Цикъл Геологически науки
Цикъл на геоложките науки. Структурата на черупката на Земята.
Геологията е една от фундаменталните природни науки, която изучава структурата, състава, произхода и развитието на Земята. Изследва сложни явления и процеси, протичащи на нейната повърхност и в дълбините. Съвременната геология се основава на вековен опит в познаването на Земята и разнообразие от специални методи за изследване. За разлика от другите науки за земята, геологията се занимава с изучаването на нейните недра. Основните задачи на геологията са да изучава външната каменна обвивка на планетата – земната кора и взаимодействащите с нея външни и вътрешни обвивки на Земята (външна – атмосфера, хидросфера, биосфера; вътрешна – мантия и ядро).
Обектите на пряко изучаване на геологията са минерали, скали, изкопаеми органични останки и геоложки процеси.
Геологията е тясно свързана с други науки за земята, като астрономия, геодезия, география и биология. Геологията се основава на такива фундаментални науки като математика, физика и химия. Геологията е синтетична наука, но в същото време е разделена на много взаимосвързани клонове, научни дисциплини, които изучават Земята в различни аспекти и получават информация за отделни геоложки явления и процеси. Така съставът на литосферата се изучава от: петрология, която изучава магмени и метаморфни скали, литология, която изучава седиментни скали, минералогия, която е наука, която изучава минералите като естествени химични съединения, и геохимия, която е наука за разпространението и миграцията на химичните елементи в недрата на земята.
Геоложките процеси, които формират релефа на земната повърхност, се изучават от динамичната геология, която включва геотектоника, сеизмология и вулканология.
клон на геологията, занимаващ се с изучаването на историятаразвитие на земната кора и земята като цяло, включва стратиграфия, палеонтология, регионална геология и се нарича "историческа геология".
В геологията има науки, които имат голямо практическо значение. Като например за минерални находища, хидрогеология, инженерна геология, геокриология.
През последните десетилетия се появиха и придобиват все по-голямо значение науки, свързани с изучаването на космоса (космическа геология), дъното на моретата и океаните (морска геология).
Наред с това има геоложки науки, които са на кръстопът с други природни науки: геофизика, биогеохимия, кристална химия, палеоботаника. Те включват също геохимия и палеогеография. Най-тясната и многостранна връзка между геологията и географията. За географските науки, като ландшафтознание, климатология, хидрология, океанография, най-важни са геоложките науки, които изучават процесите, които влияят върху формирането на релефа на земната повърхност и историята на формирането на земната кора на цялата Земя.
В геологията се използват преки, косвени, експериментални и математически методи.
Директните методи са методи за директно наземно и дистанционно (от тропосферата, космоса) изследване на състава и структурата на земната кора. Основната е геоложкото проучване и картиране. Проучването на състава и структурата на земната кора се извършва чрез изучаване на естествени разкрития (скали на реки, дерета, планински склонове), изкуствени минни изработки (канали, улеи, кариери, мини) и сондажи (максимум - 3,5 - 4 km в Индия и Южна Африка, кладенецът на Кола - повече от 12 km., Проект 15 km.) в сложни гънки и повдигнати по време на планинско строителство от дълбочина с от 16 - 20 км. По този начин директният методнаблюдението и изследването на скалните слоеве е приложимо само за малка, най-горна част от земната кора. Само във вулканичните райони, по лавата, изригнала от вулканите, и по твърдите изхвърляния може да се съди за състава на материята на дълбочини от 50-100 km. и повече, където обикновено се намират вулканични камери.
Косвени - геофизични методи, които се основават на изследването на естествени и изкуствени физически полета на Земята, което позволява да се изследват значителни дълбочини на недрата.
Има сеизмични, гравиметрични, електрически, магнитометрични и други геофизични методи. От тях най-важен е сеизмичният (╚seismos╩ - разтърсване) метод, основан на изследване на скоростта на разпространение в Земята на еластични вибрации, възникващи по време на земетресения или изкуствени експлозии. Тези вибрации се наричат сеизмични вълни, които се излъчват от източника на земетресение. Има 2 вида: надлъжни Vp, които възникват като реакция на средата към промени в обема, разпространяват се в твърди и течни тела и се характеризират с най-висока скорост, и напречни вълни Vs, представляващи реакция на средата към промяна на формата и се разпространяват само в твърди тела. Скоростта на сеизмичните вълни в различните скали е различна и зависи от техните еластични свойства и тяхната плътност. Колкото по-голяма е еластичността на средата, толкова по-бързо се разпространяват вълните. Изследването на естеството на разпространението на сеизмичните вълни позволява да се прецени наличието на различни обвивки на топката с различна еластичност и плътност.
Експерименталните изследвания са насочени към моделиране на различни геоложки процеси и изкуствено производство на различни минерали и скали.
Математическите методи в геологията са насочени към повишаване на ефективността, надеждността и стойността на геоложката информация.
Има 3 черупкиЗемя: ядро, мантия и кора.
Ядрото е най-плътната обвивка на Земята. Смята се, че външното ядро е в състояние, близко до течност. Температурата на веществото достига 2500 - 3000 0C, а налягането
300 Gpa. Смята се, че вътрешното ядро е в твърдо състояние. Съставът на външния и вътрешния
същите - Fe - Ni, близки до състава на метеоритите.
Мантията е най-голямата обвивка на Земята. Маса - 2/3 от масата на планетата. Горната мантия се характеризира с вертикална и хоризонтална хетерогенност. Под континентите и океаните структурата му е значително различна. В дълбоките океани
50 км., а континенталната част - 80 - 120 км. започва слой с ниски сеизмични скорости, който се нарича сеизмичен вълновод или астеносфера (т.е. геосфера ╚без якост╩) и се отличава с повишена пластичност. (Вълноводът се разпространява под океаните до 300-400 км, под континентите - 100-150 км.) Повечето земетръсни огнища са ограничени до него. Смята се, че в него възникват магмени камери, както и зона на подкорови конвекционни течения и възникване на най-важните ендогенни процеси.
В. В. Белоусов обединява земната кора, горната мантия, включително астеносферата, в тектоносферата.
Междинният слой и долната мантия се характеризират с по-хомогенна среда от горната мантия.
Горната мантия е изградена главно от феромагнезиеви силикати (оливин, пироксени, гранати), което съответства на перидотитовия състав на скалите. В преходния слой С основният минерал е оливин.
Химичен състав: оксиди на Si, Al? Fe (2+, 3+), Ti, Ca, Mg, Na, K, Mn. Преобладават Si и Mg.
Земната кора е горната обвивка на Земята, изградена от магмени, метаморфни и седиментни скали, с дебелина от 7 до 70 - 80 km. Това е найактивен слой на земята. Характеризира се с магматизъм и прояви на тектонски процеси.
Долната граница на земната кора е симетрична на повърхността на земята. Под континентите тя потъва дълбоко в мантията, а под океаните се приближава до повърхността. Земната кора с горната мантия до горната граница на астеносферата (т.е. без астеносферата) образува литосферата.
Във вертикалния строеж на земната кора се разграничават три слоя, изградени от различни по състав, свойства и произход скали.
1-ви слой - горният или седиментен (стратосфера) е изграден от седиментни и вулкано-седиментни скали, глини, шисти, песъчливи, вулканични и карбонатни скали. Слоят покрива почти цялата повърхност на Земята. Дебелината в дълбоките депресии достига 20 - 25 km, средно - 3 km.
Скалите на седиментната покривка се характеризират със слаба дислокация, относително ниска плътност и леки изменения, съответстващи на диагенетичните.
Слой 2 - среден или гранитен (гранит-гнайс), скалите са подобни на свойствата на гранитите. Съставен от: гнайси, гранодиорити, диорити, окалози, както и габро, мрамори, силинити и др.
Скалите от този пласт са разнообразни по състав и степен на дислокация. Те могат да бъдат неизменни и метаморфозирани. Долната граница на гранитния слой се нарича сеизмичен разрез на Конрад. Дебелината на слоя е от 6 до 40 km. В някои части на Земята този слой отсъства.
Слой 3 - долен, базалтът се състои от по-тежки скали, които са близки по свойства до магматични скали, базалти.
На някои места между базалтовия слой и мантията лежи така нареченият еклогитов слой с по-висока плътност от базалтовия слой.
Средна дебелина на слоя в континенталната част
20 км. Под планинитехребети достига 30 - 40 км., а под котловините намалява до 12 - 13 и 5-7 км.
Средната дебелина на земната кора в континенталната част (Н. А. Белявски) е 40,5 км., мин. - 7 - 12 км. в океаните, макс. - 70 - 80 км. (високи части на континентите).