Горные породы. Геодинамические процессы

План:

1. Горные породы.

2. Геодинамические процессы.

3. Магматизм. Понятие о магме.

4.Интрузивный магматизм.

5.Эффузивный магматизм (вулканизм).

5.Постмагматические процессы.

I. Горные породы.

Земная кора сложена различными минеральными агрегатами, которые называются горными породами. Горные породы могут быть мономинеральными (мрамор) (состоит из одного минерала) или полиминеральными (гранит) (из нескольких). Химический состав г.п. зависит от того, из каких минералов она состоит. Строение г.п. определяется структурой и текстурой. Структура – это строение минерального агрегата, т.е. размеры, форма минеральных зерен и т.д. Текстура – это сложение породы, т.е. расположение частиц.

Т.о., горная порода – это скопление минеральных зерен, отличающихся определенным строением, физическими свойствами и геологическими условиями образования.

По происхождению горные породы разделяются на 3 группы.

Магматические – связанные с процессами магматической деятельности.

Осадочные – связанные с накоплением осадков (экзогенными процессами).

Метаморфические – образующиеся в результате преобразования магматических и осадочных пород при воздействии на них высоких температур и давления.

Литосфера на 95% сложена магматическими породами и только 5% состоит из осадочных пород. В тоже время, осадочные г.п. покрывают 75% земной поверхности и только 25% занято магматическими г.п. Метаморфические породы причисляются к тем, за счет которых они образовались.

II.Геодинамические процессы.

К эндогенным процессам (внутренней динамики) относятся: магматизм, метаморфизм горных пород, колебательные вертикальные движения земной коры и образование гор, землетрясения.

Другие процессы – экзогенные (внешней динамики) происходят на поверхности Земли под действием внешних факторов (атмосферы, гидросферы, биосферы и т. д.): выветривание (разрушение г.п. под воздействием колебаний температуры, воды, кислорода), деятельность ветра, атмосферных осадков, поверхностных и подземных вод, ледников и т.д.

Экзогенные процессы приводят к образованию обломочного материала и растворенных веществ. Эти продукты разрушения перемещаются под действием силы тяжести, ветра, текучих вод в понижения рельефа.

Т.о. процессы разрушения г.п. и сноса разрушенного материала называются денудацией («денудацио» - обнажение). Наиболее интенсивно она происходит на возвышенных участках суши, которые называются областями денудации, а в понижениях рельефа происходит накопление осадочных пород – этот процесс называется аккумуляцией («аккумуляцио» - накопление), а области накопления – областью аккумуляции. Воздействие на поверхность Земли денудации и аккумуляции приводит к выравниванию рельефа. В результате этих процессов постепенно разрушаются и понижаются горы и возвышенности, а впадины рельефа заполняются осадками.

Если бы происходили только экзогенные процессы, то поверхность Земли превратилась бы в равнину. Но есть и эндогенные процессы, приводящие к тектоническим движениям, они создают неровности земной поверхности => т.о. в природе тектонического покоя не существует, все находится в непрерывном движении и изменении.

III. Магматизм. Понятие о магме.

Магматизм – это процесс, развивающийся в глубоких слоях земной коры и верхней мантии Земли, протекающий при высоких температурах и давлениях.

Магма– это трехкомпонентная система, состоит из жидкости, газа, и твердых кристаллов. Различают первичные и вторичные магмы. Первичные возникают на разных глубинах земной коры и верхней мантии и имеют однородный состав. Продвигаясь к поверхности Земли, магма изменяет свой состав, превращаясь во вторичную. Нижняя часть магмы приобретает ультраосновной состав (минералы богаты Mg-Fe: оливин, пироксены), более высокая – базальтовый, а самая верхняя часть – кислый, вплоть до гранитного.

Химический состав магмы: SiO₂, FeO, CaO, MgO, Na₂O, K₂O (до 97%). Летучие компоненты: CO₂, H₂, H₂O, F₂ и др.

Кристаллизация магмы происходит в определенном интервале температур – от 1 до 16 тыс. С°.

IV. Интрузивный магматизм.

В зависимости от условий, в которых происходит застывание магмы, магматические породы подразделяются на 2 группы:

– породы глубинные, или интрузивные, образовались в результате внедрения магмы в земную кору и застывания ее на глубине.

– породы, излившиеся или эффузивные, образовались при излиянии магмы (лавы) на поверхность.

Интрузивный магматизм – процесс внедрения и застывания магмы в породах земной коры с образованием на разных глубинах своеобразных интрузивных форм.

Различают: полуглубинные (гипабиссальные) и глубинные (абиссальные) тела.

К глубинным относятся секущие и пластовые жилы.

а) дайки –секущие, трещинные интрузии (жилы), пересекающие слой горных пород под различными углами (ответвления – апофизы). Образуются в результате растяжения горных пород и заполнения пространства магмой. Слагаются породами: порфирит, гранит, диабаз, негматит (Алданский щит).

б) силлы – пластовые жилы, залегают вдоль напластования осадочных пород, образуются в результате раздвигания магмой этих пород (Сибирская платформа).

в)лополит (лат. «лопос» – чаша) – это межпластовые интрузивные тела больших размеров S = 300 км², характерен для платформ (лополит Бушвельда в Южной Америке);

г) факолит (лат. «факос» – чечевица) – небольшие интрузивные тела, образуется одновременно со складками;

д) лакколит – грибообразные интрузии, верхние слои приподняты; размеры от неск. сотен до 5-6 км.

Различают глубинные формы такие как:

а) батолиты – крупные гранитные интрузии, удлиненно-овальной формы, S – сотни и тысячи км², в глубину – неопределенно, состав - граниты.

б) штоки – столбообразные тела, размеры не превышают 100 – 150 км².

V. Эффузивный магматизм (вулканизм).

Эффузивный магматизм или вулканизм – это излияние на поверхность Земли лавы, выход газов или выброс обломочного материала взрывом газов.

В зависимости от количества газов, их состава и температуры происходит:

а) эффузия – изменение лавы (медленное выделение газов, Т°С - высокая);

б) эксплозия – взрывное извержение (быстрое выделение газов, вскипание, Т°С - высокая);

в) экструзия – медленное вскипание магмы (вязкая магма, Т°С - высокая).

Продукты извержения вулканов.

Различают жидкие, твердые и газообразные продукты извержения вулканов.

1) Газообразные (летучие): водяной пар, диоксид углерода (CO₂), оксид углерода (CO), азот (N₂), диоксид серы (SO₂), оксид серы (SO), газообразная сера (S₂), водород (H₂), аммиак (NH₃), хлористый водород (HCl), фтористый водород (HF), сероводород (H₂S), метан (CH4), борная кислота (H₃BO₃), хлор (Cl), аргон (Ar), преобразованные H₂O и СО₂. Также присутствуют хлориды щелочных металлов и железа. Состав газов и их концентрация зависят от температуры и от типа земной коры, поэтому они могут меняться в пределах одного вулкана.

2) Жидкие вулканические продукты – лава, вышедшая на поверхность.

Характер извержений определяется химическим составом, вязкостью, температурой, содержанием летучих веществ.

Наиболее распространены – базальтовые лавы, имеют температуру до 1100 – 1200°С, низкую вязкость, V течения = 60 км/ч (образуют лавовые реки или покровы).

Сравнительно меньше распространены вязкие, низкотемпературные лавы (андезиты, дациты, риолиты), образующие короткие и мощные потоки. Быстро остывают на поверхности.

3) Твердые вулканические продукты – вулканические бомбы, образуются при взрывных извержениях (застывшие выбросы жидкой лавы), размером 6 см. и более. Скопления вулканических бомб – агломераты.

Лапилли («шарики») – размеры 1-5 см. (от горошины до размера грецкого ореха) более мелкие продукты выброса – вулканический песок, пепел и пыль.

Типы вулканов.

Существует 2 основных вида вулканов: центрального и линейного типа.

Вулканы центрального типа – конусообразные или куполообразные возвышенности, сложенные вулканическими извержениями, высотой несколько тысяч метров.

На вершинах чашеобразные углубления – кратеры, которые соединяются с магматическим очагом, который находится на глубине 80 км. и более в верхней мантии, через жерло. Выбрасываемые при извержении обломки и лава наращивают конус.

Вулканы линейного или трещинного типа – представлены трещинами или цепями небольших лавовых конусов, извержение идет вдоль всей трещины.

Типы извержений вулканов:

Гаванский тип извержений – лава жидкая, базальтовая, ее температура очень высокая – 1200-1300°С, фонтанирует высотой до сотен метров. V = 4-5 м/сек. Твердые продукты извержения не образуются. (Гавайские острова).

Стромболманский тип – лава более вязкая (больше кремнекислоты), температура более низкая – 1050-1100°С. С трудом отдает газы. Выбрасывает лапикки, бомбы, а через 1-2 суток происходит излияние лавы, затем снова взрывы, клубы дыма. (Вулкан Стромболи в Средиземном море – Липарские острова, у верхнего носка «итальянского сапога». Высота над уровнем моря – 900 м.).

Плинианский тип (везувианский). Плиний старший (римский ученый) погибший при извержении Везувия в 79 году н. э., уничтожившего Помпею и др. города. Характерны мощные, внезапные взрывы, сопровождающиеся выбросами огромного количества пепла. Лавы базальтовые с еще большим содержанием кремнекислоты, температура до 1000°С. Вязкая, нередко закупоривает жерло (вулкан Кракатау).

Пелейский тип – образует раскаленные лавины. Продукты извержения: пепел, пемза, кристаллы, вулканические породы. После извержения выдвигается «игла» вязкой магмы. Вулкан Моп-Пеле на острове Мартиника (к юго-востоку от Кубы, Карибское море) в группе мелких Антильских островов 8 мая 1902 года уничтожил город Сен-Пьер с 40 000 жителями.

Газовый тип – сильные подземные толчки, взрывы и выбросы большого количества пепла и газов. Бандай в Японии (1888 г.). Была снесена вся вершина вулкана (высота 640 м.). Продукты извержения покрыли площадь ~ 70 км² (бедствие).

VI. Постмагматические процессы (поствулканические явления).

При затухании вулканической деятельности наблюдается ряд явлений (процессов):

фумаролы – выход вулканических газов на поверхность. Это и газы из расплавов и превратившиеся в пар грунтовые воды. Фумаролы бывают кислые, щелочно-нашатырные, сернистые, сероводородные и др. (Аляска, в. Катмай в 1912 г.)

термы(термальные источники) – горячие источники, связаны с современным вулканизмом (Камчатка, Кавказ). Воды бывают: натриево-хлоридными, кислыми, сульфитно-хлоридными, кислыми сульфатными и т. д. Радиоактивные вещества (радон). Изменяют окружающие породы (глины, известняки).

гейзеры – горячие, периодически фонтанирующие (на десятки метров) источники. Великий Гейзер в Исландии (к востоку от Канады). Температура + 75 – 100° С. Существуют гейзерные электростанции в Италии, Исландии, Калифорнии, на Камчатке. Магма близко подходит к поверхности, нагревает подземные воды, которые начинают фонтанировать.

Гейзеры – это периодически действующие пароводяные фонтаны. Свою известность и название они получили в Исландии, где наблюдались впервые. Помимо Исландии гейзеры широко развиты в Иеллоустонском парке США, в Новой Зеландии, на Камчатке. Каждый гейзер приурочен обычно к округлому отверстию, или грифону. Грифоны бывают различных размеров. В глубине этот канал, по-видимому, переходит в тектонические трещины. Весь канал заполнен перегретой подземной водой. Ее температура в грифоне может быть 90-98 градусов, в то время как в глубине канала она значительно выше и достигает 125-150 гр. и более. В определенный момент в глубине начинается интенсивное парообразование, в результате колонна воды в грифоне приподнимается. При этом каждая частица воды оказывается в зоне меньшего давления, начинается кипение и извержение воды и пара. После извержения канал постепенно заполняется подземной водой, частично водой, выброшенной при извержении и стекающей обратно в грифон; на некоторое время устанавливается равновесие, нарушение которого приводит к новому пароводяному извержению. Высота фонтанирования зависит от величины гейзера. В одном из крупных гейзеров Иеллоустонского парка высота фонтана воды и пара достигала 40 м.