Варіант № 9. Питання: Геологічна діяльність озер та боліт
Природні скупчення води в заглибинах рельєфу суші прийнято називати озерами.
Озера характеризуються різною формою в плані; розміри їх у поперечнику змінюються від сотень метрів до сотень кілометрів (Аральське море), глибина коливається від 1 м (оз. Ельтон) до 1,5 км (оз. Байкал).
Походження западин, зайнятих озерами різному: льодовикове, тектонічне, карстове, вулканічне, а також пов'язане з подпруживания річкових долин в горах. Утворенню озер сприяють вологий клімат, мале випаровування, пересічений рельєф, велика кількість западин, високий рівень грунтових вод.
За характером стоку озера бувають:
1) безстічні - замкнуті водойми на суші;
2) зі змінним режимом - то мають стік, то на час позбавляє його в залежності від кількості випадаючих атмосферних опадів;
3) проточні (річкові), що знаходяться на шляху течії річок і мають постійний стік;
4) сліпі, що мають підземний стік (карстові озера).
За умовами живлення розрізняють озера атмосферного і підземного живлення, а за хімічним складом-прісні з мінералізацією менше 0,!%, Солонуваті - від 0,1 до 3,5% і солоні - більше 3,5%.
У великих озерах площею в десятки і сотні тисяч квадратних кілометрів (Каспійське, Аральське, Байкал та ін) руйнівне діяльність аналогічна морський. У дрібних озерах над усіма іншими процесами переважають процеси осадконакопичення.
Озерні опади за генетичними ознаками і складом поділяються на три типи:
Теригенні - уламковий матеріал - піски, або приносяться в основному текучими водами з суші і в меншій мірі утворюються за рахунок абразії.
Хемогенние - утворюються шляхом хімічного осадження. Склад їх залежить від мінералізації озерної води. Якщо вода збагачена органічними кислотами та солями заліза, то на дні озер відкладаються залізні руди, окису марганцю, боксити; в солоних озерах (у зонах сухого і жаркого клімату) - куховарська сіль, мірабіліт, гіпс і ін
Органогенні, або біогенні - утворюються за рахунок скупчення на дні водойми різних тварин і рослинних організмів. У дрібних, невеликих озерах, особливо рівнинних областей, у великій кількості відкладається сапропель-гнильної мул, багатий органічною речовиною. У разі поховання сапропелю, його ущільнення і подальшого перетворення утворюються сапропелеві вугілля.
Болота - ділянки суші, що характеризуються надмірним зволоженням, розвитком болотної рослинності і освітою торфу. Болота утворюються при поступовому заростанні озерних водойм як всередині континенту, так і на приморських рівнинах. За умовами залягання болотних масивів і по рельєфу виділяють болота верхові (на вододілах річок) і низинні (а річкових долинах, в озерних улоговинах).
1-осоковий торф; 2-тростинний і очеретяний торф; 3-сапропелеві торф, 4-сапроцеліт.
У приморських низинах тропічних і субтропічних зон в умовах постійної обводнення виростає деревна рослинність з повітряними коренями - мангри. Скупчення відмерлих залишків цих рослин призводить до формування торфовищ.
Типовими болотними відкладами є хемогенние і органогенні опади.
Хемогенние представлені болотної вапном (болотний мергель) і болотними (дерновими) залізними рудами, що не мають промислового значення.
Органогенні. Найбільше значення з них має торф. Він утворюється з різних залишків болотної рослинності - мохів, трав, чагарників і дерев. При зануренні і похованні торфовища, тобто покритті його товщами інших порід, торф перетворюється на буре вугілля. Подальше перетворення бурого вугілля в кам'яне вугілля і антрацит відбувається при впливі тиск верхніх товщ і збільшення температур у надрах Землі. Процес перетворення торфу у вугілля і антрацит триває багато мільйонів років.
Питання: Петрографія як наука. Роль російських і радянських вчених у розвитку петрографії
У розрізі земної кори мінерали зустрічаються у вигляді пухких або щільних скупчень зерен - мінеральних агрегатів. Закономірні мінеральні агрегати певної будови і складу, утворені в результаті геологічних процесів називають - гірськими породами.
Наука, що вивчає мінералогічний і хімічний склад гірських порід, їх будова, умови залягання, а також зміна їх протягом часу, називається петрографії. Петрографія тісно пов'язана з мінералогією.
Мінерали, з яких в основному складається гірська порода, називаються породообразующими. Фізичні п хімічні властивості гірської породи в значній мірі визначаються властивостями породоутворюючих мінералів. Мінерали, що містяться в породі в невеликих кількостях, є другорядними. Їх присутність не впливає на характеристику основних властивостей породи. Мінерали, які зустрічаються в гірських породах у незначних кількостях, називаються акцесорних. Виділення їх має важливе значення, тому що присутність тих чи інших акцесорних мінералів може служити критерієм для судження про умови утворення порід, про джерела зносу. Деякі акцесорні мінерали використовуються для визначення віку порід.
Для кожної групи гірських порід характерні свої породообразующие мінерали. Мінерали, що є породообразующими однієї групи порід, в іншій групі можуть бути другорядними, і навпаки.
Гірські породи вивчаються спеціальних петрографічних методами, серед яких розрізняють польові та лабораторні.
Польові петрографічні спостереження полягають у вивченні умов та характеру залягання гірських порід (форма виділення, розміри, окремість, трещіноватост' і т. д.) та їх взаємовідносини (контакти) з іншими породами, вивчення речовинного складу порід, їх структури і текстури. У результаті приблизно встановлюється назва гірської породи.
Лабораторні методи полягають у вивченні хімічного складу гірських порід за допомогою хімічного та спектрального аналізів. Широко використовується мікроскопічне та електронно-скопическая вивчення, поділ у важких рідинах мінералів, що складають гірську породу, з подальшим дослідженням фракцій різної щільності; гранулометричний (механічний) аналіз, що дозволяє розділити осадову породу за величиною становлять її зерен на різні фракції, які потім піддаються всебічному вивченню . Важливими лабораторними методами є рентгеноструктурний, термічний та інші види аналізів.
Видатне значення мали геологічні праці М. В. Ломоносова - "Слово про народження металів від трясіння Землі" (1757) і "Про шари земних" (1763), в яких він всебічно і взаємопов'язано викладав існуючі в той час геологічні дані та власні спостереження. Вирішальну роль у формуванні лику Землі Ломоносов відводив глибинним силам ("жару в земній утробі"), визнаючи разом з тим вплив на земну поверхню і зовнішніх чинників (вітру, річок, дощів і ін), розвивав ідею єдності формування гір і западин, стверджував тривалість і безперервність геологічних змін, яких зазнає земна поверхня. Визнанням синтезу зовнішніх і внутрішніх сил в їхньому впливі на розвиток Землі Ломоносов набагато випередив свою епоху, в той час, як на Заході відбувалася ідейна боротьба між протистоять один одному школами - нептунізмом і плутонізму, боротьба, що стосувалася корінних проблем минулого і сьогодення Землі.
У середині 18 ст. з'являються геологічні карти (точніше, літолого-петрографічні), спочатку невеликих ділянок, а потім і великих територій. На цих картах показувався склад гірських порід, але не вказувався вік. У Росії першої "геогностических" картою була карта Східного Забайкалля, складена в 1789-94 Д. Лебедєвим і М. Івановим. Перша "геолого-стратиграфічна карта", яка охоплювала значні території Європейської Росії, складена в кінці 1840 М. І. Кокшарова. На ній вже були виділені формації - силурійських, стародавнього червоного пісковика (девон), гірського вапняку (нижній карбон), ліасовая і третинна.
Сучасна мінералогія почала створюватися ще на рубежі 18 і 19 ст. працями російських геологів В. М. Севергина, Д. І. Соколова. Подальший її розвиток в Росії пов'язано з іменами М. І. Кокшарова, П. В. Єремеєва, М. В. Єрофєєва і А. В. Гадоліній. В кінці 19 ст. з'явилися головні роботи Є. С. Федорова, творця вчення про симетрії і теорії будови кристалічної речовини, автора нових методів гоніометричний та оптичних досліджень мінералів. У 19 ст. в якості самостійної геологічної дисципліни відокремилася петрографія, що пов'язано з початком (1858) використання поляризаційних мікроскопів для дослідження гірських порід. Був накопичений величезний матеріал з їх мікроскопічному вивчення, що дозволило розробити першу петрографічну класифікацію. З них найбільшим визнанням користується до цих пір класифікація вивержених порід, запропонована в 1898 російським ученим Ф. Ю. Левінсон-Лессінг. На початку 20 ст. отримують розвиток теоретичні дослідження з петрографії, зокрема з проблем освіти магматичних гірських порід, походження та диференціації магми, з вивчення процесів метаморфізму; починається експериментальне фізико-хімічне вивчення силікатних систем.
У 50-60-х рр.. почали складатися тектонічні карти СРСР (Н. С. Шатський, 1953, 1956; Т. М. Спіжарскій, 1966), Європи (Н. С. Шатський, А. А. Богданов і ін, 1964), Євразії (А. Л. . Яншин та ін, 1966), а також великомасштабні тектонічні карти окремих областей і районів з метою з'ясування головних закономірностей розміщення корисних копалин. У СРСР покладено початок вивченню новітніх тектонічних рухів і створення неотектоніки (В. А. Обручов, М. М. Миколаїв, С. С. Шульц). У зв'язку з розвідкою і розробкою корисних копалин в осадових товщах в якості самостійної дисципліни виділилися петрографія осадових порід , або літологія, у розвитку якої головна роль належить радянським ученим.
Окремий навчальний курс петрографії осадових порід вперше був прочитаний в Московському університеті і в Московській гірничій академії в 1922 М. С. Швецовим, виховали кілька поколінь радянських літологів і написав класичні роботи по літології кам'яновугільних відкладень Московської синеклізи. В області мінералогії осадових порід цікаві дослідження проводив на початку 20-х рр.. Я. В. Самойлов. А. Д. Архангельський ще в 1912 дав перший зразок порівняльно-літологічних досліджень, відновивши умови утворення верхньокрейдових відкладів Поволжя по аналогії з опадами сучасних морів і океанів. Після Великої Жовтневої соціалістичної революції він детально вивчав літологію фосфоритів, бокситів і видобувають нафту світ. В. П. Батурин розробив метод вивчення теригенних мінералів з метою відновлення палеогеографічних умов осадконакопичення. Л. В. Пустовалов в ряді монографій і двотомній «петрографії осадових порід» (1940) вперше поставив питання про загальні закономірності процесу осадкообразованія і його еволюції в історії Землі. Дуже багато зробив для з'ясування різних питань осадового породоутворення, встановлення його стадій і його кліматичних типів Н. М. Страхов, тритомна монографія якого "Основи теорії літогенезу" опублікована в 1960-62. Специфіку осадового породоутворення в докембрії вивчав О. В. Сидоренко, освіта соленосних товщ - М. Г. Валяшка, А. А. Іванов, М. П. Фівег та ін
З петрографії осадових порід тісно пов'язане вчення про фації, що отримало найбільш глибоку розробку в працях Д. В. Наливкіна. Розроблено ряд нових методів вивчення речовин, складу гірських порід (спектроскопічний, рентгеноструктурний, термометричні аналізи). У мінералогії була оформлена сучасна крісталлохіміческая теорія конституції мінералів (Н. В. Бєлов, В. С. Соболєв та ін), досягнуті успіхи у синтезі багатьох мінералів (Д. С. Бєлянкін, Д. П. Григор 'єв), велика група робіт присвячена пегматитам (А. Н. Заваріцкий).
Питання: Класифікація складок по положенню осьовій площині і крил
За положенням осьової поверхні виділяють: прямі (симетричні) складки з однаковими кутами нахилу крил, осьова поверхня вертикальна або майже вертикальна; похилі - з падінням крил під різними кутами, осьова поверхня наклонна; перекинуті - з крилами, нахиленими в один і той самий бік, осьова поверхня наклонна, лежачі - осьова поверхня горизонтальна або майже горизонтальна, пірнаючі, або перевернуті - осьова поверхня вигнута до зворотного падіння. За співвідношенням потужностей верств па крилах і в замку складки виділяють: концентричні складки з однаковою потужністю шарів у замку і на крилах, подібні складки - зі зменшеною потужністю шарів на крилах і збільшеною в замках.
Генетична класифікація складок. Формування складчастості обумовлено цілою низкою причин, що відображають історію розвитку земної кори. У цілому прийнято розрізняти складчастість, пов'язану з тектонічними процесами, і складчастість нетектоніческого характеру. За співвідношенням часу утворення складок і віком вигнутих шарів виділяють складки конседіментаціонние і постседіментаціонние.
Конседіментаціонние складки формуються одночасно з деформуючим шарами, при цьому на ділянках воздиманіе утворюються антикліналі, а на ділянках пригинання - синкліналі. Постседіментаціонние складки утворюються після накопичення шарів в результаті більш пізніх тектонічних рухів.
Питання: Загальна характеристика торфу, бурого і кам'яного вугілля, антрацитів
При утрудненому доступі повітря в умовах рясного обводнення залишків відмерлих рослин відбувається утворення торфу. Потім під впливом мікроорганізмів і під тиском протікає процес вуглеутворення: торф - кам'яне вугілля - антрацити.
Торф у природному стані являє собою відносно однорідну за складом і забарвленням масу чорного або коричневого кольору. Природна його вологість 85-95%. Суха речовина торфу складається з не повністю розклалися рослинних залишків; продуктів розкладання рослинних тканин у вигляді втратив клітинну структуру темного аморфної речовини (гумусу) і мінеральних речовин.
Торфи в більшості випадків являють собою ще не поховані освіти, накопичення і процеси, перетворення яких тривають в торф'яних болотах і в даний час. Зустрічаються іноді поховані торфи.
Буровугільна стадія є наступною стадією углеобразовательного процесу. Відмінність бурого вугілля від торфів полягає в більш високого ступеня перетворення залишків відмерлих рослин і в більшому збагаченні їх вуглецем. У результаті в складі бурих вугіль з'являються нові, не виявляються в торфах речовини - темні, аморфні, нейтральні, що утворилися шляхом подальшого ускладнення гумусових кислот.
Буре вугілля в порівнянні з кам'яними і антрацитами містять меншу кількість вуглецю і підвищений - кисню. Для бурого вугілля характерні бура риса, буре фарбування розчину їдкого лугу і густо-жовте до червоно-бурого забарвлення розчину азотної кислоти. Буре вугілля часто мають пухке складення, їх питома вага змінюється від 0,8 до 1,35. Вони легко вивітрюються і характеризуються розвитком епігенетичних тріщин.
Перетворення бурого вугілля на кам'яний. Наступна, більш висока стадія - утворення кам'яного вугілля.
Зовні кам'яні вугілля істотно відрізняються від бурих: вони щільні, колір їх звичайно чорний; питома вага 1,3-1,45, колір риси чорний. При підвищенні ступеня вуглефікації помітно міняються колір і відбивна спроможність основної маси (під мікроскопом), твердість, колір і яскравість люмінесценції, а також хіміко-технологічні властивості. Блиск вугілля служить одним з основних показників ступеня вуглефікації.
Хіміко-технологічні властивості кам'яного вугілля відрізняються не тільки від властивостей бурого вугілля, але й істотно різняться між собою в межах однієї кам'яновугільної стадії, тому що в ній зустрічаються вугілля різних генетичних груп: гумусові, сапропелеві і змішаного вихідного матеріалу, коли утворюються гумусово-сапропелеві вугілля .
Антрацитна стадія. Антрацит - це високометаморфізованний вугілля, що займає місце між кам'яним вугіллям і графітом. Колір антрациту чорний з жовтуватим (золотистим), а іноді з сіруватим відтінком. Деякі антрацити мають, подібно графіту, сірий колір. Антрацити майже завжди блискучі, порівняно однорідні. Структура антрацитів щільна. Полосчатости, як правило, не спостерігається.
Питома вага антрациту від 1,45-1,60 до 1,90, твердість від 2 до 4.
Питання: Поняття про пошуки і розвідках родовищ корисних копалин
Під пошуками слід розуміти весь комплекс різних робіт, виконуваних з метою виявлення промислових родовищ корисних копалин. При пошуках повинна даватися оцінка численних рудопроявів, ділянок мінералізації, родовищ, які виявляються при пошуках, а також вибір найбільш перспективних родовищ для постановки на них розвідувальних робіт.
Розвідка є процес геологічного вивчення родовищ з метою визначення кількості та якості руди або нерудної мінеральної сировини, що знаходиться в надрах. Основними завданнями розвідки (за В. М. Крейтер) є:
1) створення системи розрізів;
2) випробування корисної копалини;
3) промислова оцінка родовища.
З цією метою проводиться проходка гірничих виробок і бурових свердловин з послідовним дослідженням залягання корисних копалин з поверхні на глибину.
У залежності від повноти геологічних даних для промислової оцінки дослідженої території (району, родовища і т. д.) весь пошуково-розвідувальний процес за характером і призначенням робіт, обсягом і ступеня їх детальності підрозділяється на чотири основні стадії: пошуки, попередня, детальна і експлуатаційна розвідка. У цілому ж весь процес пошуково-розвідувальних робіт є безперервним, окремі стадії його поступово переходять одна в іншу, тому не завжди можливо встановити чіткі межі геологознімальних, пошукових і розвідувальних робіт. За результатами кожного етапу пошуково-розвідувального процесу проводиться підрахунок запасів виявлених і розвіданих корисних копалин у відповідності з діючими в СРСР класифікаціями для родовищ твердих корисних копалин, нафти, газу та ін
Питання: Тріщинуватість вугілля
Тріщинуватість порід вугленосної товщі. Майже всі вміщають вугілля породи і викопні вугілля розбиті тріщинами, які змінюють їх міцнісні властивості.
Стійкість покрівлі порід при підземній розробці вугілля зрушення порід над виробленим простором і надійність залишаються охоронних ціликів під спорудами поверхні - все це пов'язано з тріщинуватістю масиву гірських: порід і вимагає вивчення і з'ясування закономірностей прояву тріщин у породах вугленосної товщі і в самих вугіллі. Великого значення набуває знання тріщинуватості порід для оцінки стійкості бортів вугільних кар'єрів, при оцінці приток підземних вод до гірничих виробок і організації попереднього осушення родовища. Підвищена тріщинуватість вугілля, як це тепер доведено, служить одній і; причин раптових викидів вугілля і газу. Якщо при розробці вугільних родовищ тріщинуватість вивчається детально, то вона може бути використана для підвищення продуктивності праці (правильний вибір положення вибою лави щодо простягання панівних систем тріщин) і підвищення техніки безпеки.
Виділяються наступні генетичні типи тріщин: ендогенні; екзогенні, або тектонічні; вивітрювання; гірського тиску.
Ендогенні тріщини виникають внаслідок зміни обсягу речовини, у зв'язку з втратою води і летючих речовин, в процесі діагенезу опадів. Такі тріщини іноді називають діагенетіческімі, тобто утвореними за рахунок внутрішнього зміни речовини. Ендогенні тріщини, що спостерігаються у вугільних пластах і у вмісних породах, зазвичай розташовуються перпендикулярно до нашарування. У вугіллі утворюються, як правило, дві системи. Одна з них, паралельна простяганню пластів, проявляється більш чітко і називається основною системою. Друга система ендогенних тріщин їй перпендикулярна і називається торцевої. Протяжність ендогенних тріщин обмежується контактами літологічних різниць порід. Морфологія і частота прояву тріщин залежать від літологічного складу і потужності шарів.
Екзогенні тріщини утворюються в товщі порід у результаті зусиль, що виникають при тектонічних процесах. Тектонічні тріщини мають характер тріщин відриву та тріщин відколу. Спостерігається певний зв'язок орієнтування тріщин щодо геометричних елементів складок. Екзогенні тріщини більш чітко видні в породах і слабкіше у вугіллі. Тріщини проявляються у вигляді декількох систем і поширюються на значні глибини. На поверхні самих тріщин нерідко спостерігаються дзеркала і борозни ковзання, тріщини зазвичай мінералізовані. Екзогенні тріщини часто супроводжують розривні тектонічні порушення - у цьому разі їх називають тріщинами оперення.
Тріщини вивітрювання, або гіпергенні тріщини, виникають внаслідок хімічного і фізичного вивітрювання гірських порід на поверхні Землі. Характерною особливістю їх є нерівномірне розподілення та затухання на глибину (до 30 м). Часто тріщини вивітрювання розвиваються по тріщинах іншого походження, розширюють останні.
Тріщини тиску утворюються у вугільних пластах та породах у зв'язку з проходкою гірських виробок і виробництвом буро-вибухових робіт. За своїм характером вони є тріщинами відриву. Поверхня тріщин зазвичай нерівна і без всякої мінералізації. Тріщини тиску простягаються частіше за все паралельно грудей вибою і падають в бік виробленого простору. Ці тріщини далеко в товщу порід і вугілля не поширюються.
Список літератури
1. Кравцов О.І., Бакалдіна А.П. Геологія. - М. Недра, 1979. 340С.
2. http://www.ab-pro.ru/o_geologii.html
3. Кейльман Г.А., Болтиров В.Б. Основи геології. - М. Недра, 1985.
4. Ясмані І.В. Сучасна геологія. - М. Недра, 1990.
5. Бондарєв В.П. Геологія. - М. ФОРУМ: Инфра.М., 2002. - 224с.
Природні скупчення води в заглибинах рельєфу суші прийнято називати озерами.
Озера характеризуються різною формою в плані; розміри їх у поперечнику змінюються від сотень метрів до сотень кілометрів (Аральське море), глибина коливається від 1 м (оз. Ельтон) до 1,5 км (оз. Байкал).
Походження западин, зайнятих озерами різному: льодовикове, тектонічне, карстове, вулканічне, а також пов'язане з подпруживания річкових долин в горах. Утворенню озер сприяють вологий клімат, мале випаровування, пересічений рельєф, велика кількість западин, високий рівень грунтових вод.
За характером стоку озера бувають:
1) безстічні - замкнуті водойми на суші;
2) зі змінним режимом - то мають стік, то на час позбавляє його в залежності від кількості випадаючих атмосферних опадів;
3) проточні (річкові), що знаходяться на шляху течії річок і мають постійний стік;
4) сліпі, що мають підземний стік (карстові озера).
За умовами живлення розрізняють озера атмосферного і підземного живлення, а за хімічним складом-прісні з мінералізацією менше 0,!%, Солонуваті - від 0,1 до 3,5% і солоні - більше 3,5%.
У великих озерах площею в десятки і сотні тисяч квадратних кілометрів (Каспійське, Аральське, Байкал та ін) руйнівне діяльність аналогічна морський. У дрібних озерах над усіма іншими процесами переважають процеси осадконакопичення.
Озерні опади за генетичними ознаками і складом поділяються на три типи:
Теригенні - уламковий матеріал - піски, або приносяться в основному текучими водами з суші і в меншій мірі утворюються за рахунок абразії.
Хемогенние - утворюються шляхом хімічного осадження. Склад їх залежить від мінералізації озерної води. Якщо вода збагачена органічними кислотами та солями заліза, то на дні озер відкладаються залізні руди, окису марганцю, боксити; в солоних озерах (у зонах сухого і жаркого клімату) - куховарська сіль, мірабіліт, гіпс і ін
Органогенні, або біогенні - утворюються за рахунок скупчення на дні водойми різних тварин і рослинних організмів. У дрібних, невеликих озерах, особливо рівнинних областей, у великій кількості відкладається сапропель-гнильної мул, багатий органічною речовиною. У разі поховання сапропелю, його ущільнення і подальшого перетворення утворюються сапропелеві вугілля.
Болота - ділянки суші, що характеризуються надмірним зволоженням, розвитком болотної рослинності і освітою торфу. Болота утворюються при поступовому заростанні озерних водойм як всередині континенту, так і на приморських рівнинах. За умовами залягання болотних масивів і по рельєфу виділяють болота верхові (на вододілах річок) і низинні (а річкових долинах, в озерних улоговинах).
1-осоковий торф; 2-тростинний і очеретяний торф; 3-сапропелеві торф, 4-сапроцеліт.
У приморських низинах тропічних і субтропічних зон в умовах постійної обводнення виростає деревна рослинність з повітряними коренями - мангри. Скупчення відмерлих залишків цих рослин призводить до формування торфовищ.
Типовими болотними відкладами є хемогенние і органогенні опади.
Хемогенние представлені болотної вапном (болотний мергель) і болотними (дерновими) залізними рудами, що не мають промислового значення.
Органогенні. Найбільше значення з них має торф. Він утворюється з різних залишків болотної рослинності - мохів, трав, чагарників і дерев. При зануренні і похованні торфовища, тобто покритті його товщами інших порід, торф перетворюється на буре вугілля. Подальше перетворення бурого вугілля в кам'яне вугілля і антрацит відбувається при впливі тиск верхніх товщ і збільшення температур у надрах Землі. Процес перетворення торфу у вугілля і антрацит триває багато мільйонів років.
Питання: Петрографія як наука. Роль російських і радянських вчених у розвитку петрографії
У розрізі земної кори мінерали зустрічаються у вигляді пухких або щільних скупчень зерен - мінеральних агрегатів. Закономірні мінеральні агрегати певної будови і складу, утворені в результаті геологічних процесів називають - гірськими породами.
Наука, що вивчає мінералогічний і хімічний склад гірських порід, їх будова, умови залягання, а також зміна їх протягом часу, називається петрографії. Петрографія тісно пов'язана з мінералогією.
Мінерали, з яких в основному складається гірська порода, називаються породообразующими. Фізичні п хімічні властивості гірської породи в значній мірі визначаються властивостями породоутворюючих мінералів. Мінерали, що містяться в породі в невеликих кількостях, є другорядними. Їх присутність не впливає на характеристику основних властивостей породи. Мінерали, які зустрічаються в гірських породах у незначних кількостях, називаються акцесорних. Виділення їх має важливе значення, тому що присутність тих чи інших акцесорних мінералів може служити критерієм для судження про умови утворення порід, про джерела зносу. Деякі акцесорні мінерали використовуються для визначення віку порід.
Для кожної групи гірських порід характерні свої породообразующие мінерали. Мінерали, що є породообразующими однієї групи порід, в іншій групі можуть бути другорядними, і навпаки.
Гірські породи вивчаються спеціальних петрографічних методами, серед яких розрізняють польові та лабораторні.
Польові петрографічні спостереження полягають у вивченні умов та характеру залягання гірських порід (форма виділення, розміри, окремість, трещіноватост' і т. д.) та їх взаємовідносини (контакти) з іншими породами, вивчення речовинного складу порід, їх структури і текстури. У результаті приблизно встановлюється назва гірської породи.
Лабораторні методи полягають у вивченні хімічного складу гірських порід за допомогою хімічного та спектрального аналізів. Широко використовується мікроскопічне та електронно-скопическая вивчення, поділ у важких рідинах мінералів, що складають гірську породу, з подальшим дослідженням фракцій різної щільності; гранулометричний (механічний) аналіз, що дозволяє розділити осадову породу за величиною становлять її зерен на різні фракції, які потім піддаються всебічному вивченню . Важливими лабораторними методами є рентгеноструктурний, термічний та інші види аналізів.
Видатне значення мали геологічні праці М. В. Ломоносова - "Слово про народження металів від трясіння Землі" (1757) і "Про шари земних" (1763), в яких він всебічно і взаємопов'язано викладав існуючі в той час геологічні дані та власні спостереження. Вирішальну роль у формуванні лику Землі Ломоносов відводив глибинним силам ("жару в земній утробі"), визнаючи разом з тим вплив на земну поверхню і зовнішніх чинників (вітру, річок, дощів і ін), розвивав ідею єдності формування гір і западин, стверджував тривалість і безперервність геологічних змін, яких зазнає земна поверхня. Визнанням синтезу зовнішніх і внутрішніх сил в їхньому впливі на розвиток Землі Ломоносов набагато випередив свою епоху, в той час, як на Заході відбувалася ідейна боротьба між протистоять один одному школами - нептунізмом і плутонізму, боротьба, що стосувалася корінних проблем минулого і сьогодення Землі.
У середині 18 ст. з'являються геологічні карти (точніше, літолого-петрографічні), спочатку невеликих ділянок, а потім і великих територій. На цих картах показувався склад гірських порід, але не вказувався вік. У Росії першої "геогностических" картою була карта Східного Забайкалля, складена в 1789-94 Д. Лебедєвим і М. Івановим. Перша "геолого-стратиграфічна карта", яка охоплювала значні території Європейської Росії, складена в кінці 1840 М. І. Кокшарова. На ній вже були виділені формації - силурійських, стародавнього червоного пісковика (девон), гірського вапняку (нижній карбон), ліасовая і третинна.
Сучасна мінералогія почала створюватися ще на рубежі 18 і 19 ст. працями російських геологів В. М. Севергина, Д. І. Соколова. Подальший її розвиток в Росії пов'язано з іменами М. І. Кокшарова, П. В. Єремеєва, М. В. Єрофєєва і А. В. Гадоліній. В кінці 19 ст. з'явилися головні роботи Є. С. Федорова, творця вчення про симетрії і теорії будови кристалічної речовини, автора нових методів гоніометричний та оптичних досліджень мінералів. У 19 ст. в якості самостійної геологічної дисципліни відокремилася петрографія, що пов'язано з початком (1858) використання поляризаційних мікроскопів для дослідження гірських порід. Був накопичений величезний матеріал з їх мікроскопічному вивчення, що дозволило розробити першу петрографічну класифікацію. З них найбільшим визнанням користується до цих пір класифікація вивержених порід, запропонована в 1898 російським ученим Ф. Ю. Левінсон-Лессінг. На початку 20 ст. отримують розвиток теоретичні дослідження з петрографії, зокрема з проблем освіти магматичних гірських порід, походження та диференціації магми, з вивчення процесів метаморфізму; починається експериментальне фізико-хімічне вивчення силікатних систем.
У 50-60-х рр.. почали складатися тектонічні карти СРСР (Н. С. Шатський, 1953, 1956; Т. М. Спіжарскій, 1966), Європи (Н. С. Шатський, А. А. Богданов і ін, 1964), Євразії (А. Л. . Яншин та ін, 1966), а також великомасштабні тектонічні карти окремих областей і районів з метою з'ясування головних закономірностей розміщення корисних копалин. У СРСР покладено початок вивченню новітніх тектонічних рухів і створення неотектоніки (В. А. Обручов, М. М. Миколаїв, С. С. Шульц). У зв'язку з розвідкою і розробкою корисних копалин в осадових товщах в якості самостійної дисципліни виділилися петрографія осадових порід , або літологія, у розвитку якої головна роль належить радянським ученим.
Окремий навчальний курс петрографії осадових порід вперше був прочитаний в Московському університеті і в Московській гірничій академії в 1922 М. С. Швецовим, виховали кілька поколінь радянських літологів і написав класичні роботи по літології кам'яновугільних відкладень Московської синеклізи. В області мінералогії осадових порід цікаві дослідження проводив на початку 20-х рр.. Я. В. Самойлов. А. Д. Архангельський ще в 1912 дав перший зразок порівняльно-літологічних досліджень, відновивши умови утворення верхньокрейдових відкладів Поволжя по аналогії з опадами сучасних морів і океанів. Після Великої Жовтневої соціалістичної революції він детально вивчав літологію фосфоритів, бокситів і видобувають нафту світ. В. П. Батурин розробив метод вивчення теригенних мінералів з метою відновлення палеогеографічних умов осадконакопичення. Л. В. Пустовалов в ряді монографій і двотомній «петрографії осадових порід» (1940) вперше поставив питання про загальні закономірності процесу осадкообразованія і його еволюції в історії Землі. Дуже багато зробив для з'ясування різних питань осадового породоутворення, встановлення його стадій і його кліматичних типів Н. М. Страхов, тритомна монографія якого "Основи теорії літогенезу" опублікована в 1960-62. Специфіку осадового породоутворення в докембрії вивчав О. В. Сидоренко, освіта соленосних товщ - М. Г. Валяшка, А. А. Іванов, М. П. Фівег та ін
З петрографії осадових порід тісно пов'язане вчення про фації, що отримало найбільш глибоку розробку в працях Д. В. Наливкіна. Розроблено ряд нових методів вивчення речовин, складу гірських порід (спектроскопічний, рентгеноструктурний, термометричні аналізи). У мінералогії була оформлена сучасна крісталлохіміческая теорія конституції мінералів (Н. В. Бєлов, В. С. Соболєв та ін), досягнуті успіхи у синтезі багатьох мінералів (Д. С. Бєлянкін, Д. П. Григор 'єв), велика група робіт присвячена пегматитам (А. Н. Заваріцкий).
Питання: Класифікація складок по положенню осьовій площині і крил
За положенням осьової поверхні виділяють: прямі (симетричні) складки з однаковими кутами нахилу крил, осьова поверхня вертикальна або майже вертикальна; похилі - з падінням крил під різними кутами, осьова поверхня наклонна; перекинуті - з крилами, нахиленими в один і той самий бік, осьова поверхня наклонна, лежачі - осьова поверхня горизонтальна або майже горизонтальна, пірнаючі, або перевернуті - осьова поверхня вигнута до зворотного падіння. За співвідношенням потужностей верств па крилах і в замку складки виділяють: концентричні складки з однаковою потужністю шарів у замку і на крилах, подібні складки - зі зменшеною потужністю шарів на крилах і збільшеною в замках.
Генетична класифікація складок. Формування складчастості обумовлено цілою низкою причин, що відображають історію розвитку земної кори. У цілому прийнято розрізняти складчастість, пов'язану з тектонічними процесами, і складчастість нетектоніческого характеру. За співвідношенням часу утворення складок і віком вигнутих шарів виділяють складки конседіментаціонние і постседіментаціонние.
Конседіментаціонние складки формуються одночасно з деформуючим шарами, при цьому на ділянках воздиманіе утворюються антикліналі, а на ділянках пригинання - синкліналі. Постседіментаціонние складки утворюються після накопичення шарів в результаті більш пізніх тектонічних рухів.
Питання: Загальна характеристика торфу, бурого і кам'яного вугілля, антрацитів
При утрудненому доступі повітря в умовах рясного обводнення залишків відмерлих рослин відбувається утворення торфу. Потім під впливом мікроорганізмів і під тиском протікає процес вуглеутворення: торф - кам'яне вугілля - антрацити.
Торф у природному стані являє собою відносно однорідну за складом і забарвленням масу чорного або коричневого кольору. Природна його вологість 85-95%. Суха речовина торфу складається з не повністю розклалися рослинних залишків; продуктів розкладання рослинних тканин у вигляді втратив клітинну структуру темного аморфної речовини (гумусу) і мінеральних речовин.
Торфи в більшості випадків являють собою ще не поховані освіти, накопичення і процеси, перетворення яких тривають в торф'яних болотах і в даний час. Зустрічаються іноді поховані торфи.
Буровугільна стадія є наступною стадією углеобразовательного процесу. Відмінність бурого вугілля від торфів полягає в більш високого ступеня перетворення залишків відмерлих рослин і в більшому збагаченні їх вуглецем. У результаті в складі бурих вугіль з'являються нові, не виявляються в торфах речовини - темні, аморфні, нейтральні, що утворилися шляхом подальшого ускладнення гумусових кислот.
Буре вугілля в порівнянні з кам'яними і антрацитами містять меншу кількість вуглецю і підвищений - кисню. Для бурого вугілля характерні бура риса, буре фарбування розчину їдкого лугу і густо-жовте до червоно-бурого забарвлення розчину азотної кислоти. Буре вугілля часто мають пухке складення, їх питома вага змінюється від 0,8 до 1,35. Вони легко вивітрюються і характеризуються розвитком епігенетичних тріщин.
Перетворення бурого вугілля на кам'яний. Наступна, більш висока стадія - утворення кам'яного вугілля.
Зовні кам'яні вугілля істотно відрізняються від бурих: вони щільні, колір їх звичайно чорний; питома вага 1,3-1,45, колір риси чорний. При підвищенні ступеня вуглефікації помітно міняються колір і відбивна спроможність основної маси (під мікроскопом), твердість, колір і яскравість люмінесценції, а також хіміко-технологічні властивості. Блиск вугілля служить одним з основних показників ступеня вуглефікації.
Хіміко-технологічні властивості кам'яного вугілля відрізняються не тільки від властивостей бурого вугілля, але й істотно різняться між собою в межах однієї кам'яновугільної стадії, тому що в ній зустрічаються вугілля різних генетичних груп: гумусові, сапропелеві і змішаного вихідного матеріалу, коли утворюються гумусово-сапропелеві вугілля .
Антрацитна стадія. Антрацит - це високометаморфізованний вугілля, що займає місце між кам'яним вугіллям і графітом. Колір антрациту чорний з жовтуватим (золотистим), а іноді з сіруватим відтінком. Деякі антрацити мають, подібно графіту, сірий колір. Антрацити майже завжди блискучі, порівняно однорідні. Структура антрацитів щільна. Полосчатости, як правило, не спостерігається.
Питома вага антрациту від 1,45-1,60 до 1,90, твердість від 2 до 4.
Питання: Поняття про пошуки і розвідках родовищ корисних копалин
Під пошуками слід розуміти весь комплекс різних робіт, виконуваних з метою виявлення промислових родовищ корисних копалин. При пошуках повинна даватися оцінка численних рудопроявів, ділянок мінералізації, родовищ, які виявляються при пошуках, а також вибір найбільш перспективних родовищ для постановки на них розвідувальних робіт.
Розвідка є процес геологічного вивчення родовищ з метою визначення кількості та якості руди або нерудної мінеральної сировини, що знаходиться в надрах. Основними завданнями розвідки (за В. М. Крейтер) є:
1) створення системи розрізів;
2) випробування корисної копалини;
3) промислова оцінка родовища.
З цією метою проводиться проходка гірничих виробок і бурових свердловин з послідовним дослідженням залягання корисних копалин з поверхні на глибину.
У залежності від повноти геологічних даних для промислової оцінки дослідженої території (району, родовища і т. д.) весь пошуково-розвідувальний процес за характером і призначенням робіт, обсягом і ступеня їх детальності підрозділяється на чотири основні стадії: пошуки, попередня, детальна і експлуатаційна розвідка. У цілому ж весь процес пошуково-розвідувальних робіт є безперервним, окремі стадії його поступово переходять одна в іншу, тому не завжди можливо встановити чіткі межі геологознімальних, пошукових і розвідувальних робіт. За результатами кожного етапу пошуково-розвідувального процесу проводиться підрахунок запасів виявлених і розвіданих корисних копалин у відповідності з діючими в СРСР класифікаціями для родовищ твердих корисних копалин, нафти, газу та ін
Питання: Тріщинуватість вугілля
Тріщинуватість порід вугленосної товщі. Майже всі вміщають вугілля породи і викопні вугілля розбиті тріщинами, які змінюють їх міцнісні властивості.
Стійкість покрівлі порід при підземній розробці вугілля зрушення порід над виробленим простором і надійність залишаються охоронних ціликів під спорудами поверхні - все це пов'язано з тріщинуватістю масиву гірських: порід і вимагає вивчення і з'ясування закономірностей прояву тріщин у породах вугленосної товщі і в самих вугіллі. Великого значення набуває знання тріщинуватості порід для оцінки стійкості бортів вугільних кар'єрів, при оцінці приток підземних вод до гірничих виробок і організації попереднього осушення родовища. Підвищена тріщинуватість вугілля, як це тепер доведено, служить одній і; причин раптових викидів вугілля і газу. Якщо при розробці вугільних родовищ тріщинуватість вивчається детально, то вона може бути використана для підвищення продуктивності праці (правильний вибір положення вибою лави щодо простягання панівних систем тріщин) і підвищення техніки безпеки.
Виділяються наступні генетичні типи тріщин: ендогенні; екзогенні, або тектонічні; вивітрювання; гірського тиску.
Ендогенні тріщини виникають внаслідок зміни обсягу речовини, у зв'язку з втратою води і летючих речовин, в процесі діагенезу опадів. Такі тріщини іноді називають діагенетіческімі, тобто утвореними за рахунок внутрішнього зміни речовини. Ендогенні тріщини, що спостерігаються у вугільних пластах і у вмісних породах, зазвичай розташовуються перпендикулярно до нашарування. У вугіллі утворюються, як правило, дві системи. Одна з них, паралельна простяганню пластів, проявляється більш чітко і називається основною системою. Друга система ендогенних тріщин їй перпендикулярна і називається торцевої. Протяжність ендогенних тріщин обмежується контактами літологічних різниць порід. Морфологія і частота прояву тріщин залежать від літологічного складу і потужності шарів.
Екзогенні тріщини утворюються в товщі порід у результаті зусиль, що виникають при тектонічних процесах. Тектонічні тріщини мають характер тріщин відриву та тріщин відколу. Спостерігається певний зв'язок орієнтування тріщин щодо геометричних елементів складок. Екзогенні тріщини більш чітко видні в породах і слабкіше у вугіллі. Тріщини проявляються у вигляді декількох систем і поширюються на значні глибини. На поверхні самих тріщин нерідко спостерігаються дзеркала і борозни ковзання, тріщини зазвичай мінералізовані. Екзогенні тріщини часто супроводжують розривні тектонічні порушення - у цьому разі їх називають тріщинами оперення.
Тріщини вивітрювання, або гіпергенні тріщини, виникають внаслідок хімічного і фізичного вивітрювання гірських порід на поверхні Землі. Характерною особливістю їх є нерівномірне розподілення та затухання на глибину (до 30 м). Часто тріщини вивітрювання розвиваються по тріщинах іншого походження, розширюють останні.
Тріщини тиску утворюються у вугільних пластах та породах у зв'язку з проходкою гірських виробок і виробництвом буро-вибухових робіт. За своїм характером вони є тріщинами відриву. Поверхня тріщин зазвичай нерівна і без всякої мінералізації. Тріщини тиску простягаються частіше за все паралельно грудей вибою і падають в бік виробленого простору. Ці тріщини далеко в товщу порід і вугілля не поширюються.
Список літератури
1. Кравцов О.І., Бакалдіна А.П. Геологія. - М. Недра, 1979. 340С.
2. http://www.ab-pro.ru/o_geologii.html
3. Кейльман Г.А., Болтиров В.Б. Основи геології. - М. Недра, 1985.
4. Ясмані І.В. Сучасна геологія. - М. Недра, 1990.
5. Бондарєв В.П. Геологія. - М. ФОРУМ: Инфра.М., 2002. - 224с.