Успехи в изучении минералов на протяжении 20 века во многом связаны с появлением новых методик исследования – спектрального, рентгеноструктурного, рентгенофазового и других видов анализов вещества.
В настоящее время минералогия разделена на химическую, физическую, генетическую, экспериментальную, прикладную минералогию, минералогическую кристаллографию и другие разделы.
Описательная Генетическая Экспериментальная Прикладная и технико-экономическая Региональная Минералогия космических тел
2 билет.
Минерал: понятие. Распространенность минералов в окружающем мире. Значение минералогии для промышленности и экономики. Связь минералогии с другими науками.
Минерал - физически ц химически индивидуализированный (обособленный) продукт природной физико-химической реакции, имеющий кристаллической строение.
Минералы в природе.
Земная кора
Два элемента, кислород и кремний, составляют 74% массы земной коры.
Алюминий, железо, кальций, натрий, калий и магний - 24,27%.
Все вместе они формируют 99% земной коры.
Самые распространенные минералы - это силикаты, химическое соединение кислорода и кремния. Преобладают такие силикаты, как кварц, слюда и полевые шпаты. Все три в разных пропорциях являются основными компонентами разных типов гранита. Кварц, эродированный из гранита, накапливается на побережье и образует песчаные пляжи.
Значение минералогии для промышленности и экономики
Железо - главный нерв промышленности. Громадную роль в раз-витии промышленности играет и жидкое минеральное топливо - нефть и продукты ее переработки. Все большее значение приобретают горючие газы. Цветная металлургия. Каменная и поваренная соли служат необходимой составной частью пищи человека. В медицине применяются радиоактивные вещества, добываемые из радиоактивных минералов. Большую роль в жизни человека играют и поделочные камни. Во многих случаях добываемые руды до плавки и технологической переработки подвергаются механическому обогащению на специальных фабриках, т. е. отделению полезных ископаемых от пустой породы или разделению руды на различные по составу концентраты.
Железо имеет стратегическое значение в каждой стране, Нефть – это минеральное топливо, но ведь не зря она была названа черным золотом, потому как ее значение в развитии экономики громадное.
Связь минералогии с другими науками
Предмет минералогии неразрывно связан с такими науками, как химия, геохимия, стратиграфия, физика, математика, петрография и другими.
Билет.
Внутреннее строение Земли. Характеристика основных геосфер Земли: земная кора, граница Мохоровичича и Гутенберга, литосфера, астеносфера, мантия, внешнее и внутреннее ядро. Сведения, лежащие в основе представлений о строении Земли: прямые и косвенные методы исследования и их краткая характеристика.
Схематическое изображение внутренней структуры Земли. 1. континентальная кора - 2. океаническая кора - 3. верхняя мантия - 4. нижняя мантия - 5. Внешнее ядро - 6. Внутреннее ядро - А: Поверхность Мохоровичича - B: Разрыв Гутенберга - C: разрыв Леманн-Буллен
Кора
Кора колеблется от 5 до 70 км в глубину от поверхности. Самые тонкие части океанической коры, которые лежат в основе океанических бассейнов (5-10 км) и состоят из плотной (мафической (англ.)) железо-магниевой силикатной породы, такой как базальт.
Граница (поверхность) Мохоровичича (сокращённо Мохо 33 км) — нижняя граница земной коры, на которой происходит резкое увеличение скоростей продольных сейсмических волн. Плотность вещества также возрастает скачком, предположительно, с 2,9—3 до 3,1—3,5 т/м³[1].
Поверхность Мохоровичича прослеживается по всему Земному шару на глубине от 5 до 70 км. Она может не совпадать с границей земной коры и мантии, вероятнее всего, являясь границей раздела слоёв различного химического состава. Поверхность, как правило, повторяет рельеф местности. В общих чертах форма поверхности Мохоровичича представляет собой зеркальное отражение рельефа внешней поверхности литосферы: под океанами она выше, под континентальными равнинами — ниже.
. Сейсмическая граница, разделяющая ядро и мантию, была открыта в 1914 г. немецким сейсмологом Гутенбергом, и её часто называют границей Гутенберга, хотя это название и не является официальным.
Астеносфера — верхний пластичный слой верхней мантии, называемый также слоем Гутенберга. Астеносфера выделяется по понижению скоростей сейсмических волн. Выше астеносферы залегает литосфера — твёрдая оболочка планеты. На Земле кровля астеносферы лежит на глубинах 80-100 км (под материками) и 50-70 км (иногда менее) (под океанами). Нижняя граница земной астеносферы — на глубине 250-300 км, нерезкая. Выделяется по геофизическим данным как слой пониженной скорости поперечных сейсмических волн и повышенной электропроводности.
Литосфе́ра — 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 посвящен раздел геологии о тектонике плит.
Литосфера под океанами и континентами значительно различается. Литосфера под континентами состоит из осадочного, гранитного и базальтового слоев 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 основном состоит из дунитов и гарцбургитов, её толщина составляет 5—10 км, а гранитный слой полностью отсутствует.
Ма́нтия — часть Земли (геосфера), расположенная непосредственно под корой и выше ядра. В мантии находится большая часть вещества Земли. Земная мантия находится в диапазоне от 30 до 2900 км от земной поверхности. Мантия Земли подразделяется на верхнюю мантию и нижнюю мантию. Границей между этими геосферами служит слой Голицына, располагающийся на глубине около 670 км.
Ядро́ Земли́ — центральная, наиболее глубокая часть планеты Земля, геосфера, находящаяся под мантией Земли и, предположительно, состоящая из железо-никелевого сплава с примесью других сидерофильных элементов. Глубина залегания — 2900 км. Средний радиус сферы — 3,5 тыс. км. Разделяется на твердое внутреннее ядро радиусом около 1300 км и жидкое внешнее ядро толщиной около 2200 км, между которыми иногда выделяется переходная зона.
Внешнее ядро Земли — жидкий слой толщиной около 2266 километров. Он состоит из железа и никеля.
Внутреннее ядро — самая глубокая геосфера Земли, имеющая радиус около 1220 км (согласно сейсмологическим исследованиям)[1][2], что сравнимо с 70% радиуса Луны. Считается, что оно состоит в основном из сплавов железа и никеля, и находится при температурах порядка 4-5 тысяч K.
методы исследования и их краткая характеристика
Гравиметрический метод изучает распределение силы тяжести на поверхности, которое обусловлено различной плотностью пород, лежащих внутри Таким образом, изучая гравитационное поле, мы имеем возможность судить о внутреннем строении Земли.
Электрометрический метод базируется на знании условий прохождения электрического тока через горные породы. Суть метода состоит в том, что горные породы обладают различными электрическими свойствами, поэтому изменение характера электрического поля связывается с изменением или состава пород, или их физических свойств.
Термометрический метод основан на свойствах теплового поля нашей планеты, возникающего в результате внутренних процессов в недрах Земли. Любые аномалии теплового поля указывают на близость термальных источников и активность геохимических процессов в недрах Земли.
Дистанционные методы включают в себя целый комплекс исследований, который проводится с самолетов и космических аппаратов. Физической основой дистанционных методов исследования служит излучение или отражение электромагнитных волн природными объектами. Аэро- или космический снимок представляет собой пространственное распределение поля яркости и цвета природных объектов. Однородные объекты съемки имеют одинаковые яркость и цвет изображения.
4 билет.
Распространенность химических элементов в земной коре. Распределение главных породообразующих элементов в минералах и породах литосферы. Минеральный и химический состав земной коры. Примеры дифференциации химических элементов при геологических процессах.
Наибольшее распространение в земной коре имеют 46 элементов, из них 8 составляют 97,2—98,8% ее массы, 2 (кислород й кремний) — 75% от общей массы Земли.
Распределение химических элементов в процентах от массы земном коры (по А. Е. Ферсману) следующее:
Кислород 49,13
Кремний 26,00
Алюминий 7,45
Железо 4,20
Кальций 3,25
Натрий 2,40
Магний 2,35
Цинк 0,020
Бор 0,010
Медь 0,010
Иттрий 0,005
Бериллий 0,003
Цезий 0,0029
Осадочный слой слагает внешнюю часть земной коры и состоит из осадочных горных пород, возникших в поверхностных условиях. Осадочные породы обычно рыхлые, иногда сцементированные и уплотненные, залегают в виде слоев и пластов. Плотность горных пород этого слоя колеблется от значений, близких к единице (нефть, каменный уголь), до 2,64 г/см3 (песчаник) и 2,83 г/см3 (доломит). Осадочный слой обычно имеет небольшую мощность: от нескольких метров до нескольких десятков и сотен метров. Лишь в отдельных местах толща осадочного слоя достигает нескольких километров. Максимальная мощность осадочного слоя 10—15 км. В некоторых местах земной коры осадочный слой полностью отсутствует.
Гранитный слой располагается ниже слоя осадочных пород. Он сложен магматическими и метаморфическими горными породами, богатыми кремнием и алюминием. Отсюда этот слой называют сиалическим, или просто систем, по названию преобладающих в нем химических элементов. Породы, слагающие гранитный слой, богаты кремнекислотой, ее содержание достигает 65—75%; поэтому их относят к так называемым кислым породам. В тех случаях, когда гранитный слой выходит на поверхность Земли, его называют щитом. Примерами могут служить Балтийский щит, Канадский и т.д. Щиты обычно не прикрыты осадочными породами. Гранитный слой имеет мощность от 20 до 40 км в разных районах земного шара. Иногда он полностью отсутствует, например на дне Тихого океана. В связи с этим принято выделять два типа земной коры: континентальный и океанический. Считают, что температура в нижней части гранитного слоя составляет 1000 °С, а давление достигает 10 000 атм. Сейсмические волны проходят гранитный слой со скоростью 6 км/с. При переходе в нижележащий базальтовый слой скорость возрастает до 6,5 км/с. Здесь проходит граница Конрада.
5 билет.