчинка или фрагмент известковой раковины какоголибо организма, вокруг которого происходит последовательное нарастание тонких корочек осаждающегося вещества, вследствие чего строение оолитов обычно концентрическискорлуповатое; наблюдаются также оолиты радиально-лучистого и сложного (комбинации концентрически-скорлуповатых и радиально-лучистых структур) строения. Оолиты образуются в морской воде и в тёплых источниках в результате коллоидно-химических и биохимических процессов. Органолептический (анализ) (от орган и греч. leptikos - склонный принимать иди орать), - способ исследования веществ с помощью органов чувств (подразумевается, что живой человек непосредственно своими рецепторами исследует новые ощущения). Орогенные пояса (от греч. «ороз» - гора и «генезис» - происхождение, буквально горообразование) - большие линейно вытянутые, наиболее подвижные участки земной коры, характеризующиеся большим размахом и скоростями тектонических движений. Осадочные горные породы (ОГП) - горные породы, существующие в термодинамических условиях, характерных для поверхностной части земной коры, и образующиеся в результате переотложения продуктов выветривания и разрушения различных горных пород, химического и механического выпадения осадка из воды, жизнедеятельности организмов или всех трех процессов одновременно. Паводок - сравнительно кратковременное и непериодическое поднятие уровня воды в реке, возникающее в результате быстрого таяния снега при оттепели, ледников, обильных дождей, попусков воды из водохранилищ. В отличие от половодий, случается в любое время года. Если паводок образуется вследствие быстрого увеличения расхода воды на отдельном участке реки, то он распространяется вниз по течению с большой скоростью, достигающей на равнинных реках 5 км в час, на горных - 45 км в час. Высота такого паводка вниз по течению обычно убывает, но продолжительность увеличивается. Значительный паводок может вызвать наводнение. Палеогеография (от греч. палео... (древний) и география) - наука, изучающая физико-географические обстановки на поверхности Земли в геологическом прошлом. Палеогеография является: развития земной коры и Земли в целом. • Частью общей физической географии, изучающей физико-географические условия прошлого для понимания современной природы Земли. Палеонтология (от др.-греч. ) - наука об ископаемых останках растений и животных, пытающаяся реконструировать по найденным останкам их внешний вид, биологические особенности, способы питания, размножения и т. д., а также восстановить на основе этих сведений ход биологической эволюции. Палеонтологи исследуют не только останки собственно животных и растений, но и их окаменевшие следы, отброшенные оболочки, тафоценозы и другие свидетельства их существования. В палеонтологии также используются методы палеоэкологии и палеоклиматологии с целью воспроизведения среды жизнедеятельности организмов, сопоставления современной среды обитания организмов, предположения местообитаний вымерших и т. д. Палеотектоника - наука, занимающаяся реконструированием древних структурных элементов земной коры. Петрология и петрография. Петрология (от греч. - камень) - наука, изучающая магматические и метаморфические горные породы, их физико-химические условия 101

образования, степень изменения под влиянием различных факторов, закономерности распределения в земной коре, мантии Земли и космическом веществе. Смежной с петрологией наукой, направленной на изучение структурно-текстурных особенностей горных пород, их классификацией, минеральным составом и др. является петрография. Половодье - ежегодно повторяющееся в один и тот же сезон года относительно длительное и значительное увеличение водности реки, вызывающее подъём её уровня; обычно сопровождается выходом вод из русла и затоплением поймы. Половодье вызывается усиленным продолжительным притоком воды, который может быть обусловлен: весенним таянием снега на равнинах; летним таянием снега и ледников в горах; обильными дождями в определённый сезон года, например, связанными с летними муссонами. Половодья, вызванные весенним снеготаянием, характерны для многих равнинных рек, которые делятся на 2 группы: реки с преобладанием весеннего стока (например, Волга, Урал) и летнего (например, Анадырь, Юкон, Макензи). Половодья, обусловленные летним таянием горных снегов и ледников, характерны для рек Средней Азии, Кавказа, Альп; половодья, вызванные летними муссонными дождями, - для рек Юго-Восточной Азии (Янцзы, Меконг). Полья - обширные замкнутые котловины, возникающие в результате слияния карстовых воронок, с ровным дном и крутыми склонами. Поноры (серб.-хорв., единственное число понор), катавотры (новогреч., единственное число katabothra) - естественные отверстия на дне карстовых воронок и котлов, поглощающие поверхностные воды и отводящие их в подземные пустоты закарстованных массивов. Рифты - крупная линейная впадина в земной коре, образующаяся в месте разрыва коры в результате её растяжения или продольного движения. Существуют две модели образования рифтов: модель Вернике и модель Маккензи. В последнее время геологи чаще используют смешанную модель. В океанах рифты развиты в так называемых зонах спрединга - центральных частях срединно-океанических хребтов, где происходит образование новой океанической коры. В центральной части этих рифтов периодически образуются разломы, через которые на дно океана поступает базальтовый расплав. На континентах ныне активной является система Восточно-Африканских рифтов, где при активном вулканизме происходит раздвижение и утончение континентальной коры и в некоторых местах уже формируется океаническая кора. Развитие этой зоны может привести к образованию нового океана. Такие рифты образуются в результате поднятия к поверхности больших участков горячей мантии - плюмов, приподнимающих и растягивающих кору. Для активных рифтов характерен интенсивный вулканизм. Регрессия (моря) (от лат. regressio - обратное движение, отход) - отступание моря от берегов. Происходит в результате поднятия суши, опускания дна океана или уменьшения объёма воды в океанических бассейнах (например, во время ледниковых эпох). Регрессии происходили многократно в различных районах Земли на протяжении всей её истории. Секреция - минеральный агрегат, образующийся в результате заполнения неправильной, но обычно округлой формы, полости минеральным веществом. Характерной особенностью многих секреций является последовательное концентрически послойное отложение вещества по направлению от стенок пустоты к центру. Часто в центре секреций располагаются друзы. Наиболее известны секреции халцедона в миндалинах базальтов, риолитов и кавернах известняков. Отдельные слои нередко отличаются друг от друга по цвету или составу. Мелкие пустоты обычно полностью заполнены минеральным веществом. Иногда центральная часть секреций выполнена радиально-волокнистыми агрегатами какого-либо минерала (например, цеолитами). В центре крупных пустот нередко наблюдается полость, стенки которой покрыты друзами кристаллов или натёчными образованиями. Мелкие секре-

102

ции (до 10 мм в поперечнике) называются миндалинами, крупные — жеодами. Образование секреций обычно связано с гидротермальными или гипергенными процессами. Синклинальная (от греч. synklino — наклоняюсь) - синклинальная складка, складка пластов горных пород, обращенная выпуклостью вниз. В ядре С. залегают более молодые породы, чем на крыльях. С. чередуются с противоположными им по направлению изгибами пластов — антиклиналями. Силлиманит (от имени амер. учёного Б. Силлимана (В. Silliman; 1779-1864)) - минерал из класса силикатов, высокотемпературная полиморфная модификация состава AI [AISiO5]. В виде примеси содержит 1-1,5% Fe2O3. В структуре силлиманита - цепочки чередующихся тетраэдров Si0 4 и АlO4, которые связаны цепочками из Аl-октаэдров. Кристаллизуется в ромбической системе; образует игольчатые кристаллы, плотные лучистые массы или тонковолокнистые агрегаты, иногда рассеянные волосовидные включения в других минералах (разновидность фибролит). Цвет силлиманита - серый, светло-бурый, бледно-зелёный. Блеск стеклянный. Твёрдость по минералогической шкале 6,5-7,5; плотность 3270 кг/м3. При высоких температурах (около 1545 °С) разлагается на муллит и кремнезём. Встречается в термально- и регионально-метаморфизованных глинистых породах. Используется как сырьё для получения высокоглинозёмистых огнеупоров и кислотоупоров. Сирицит (от лат. sericus - шёлковый) - минерал, разновидность белых слюд, обычно мусковита KAl2[AlSi3O10](OH)2, реже парагонита NaAl2[AlSi3O10](OH)2. Часто содержит меньше калия (натрия), больше воды, SiO2, MgO, по составу приближаясь к гидрослюдам, фенгиту или иллиту. Обычно встречается в виде скрыто- и тонкочешуйчатых бесцветных или зеленоватых масс с шелковистым блеском. Как вторичный минерал широко распространён в гидротермально измененных изверженных и метаморфических горных породах, в серицитовых сланцах, в зальбандах рудных тел вместе с кварцем, карбонатами, хлоритом, сульфидами, баритом, тальком, реже флюоритом и турмалином. Скарны (от швед, scarn, буквально - грязь, отбросы) - метасоматические горные породы, сложенные известково-магнезиально-железистыми силикатами и алюмосиликатами; возникают в зоне высокотемпературного контактового ореола магматических горных пород в результате химического взаимодействия карбонатных пород с магмой, интрузивными или другими алюмосиликатными породами при посредстве горячих магматогенных растворов. Различают известковые скарны, сложенные Ca-Mg-Fe-силикатами и алюмосиликатами (пироксены ряда диопсид-геденбергит и гранаты ряда гроссуляр-андрадит), и магнезиальные скарны, с магнийсодержащими минералами (форстерит, диопсид, шпинель, флогопит). Известковые скарны возникают преимущественно в условиях малых и средних глубин (до 10-12 км) в послемагматический этап в контактах известняков с алюмосиликатными породами. Магнезиальные скарны образуются при реакционном взаимодействии доломитов с внедряющейся магмой или в условиях больших глубин (свыше 10-12 км) в контакте с алюмосиликатными породами в послемагматический этап. Скарны представлены преимущественно контактовыми линзообразными и пластообразными залежами, реже встречаются трубообразные или жильные тела в карбонатных или алюмосиликатных породах; характерно зональное строение скарновых тел. К скарнам нередко приурочены крупные скопления руд (особенно железа, меди, свинца, цинка, вольфрама, молибдена и др.) и неметаллических полезных ископаемых (флюгопита, боратов и др.). В связи с этим выделяется особый тип месторождений - скарновый, имеющий важное промышленное значение. Сланец горные породы, с паралельным (слоистым) расположением минералов, входящих в их состав. Сланцы характеризуются сланцеватостью - способностью легко расщепляться на отдельные пластины. В некоторых, например, в золенгофенских сланцах (плотных тонкозернистых породах, предположительно, образовавшихся в морских лагунах) обычно содержится множество ископаемых останков.

103

Слоистость горных пород - строение горных пород в виде налегающих один на другой слоев, различающихся минеральным составом, цветом, особенностями слагающих породы частиц и другими признаками. Слоистость горных пород - один из важнейших признаков и свойственна большинству осадочных горных пород. Слоевые единицы (слои, слойки) обычно отделены один от другого более или менее отчётливыми плоскостями раздела. Различается слоистость горных пород двух типов: слоистость осадочных толщ и слоистость внутри слоя породы. Слоистость осадочных толщ (стратификация, или напластование) образуется преимущественно слоями или пластами горных пород, различных по составу, текстуре (в т. ч. внутренней тонкой слоистости) и другим особенностям. В зависимости от мощности слоёв выделяют тонкую, мелкую, крупную и очень крупную слоистость горных пород. По соотношению толщины отдельных слоёв она может быть равномерной и неравномерной. Первичное залегание слоёв и пластов обычно горизонтальное, в некоторых случаях - наклонное. Этот тип слоистость горных пород обусловлен изменением поступающего в осадок материала (в виде взвеси частиц разной величины или в растворе), сменой условий внутри области осадконакопления (гидродинамики, химического состава вод, жизнедеятельности организмов и др.), которые связаны с сезонными и климатическими колебаниями, миграцией фаций, тектоническими движениями, вулканизмом и др. Слоистость внутри слоя одной породы (слойчатость) выражается в чередовании обычно тонких слойков (толщиной от долей миллиметра до 1 - 2 см), различающихся по структуре составляющих породу компонентов, их минеральному составу или примесям. Слойки, группируясь, образуют серии или пачки, отделённые более или менее выраженными границами. В зависимости от фактора, формирующего осадок (главным образом динамические состояния среды отложения), эта слойчатость по форме слойков и их расположению может быть горизонтальной, косой и волнистой (промежуточными типами - косоволнистой и пологоволнистой). Горизонтальная слойчатость, возникающая в спокойных водах, часто связана с сезонными колебаниями климата, косая - формируется различными течениями, волнистая - волновыми движениями вод. Слой - в геологии - геологическое тело, площадь распространения которого намного превышает его толщину. Солифлюкция (от лат. solum - почва, земля и fluctio - истечение) - вязкопластическое течение увлажнённых тонкодисперсных грунтов на склонах, развивающееся в процессе их промерзания и протаивания. Скорости течения обычно измеряются несколькими сантиметрами в год; иногда, при быстрых, катастрофических сплывах, доходят до сотен метров в час. Причина развития солифлюкции - снижение устойчивости грунтов на склонах при сильном увлажнении талыми и дождевыми водами и уменьшении их прочности в результате промерзания - протаивания. Солифлюкция распространена главным образом в области развития многолетнемёрзлых горных пород и локально - в области сезонного промерзания. Наиболее активна на склонах средней крутизны (8-15°) при наличии слоя дисперсных отложений мощностью не менее 1,0-2,0 м. Медленная солифлюкция развивается преимущественно выше границы леса и создаёт на склонах специфической формы микрорельефа - потоки и террасы, имеющие в плане языкообразную (параболическую) форму. Районы классического развития солифлюкции - Полярный и Приполярный Урал, Чукотский полуостров, Шпицберген, Аляска и др. Сальтация - перебрасывание наносов на короткие расстояния в придонном слое водного потока. При сальтации происходит перенос частиц путём их подъёма и увлечения вперед до момента осаждения на поверхность, с которой они были подняты. Спрединг коры пластичный - (англ. - ductile spreading of crust) - внутриплитный процесс раздвижения блоков за счёт пластичного течения земной коры. Стратиграфия (от лат. stratum - настил, слой и греч. - пишу, черчу, рисую) наука, раздел геологии, об определении относительного геологического возраста осадочных горных пород, расчленении толщ пород и корреляции различных геологических образований. Одним из основных источников данных для стратиграфии является палеонтологические

104

определения. В археологии стратиграфией называют взаимное расположение культурных слоёв относительно друг друга и перекрывающих их природных пород, установление которого имеет критическую важность для датирования находок (стратиграфический метод датирования). Структура - в петрографии термин используется при определении облика, размера, формы, условий нахождения и присутствия породообразующих, минеральных, органических компонентов, пород. Структура зависит от условий образования горных пород. Разновидности структур выделяются по облику породообразующих минералов, по степени кристалличности породы, по абсолютным и относительным размерам кристаллов и т. д. Структура это множество структурных элементов, характеризуемое размерами зерен и их количественными соотношениями. Суглинок - осадочная горная порода, глина низкой пластичности, содержащая до 30-40 % примеси песка (менее 0,01 мм). Существуют 3 разновидности суглинка: валунный, лёссовидный, покровный. Валунный суглинок — содержит в своей толще валуны — окатанные обломки горной породы от 10 сантиметров до 10 метров в поперечнике. В суглинке более распространены мелкие валуны. Лёссовидный суглинок — рыхлые породы различного происхождения, похожие на лёсс (неслоистая тонкозернистая и рыхлая осадочная горная порода). Покровный суглинок покрывает собой рельеф в области древнего материкового оледенения и в приледниковой полосе. Супесь - рыхлая горная порода, состоящая, главным образом, из песчаных и пылеватых частиц с добавлением около 10-30 % алевритовых, пелитовых или глинистых частиц. Супесь менее пластична, чем суглинок. Жгут, скатанный из суглинка, не рассыпается, в отличие от жгута из супеси. Более глинистые супеси называются тяжёлыми, менее глинистые — лёгкими. В зависимости от содержания песчаных зёрен соответствующих размерностей и пылеватых частиц различают грубопесчаные, мелкопесчаные и пылеватые супеси. Минералогический состав супесей разнообразен. Песчаные и пылеватые супеси содержат кварц. В более глинистых супесях присутствуют глинистые минералы (каолинит, монтмориллонит). Супесь применяется в качестве сырья при производстве строительной керамики. Термин супесь обычно применяют к породам континентального происхождения, а соответствующие им морские отложения относят к группе глинистых песков. Термин супесь также применяется для обозначения гранулометрического состава почв. Суффозия (от лат. suffossio - подкапывание, подрывание)-выщелачивание, вынос мелких минеральных частиц и растворимых веществ водой, фильтрующейся в толще горных пород. Суффозия приводит к нарушению микроагрегатной структуры грунтов; вызывает оседание всей вышележащей толщи с образованием на земной поверхности мелких и крупных замкнутых понижений (микрозападин, блюдец, западин, воронок, падин) диаметром до 10, редко до 100—500 м. Текстура горных пород - особенности строения горных пород, обусловленные ориентировкой и пространственным расположением их составных частей (зёрен). Тектоносфера - внешняя оболочка Земли, охватывающая земную кору и верхнюю мантию, основная область проявления тектонических и магматических процессов. Для тектоносферы характерна вертикальная и горизонтальная неоднородность физических свойств и состава слагающих её пород. Терригенный - (лат. terra земля и греч. genes рождающий, рожденный) - обломочный материал, образованный в результате выветривания, эрозии и денудации из больших и малых частиц различных горных пород и минералов суши. Терригенные отложения скапли-

105

ваются как на суше, так и в реках, озерах и морях. Минеральный состав терригенных отложений отражает характер выветривания горных пород суши, по которым можно судить, при каком климате и в какой ландшафтной зоне они формировались. Трансгрессия (от лат. transgressio - переход, передвижение)-процесс наступания моря на сушу, происходящий в большинстве случаев в результате опускания суши (реже вследствие поднятия уровня океана). Слагается из ряда менее продолжительных, наступаний и отступаний моря, при преобладании первых. Разрез отложений, образующихся при трансгрессии, характеризуется в целом сменой снизу вверх мелководных фаций более глубоководными. Процесс, противоположный трансгрессии, называется регрессией. Урез воды - линия пересечения водной поверхности водотока или водоёма с поверхностью суши. По высотной отметке уреза воды определяется высота водотока (водоёма) над уровнем моря. По плановому положению уреза воды определяется граница водотока или водоёма. Щебень - рыхлые отложения, состоящие из остроугольных неокатанных обломков горных пород размером от 1-2 до 10 мм. При цементации переходит в брекчию. При дроблении твердых горных пород для строительных целей получают искусственный щебень. Экзогенные геологические процессы - Экзогенные (греч. экзос - снаружи, внешний), или внешние геологические процессы - процессы вызывающие существенные изменения в поверхностной и приповерхностной частях земной коры. Эти изменения связаны с лучистой энергией Солнца, силой тяжести, непрерывным перемещением водных и воздушных масс, циркуляцией воды на поверхности и внутри земной коры, с жизнедеятельностью организмов и другими факторами. Эндогенные геологические процессы - вызванный в основном внутренними силами Земли и происходящий главным образом внутри Земли. Обусловлен энергией, выделяемой при развитии вещества Земли, действием гравитационных сил и сил, возникающих при вращении Земли. К эндогенным относятся тектонические, магматические, метаморфические и гидротермальные процессы. Эксплозия - вулканический взрыв, сопровождаемый выбросами большого количества пирокластического материала и газа. Эффузия (от лат. effusio - разлитие, растекание)-процесс излияния лавы (магмы) на поверхность Земли. При её застывании образуются эффузивные горные породы, залегающие в виде лавовых потоков, лавовых покровов. Эффузия является одной из форм проявления вулканической деятельности. Обычно Эффузия сопровождается эксплозией — выбросами мелких обломков (вулканического пепла, песка или туфа) или крупных кусков (вулканических бомб и шлаков). Кислая, вязкая лава иногда не разливается, а выдавливается, образуя вулканические купола Экструзия (купол вулканический)— тип извержения, свойственный вулканам с вязкой лавой. Выступающая вязкая лава нагромождается над устьем вулкана в виде куполов, из которых или около которых время от времени при сильных взрывах выделяются газы, дающие начало палящим тучам.

106

ЗАКЛЮЧЕНИЕ Данное пособие является первым из шести учебных пособий (геология, гидрогеология, почвоведение, ландшафтоведение, климатология и метеорология), составляющих курс дисциплин «Науки о Земле». В пособии рассмотрена одна из основных оболочек Земли - литосфера. Для жизнедеятельности человека особое значение имеют: верхний горизонт литосферы как местообитания человека и живого вещества планеты, поскольку всё оно в той или иной степени опирается на земную кору, и почва, как источник продовольственных ресурсов планеты; часть литосферы (до глубины 3-5 км), в которой содержатся основные запасы минерального сырья, используемого человеком для создания материальных и духовных благ. Научно-техническая революция, с одной стороны, способствует повышению уровня и качества жизни человека, с другой - создаёт реальную угрозу нарушения природного баланса и способна привести биосферу к экологической катастрофе. Вторгаясь постоянно и повсеместно в ход естественных природных процессов, человек нарушает их, часто необратимо. Влияние человека на биосферу стало настолько велико, что академик В. И. Вернадский назвал его «ведущей геологической силой». Задача поддержания природного равновесия, сохранения биоразнообразия и биосферы в целом требует комплексного, системного подхода. Науки о Земле, планетарных оболочках составляют неотъемлемую часть знаний современного инженера-эколога, призванного решать вопросы сохранения естественной природной среды обитания человека, обеспечения устойчивого поступательного развития человеческого общества.

107

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК Основная литература

1. Карлович, И. А. Геология : учебное пособие для вузов/И. А. Карлович - 3-е изд. М. : Академический проект: Трикста, 2005. - 704 с. - (Серия «Gaudeamus»). 2. Короновский, Н. В., Основы геологии/Н. В. Короновский, Якушова А. Ф. - М. : Высшая школа, 1991. - 416 с. 3. Якушова, А. Ф. Геология с элементами геоморфологии/А. Ф. Якушова. - М. : Издво Моск. ун-та, 1978. - 445 с.

Дополнительная литература

1. Белоусов, В. В. Структурная геология / В.В. Белоусов. - М., 1986. - 244 с. 2. Никонов, А. А. Современные движения земной коры / А. А. Никонов - М 1979 184 с. 3. Хаин, В. Е. Основные проблемы современной геологии (геология на пороге XXI века) / В. Е. Хаин. - М. : Наука, 1994. - 188 с.

Интернет - ресурсы Время обращения 14.12. 2009 г. 1. http://geo .web/ru/ - все о геологии. 2. ru.wikipcdia.org/wiki/Геолог. 3. http://www.geonews.com.uа/ - геологические новости. 4. http://minerals.krs.ru/ - сайт о минералах. 5. geology.fatal.ru - Kheygetcom - сайт о геологии, для геологов и не только. 6. http://studens.veb.ru/ - доступно о геологии. 7. http://www/paleo.ru/ - сайт по исторической геологии. 8. nospe.ucoz.ru - Сайт о геологии. 9. traditio.ru/wiki/Геология. 10. m.science.wikia.com/wiki/Геология.

108

Список используемой литературы

1. Географический энциклопедический словарь. Понятия и термины. - М. : Советская энциклопедия, 1988. - 432 с. 2. Долматов, О. А. Науки о Земле (Геосферы и методы их исследования) : учебное пособие/О. А. Долматов. - Казань : Экоцентр, 2001. - 280 с. 3. Азизов, 3. К. Инженерная геология : учебно-методический комплекс / 3. К. Азизов; Ульян, гос. техн. ун-т. - Ульяновск : УлГТУ, 2005. - 169 с. 4. Карлович, И. А. Геология : учебное пособие для вузов/И. А. Карлович. - 3-е изд. М. : Академический проект: Трикста, 2005. - 704 с. - (Серия «Gaudeamus»). 5. Короновский, Н. В. Основы геологии/Н. В. Короновский, А. Ф. Якушова. - М. : Высшая школа, 1991. - 416 с. 6. Кощуг, Д.Г. Науки о Земле. : учебное пособие/Д.Г. Кощуг, Д. Н. Филиппов, Е. А. Фортыгина. - М. : РГОТУПС, 2003. - 353 с. 7. Передельский, JL В. Инженерная геология : учебник для студентов строительных специальностей вузов / JI. В. Передельский, О. Е. Приходченко. - Ростов н/Д: Феникс, 2006. - 448 с. - (Высшее образование). 8. Экологический энциклопедический словарь. - М. : Издательский дом «Ноосфера» 2000. - 930 с. 9. Ясманов, Н. А. Основы геоэкологии : учебное пособие для эколог, специальностей вузов / Н. А. Ясманов. - М. : Изд. центр «Академия», 2003. -352 с. 10. Хаин, В. Е. Геотектоника с основами геодинамики / В. Е. Хаин, М. Г. Ломизе М. : МГУ, 1995. - 4 7 3 с.

Учебное издание ГЕОЛОГИЯ Учебное пособие Составитель МИХЕЕВ Вячеслав Александрович Редактор Н. А Евдокимова Л Р № 020640 от 22.10.97. Подписано в печать 30.12.2009. Формат 60x84/8. Усл. печ. л. 12,79. Тираж 100 экз. Заказ 468. Ульяновский государственный технический университет 432027, г. Ульяновск, ул. Сев. Венец, д. 32. Типография УлГТУ, 432027, г. Ульяновск, ул. Сев. Венец, д. 32.