Тема 2. Строение и возраст Земли

1. Земля- третья от Солнца планета и пятая по размеру и массе среди планет Солнечной системы. Важнейшим отличием Земли от других планет Солнечной системы является существование на ней жизни.

2.Жизнь- более сложная по сравнению с физической и химической форма существования особых видов материи. Живые объекты отличаются от неживых способностью к размножению, активной регуляцией своего состава и функций, формами движения, раздражимостью, приспособляемостью и приспособлением окружающей среде и т. Д.

3.Геосферы- концентрические слои, на которые разделена земля в результате дифференциации. Между геосферами постоянно идет обмен веществом и энергией. Быстрее всего процессы идут в атмосфере и гидросфере, но основное содержание истории развития планеты составляют более медленные изменения, совершающиеся во внутренних геосферах.

4.Астеносфера - слой пониженной вязкости на глубине до 250 км в мантии.

5.Литосфера - область распространения горных пород, плотность которых возрастает с глубиной.

6Литосферные плиты- отдельные блоки на которые распалась литосфера в процессе расширения Земли.

7.Земная кора- единственная из внутренних геосфер, доступная прямому изучению, имеет мощность 5÷70 км (в среднем 16 км) и состоит из наиболее лёгких горных пород. Земная кора – источник минерального сырья и субстрат, на котором осуществляется основная деятельность человечества. Границей земной коры и верхней мантии считается поверхность Мохо.

8.Рельеф- Физическим выражением внешней границы земной коры является рельеф.

9.Мировой океан- Преобладающая часть рельефа непрерывно и постоянно скрытая водой с общим солевым составом.

10.Материк- Возвышающиеся над уровнем Мирового океана крупнейшие массивы земной коры.

11.Шельф- Переходная область между материками и океанами, характеризующаяся уклоном до 10'.

12.Геосинклиналь- это обширный, вытянутый участок земной коры, характеризующийся значительными вертикальными движениями с последовательным образованием прогиба, заполнением его осадками и преобразованием прогиба в складчатое горное сооружение, которое постепенно разрушается, что приводит к выравниванию рельефа и формированию платформенного чехла на складчатом основании.

13.Платформа- крупный (несколько тысяч км в поперечнике), относительно устойчивый участок земной коры выдержанной мощности, характеризующийся низкой сейсмичностью, специфической вулканической деятельностью и слабо расчленённым рельефом.

14. Фундамент Под осадочно- вулканогенным чехлом платформ залегает фундамент, сформированный в доплатформенную (геосинклинальную) стадию развития.

15. Щит- Наиболее крупные структурные элементы древних платформ — щиты и плиты. В пределах щитов вследствие длительного поднятия и размыва отсутствует осадочный чехол и на поверхность выступает фундамент платформ.

16.Плита- Плиты имеют характерное для платформ двухэтажное строение, включая мощный (3÷5 км) осадочный чехол.

17.Чехол- Верхнюю часть материковой земной коры составляет прерывистый чехол, состоящий из разновозрастных осадочных и вулканических пород.

18.Атмосфера-- Атмосферой называют газовую среду выше земной коры.

19.Гидросфера- внешние водная (гидросфера) и воздушная (атмосфера) оболочки, которые сформировались из паров и газов, выделившихся из недр Земли. В гидросфере вода находится в жидком, твердом, газообразном, химически и биологически связанном состоянии.

20.Геофизические поля- Земля обладает гравитационным, магнитным и электрическим.

21.Геоид- Земля имеет сложную форму, определяемую совместным действием гравитации и центробежной силы, вызванной осевым вращением Земли, а также совокупностью рельефообразующих сил. Приближённо форму Земли описывают уровенной поверхностью гравитационного потенциала (т. е. поверхностью, во всех точках перпендикулярную к направлению отвеса), совпадающую с поверхностью воды в океанах (при отсутствии волн, приливов- отливов, течений и возмущений, вызванных изменением атмосферного давления). Эту поверхность называют геоидом.

22.Климат- многолетний режим погоды, характерный для данной местности в силу её географического положения.

23.Географическая оболочка- Поверхность Земли, гидросферу, тропосферу, а также верхнюю часть земной коры.

24.Ландшафт- Сочетание рельефа, климата,почв и растительного покрова в определенных границах.

25. Хемосинтез- Получение энергии путемокислительно-восстонавительной реакции

26. Биота-. исторически сложившаяся совокупность живых организмов, объединённых общей областью распространения.

27.Биосфера- В виду глобального значения живого вещества как геологического агента область распространения жизни и биогенных продуктов была названа биосферой (сферой жизни). Биосферу составляют различные биогеоценозы — комплексы живых организмов (биоценозы) и неорганических компонентов взаимосвязанных обменом веществ и энергии.

28. Фотосинтез- -физико-химический процесс получения энергии растениями с поглащением CO2,H20 и выделением O2.

29.Техносфера- - процесс изменения природных экосистем134 в результате деятельности человека.

30. Ноосфера-. сфера разума; сфера взаимодействия общества и природы, в границах которой разумная человеческая деятельность становится определяющим фактором развития (эта сфера обозначается также терминами «антропосфера», «биосфера», «биотехносфера»)[1]

1)Каково происхождение названий наиболее крупных объектов Солнечной системы? было взято из греко-римской мифологии

2)Что такое жизнь? жизнь —естественный этап развития материи

3)Что собой представляют геосферы? слои— геосферы, различающиеся химическим составом, агрегатным состоянием и физическими свойствами

4)Каков диаметр Земли? ~6371 км

5)Перечислите геосферы в последовательности от центра Земли.. -внутр ядро-внешн ядро-нижняя мантия-переходный слой-верхняя мантия(астеносфера-литосфера)-поверхность мохо-кора.

6)Каково примерное соотношение внутренних геосфер по объему и массе?

7)Какова мощность земной коры. мощность 5÷70 км

8)Назовите внутреннюю и внешнюю границы земной коры. коры.внутренняя-поверхность Мохо; внешняя-рельеф

9)Каково строение и состав земной коры на материках и под океанами?? -Земная кора под океанами по сейсмическим данным имеет мощность 5÷10 км и разделяется на 2 основных слоя Материковая земная кора, имеет мощность 35÷45 км, в горных районах до 70 км Верхнюю часть материковой земной коры составляет прерывистый чехол, состоящий из разновозрастных осадочных и вулканических пород. Под чехлом толща материковой коры (фундамент) разделяется на 2 слоя с условными названиями: верхний обогащенный SiO2 — гранитный, нижний —базальтовый слой

10)Чем обусловлено возникновение «корней» гор? Земная кора близка к состоянию изостазии (равновесия): чем плотнее или толще какой-либо участок земной коры, тем глубже он погружен в мантию

11) Чему равен геотермальный градиент? -Температура земной коры с глубиной возрастает в среднем на 30ºС/км(геотермальный градиент)

12) Суть мобилистской гипотезы -что основными структурными элементами являются литосферные плиты (Северо-Американская, Евразийская, Африканская, Южно-Американская, Индо-Австралийская, Антарктическая и Тихоокеанская и ряд более мелких), ограниченные зонами максимальной сейсмической активности (взаимодействия) и включающие как континенты, так и впадины океанов, перемещающиеся по поверхности астеносферы горизонтально как единые элементы на тысячи километров

13) Суть фиксистской гипотезы-. -положение материков относительно стабильно, а их образование и эволюция включает две фазы геосинклинальную и платформенную. Геосинклиналь - это обширный, вытянутый участок земной коры, характеризующийся значительными вертикальными движениями с последовательным образованием прогиба, заполнением его осадками и преобразованием прогиба в складчатое горное сооружение, которое постепенно разрушается, что приводит к выравниванию рельефа и формированию платформенного чехла на складчатом основании (фундаменте платформы).Платформа - крупный (несколько тысяч км в поперечнике), относительно устойчивый участок земной коры выдержанной мощности, характеризующийся низкой сейсмичностью, специфической вулканической деятельностью и слабо расчленённым рельефом

14) Каков состав сухого атмосферного воздуха?? -Сухой атмосферный воздух у поверхности содержит по объёму 78,08% азота, 20,95% кислорода (~10-6 % озона), 0,93% аргона и около 0,03% углекислого газа. Менее 0,1% приходится на водород, неон, гелий, метан, криптон и др. газы

15) Каков источник энергии ветра и океанских течений, течений рек? Гравитация обуславливает сферичность Земли, многие черты рельефа, течение рек, движение ледников и др. геологические процессы

16)Какова форма Земли? Земля имеет сплюснутую форму(геоид)

17) Какова примерная средняя абсолютная отметка поверхности Васильевского острова? ~ 4 м.

18) Каков примерный возраст планеты Земля? -4,5÷4,7 млрд. лет

19)Каков примерный возраст древнейших органических образований на Земле? 3700 млн. лет

20) Перечислите и укажите примерную продолжительность основных геохронологических этапов развития Земли.. -Архейский эон AR1÷AR4 2000/4500 - Протерозойский эон PR1÷PR3 458/1000 600/1600 900/2500 - Кембрийский Є 54/542 – Ордовикский O 44/488 – Силурийский S 28/444 – Девонский D 47-416 – Каменноугольный С 60/359 – Пермский Р 48-299 – Триасовый Т 51/250 – Юрский J 54/200 – Меловой К 80/146 – Палеогеновый 43/56 – Неогеновый N 23/25 – Четвертичный Q 1,8/1,8

Перечислите основные особенности в эволюции биосферы в отдельные геологические периоды. (таблица страница 29 в учебнике)

22) Какова примерная длительность галактического года?? -(галактический год) оценивается в 215 млн. лет с погрешностью не менее 10%

23) К какому надцарству, царству, подцарству, типу, классу, отряду, семейству, роду, виду и подвиду относятся современные люди? Современные люди принадлежат к: надцарству эукариотов; царству животных; подцарству многоклеточных; типу позвоночных; классу млекопитающих; отряду приматов; семейству гоминид; роду home (человек); виду sapiens (разумный), подвид faber (созидающий).

Тема 3. ВЕЩЕСТВЕННЫЙ СОСТАВ НЕДР. 3.1 МИНЕРАЛЫ

Ключевые слова:

1.Кларк- мера содержания химических элементов в земной коре, гидросфере, Земле в целом, космических телах и др. геохимических системах (в честь амер. геохимика Ф.У. Кларка). Различают весовые (мас.%; г/т) и атомные (% от числа атомов) кларки.

2.Минерал- это продукты природных химических процессов,

свойственных геосферам Земли. Чаще всего под минералом (от лат. minera –

руда) подразумевают природное элементарное геологическое тело, обладающее

индивидуальными физическими и химическими свойствами, состоящее из

одного, либо из закономерного сочетания химических элементов. Минерал - промежуточное звено в ряду объектов разной категории

сложности.

3.Полиморфизм- Идентичные по химическому составу минералы с разной структурой и

соответственно имеющие другой облик и иные свойства, относят к разным

минеральным видам, например, алмаз, графит и фуллерен (С); кальцит и

арагонит (CaCO3); пирит и марказит (FeS2). Это явление называется полиморфизмом.

4.Изоморфизм- В кристаллических решетках минералов химические элементы могут

замещаться другими, если их заряды совпадают по знаку, близки по атомным

весам и ионным радиусам, при этом соединения различные по составу

кристаллизуются в одинаковых формах. Это явление носит название

изоморфизм.

5.Кристалл- твёрдое тело,имеющее естественную форму правильного многогранника, обусловленную периодическим расположением атомов(ионов, молекул) в узлах структурного каркаса.

6.Двойник- Двойникование - образование в монокристалле областей с закономерно измененной ориентировкой структурной решетки. Каждый атомный слой последовательно смещается на долю межатомного расстояния, при этом все атомы в двойниковой области перемещаются на промежуток, пропорциональный их удалению от плоскости зеркального отражения. Двойникование может сопровождаться изменением размеров, формы и свойств кристаллов. Часто минералы встречаются в виде закономерных сростков одиночных кристаллов – двойников, своеобразных «роз», «щеток» (друз)

7. Симметрия- Симметрия кристаллов – закономерная повторяемость в пространстве элементов его огранения. Форма и размеры кристаллов варьируют, но все кристаллы конкретного минерала имеют одну и ту же симметрию.

8.Память кристаллов- Кристаллы обладают «памятью»: изучение дефектов кристаллов позволяет восстановить условия их формирования.

9.Псевдоморфоза- минеральные образования, облик которых не соответствует их составу и/или строению. Псевдоморфозы возникают при замещении исходного вещества минеральным веществом иного состава с сохранением исходной формы. Например, псевдоморфоза халцедона по древесине, гетита по пириту, магнетита по гематиту (мушкетовит) и пр.

10.Минералоид- Аморфные и высокодисперсные вещества относят к минералоидам.

11.Шлиф- пластинка горной породы толщиной до 0,03 мм отшлифованная с двух сторон и предназначенная для микроскопических исследований породы в проходящем свете.

12. Аншлиф- пластинка горной породы толщиной от 5 мм отшлифованная с одной стороны, предназначенная для микроскопических исследований в отраженном свете.

13.Спайность- свойство минералов раскалываться по определенным кристаллографическим направлениям с образованием поверхностей различной степени совершенства (ровности и блеска). По степени совершенства различают следующие виды спайности: весьма совершенную (слюда), совершенную и среднюю (полевые шпаты и др.), несовершенную (апатит, касситерит и др.), весьма несовершенную (золото, кварц и др.). Спайность в минералах может проявляться по одному или нескольким направлениям. Из-за особенностей структуры у одного минерала может проявиться несколько видов спайности. Поверхности спайности в совокупности образуют многогранники, имеющие характерный облик кристаллов данного минерала. Двугранные углы между плоскостями спайности постоянны и являются одним из диагностических признаков минералов.

14. Парагенезис минералов - Часто в природе отмечается связь конкретных минералов между собой по месту и условиям образования.

Вопросы по теме

1)Укажите содержание наиболее распространенных химических элементов в земной коре. -В земной коре преобладают восемь элементов (∑99 мас.%): кислород (46÷47), кремний (25,7÷27,7), алюминий (7,7÷8,1), железо (5,0÷6,2), кальций (3,6÷5,8), магний (2,1÷3,2), натрий (1,8÷2,8) и калий (1,3÷2,6); (Ti 0,4; H, P, Mn по 0,1 мас.%)

2)На какие геохимические группы делятся химические элементы? -делятся на четыре группы: литофильные, халькофильные, сидерофильные, атмофильные.

3)Какие факторы ограничивают число химических соединений в природе?

4)Что собой представляет структурный каркас (кристаллическая решетка) минерала? -Кристаллическая решетка возникает при размещении ионов под действием сил притяжения и отталкивания наиболее плотно друг к другу, при условии трёхмерной периодичности

5)В чем отличия изотропных и анизотропных минералов? - изотропные свойства одинаковы во всех направлениях, в анизотропных по разным напровлениям разные свойства.

6)Чем обусловлено расположение элементов огранения кристаллов? -Сочетание элементов огранения в кристаллах подчиняется определенным правилам, ограничивающим возможные комбинации элементов симметрии.

7)Какими элементами симметрии обладает кристалл пирита?-

8)В чем отличие природных и синтетических кристаллических видов? Синтетическиотличие от природного характеризуется совершенной спайностью по кубу

10) Перечислите основные свойства, которые позволяют различать минералы макроскопически.- Упрощенная диагностика минералов основывается на оценке облика зерен (кристаллов) и их агрегатов; физических свойств (показатель преломления, цвет, блеск, спайность, твердость, ковкость, хрупкость, плотность, магнитность, радиоактивность, плавкость и др.)75 и химических особенностей (реакции с кислотами, основаниями, горючесть и др.), органолептических свойств.

11)Чем обусловлено двойное лучепреломление в кристаллах? -При прохождении света через прозрачный кристалл может наблюдаться расщепление луча на два пучка, распространяющихся с разными скоростями в двух перпендикулярных плоскостях. Это явление называется двойным лучепреломлением и является диагностическим свойством

12) Перечислите основные типы окраски минералов. -идеохроматическая, аллохроматическая, псевдохроматическая

13) Укажите твердость минералов составляющих шкалу Мооса: Тальк-1, Гипс-2, Кальцыт-3,Флюорит-4,Апатит-5, Ортоклаз-6, Кварц-7, Топаз-8, Корунд-9,Алмаз-10

14) Перечислите основные типы минералов.: самородные элементы, сульфиды, оксиды и гидроксиды, галоиды, карбонаты, сульфаты, фосфаты, силикаты и алюмосиликаты

15)Укажите характерные признаки наиболее распространенных самородных элементов. – состоят из атомов лишь одного химического элемента, встречаются в природе в виде более или менее устойчивых минералов. Среди самородных элементов различают: неметаллы (полиморфные модификации углерода — алмаз, графит и др.; S, Se, Te), полуметаллы (As, Sb) и металлы (Au, Ag, Сu, МПГ, Fe, Pb, Zn, Sn, Hg, Bi). Самородные элементы иногда образуют промышленно значимые скопления - месторождения

16) Укажите характерные признаки наиболее распространенных сульфидов. - класс минералов, представляющих собой соединения металлов с серой. Большинство сульфидов непрозрачны, часто имеют высокую отражательную способность. Главными видообразующими элементами сульфидов являются Fe, Pb, Cu, Sb, As, Co, Ni, Zn, Cd, Mo, Hg. В виде изоморфных примесей в сульфидах встречаются Au, Ag, Ga, Ge, In, Tl, Re и др. Многие сульфиды являются важными рудными минералами.

17)Укажите характерные признаки наиболее распространенных оксидов и гидроксидов. - группа минералов, представляющих собой соединения химических элементов с кислородом и/или с гидроксильной группой. В качестве катионов в составе оксидов и гидроксидов встречено около 40 элементов; в основном литофильных (Si, Ti, Nb, Ta, Mn, Al, Mg, Sn, Zr и др.) и в меньшей степени халькофильных и сидерофильных. Среди оксидов выделяют простые оксиды (например, минералы кремнезема - SiO2, корунд - Al2O3, гематит - Fe2O3, касситерит - SnO2) и сложные оксиды, включающие атомы металла с различной валентностью (магнетит - FeO×Fe2O3, хромит FeO×Cr2O3).Многие оксиды и гидроксиды являются полезными ископаемыми (например, руды Mn, Fe, Al, кварц и др.)

18) Укажите характерные признаки наиболее распространенных галоидов и карбонатов. Галоиды - класс минералов, представляющие собой соли галогеноводородных кислот. По составу, свойствам и условиям образования природные хлориды делятся на две группы. К первой группе относятся растворимые в воде хлориды Na, К, NH4, Mg, Ca, Al, Mn и Fe. Наиболее распространенны: галит (NaCl), сильвин (KCl), бишофит (MgCl2×6H2O), карналлит (KMgCl3×6H2O). Ко второй группе относят нерастворимые в воде хлориды Cu, Pb, Ag, Hg, As, Sb и Bi, часто с анионами О, OH иногда с NO3, SO4. Хлориды используются в химической и пищевой промышленности, сельском хозяйстве

Карбонаты – группа широко распространённых природных соединений угольной кислоты (H2CO3) с литофильными (Na, Ca, Mg, Sr, Ba, TR), а также халькофильными (Zn, Сu, Pb, Bi) элементами. Многие карбонаты могут использоваться как руды Zn, Рb, Bi, Ba, Sr, Cu, Fe, Мn, TR и др. металлов, как сырьё для цементной промышленности (например, кальцит известняка) и как строительный и поделочный материал (доломит, малахит)