ciclos geológicos

Los ciclos geológicos son la unidad más grande de periodicidad establecida Kalesnik S.V. Patrones geográficos generales de la tierra: un libro de texto para las facultades geográficas de las universidades / S.V. Kalesnik. - M .: Pensamiento, 1970. - P. 85 .. Se reflejaron en el cambio en los regímenes de sedimentación, vulcanismo y magmatismo, las épocas de disección y nivelación del relieve, los períodos de formación de costras de meteorización y formaciones eluviales. , en la alternancia de transgresiones y regresiones marinas, glaciales e interglaciales, en el cambio climático del planeta y el contenido de gases atmosféricos.

Toda la historia geológica de la Tierra que conocemos revela ciclos de varios cientos de millones de años, que sirven de fondo para ciclos más cortos (decenas de millones, millones, cientos de miles de años, etc.), cuya naturaleza es diferente. El período astronómico más largo es el año galáctico, el tiempo entre dos pasos consecutivos del Sol por el mismo punto de la órbita galáctica. Este período es de 180-200 millones de años Ibid. P. 86.. Los movimientos oscilatorios de la corteza terrestre y los cambios resultantes en la distribución de la tierra y el mar determinan la periodicidad geológica con un ritmo de 35-45 millones de años, que es la base para la asignación de períodos. Los períodos de tiempo señalados representan una especie de “estaciones” del año galáctico, a las que se cronometran diversos fenómenos del sistema planetario: grandes ciclos tectono-magmáticos, épocas de transgresiones y regresiones, alineamiento y desmembramiento de la tierra, surgimiento de glaciaciones globales, etc.

Hay un ciclo que dura entre 85 y 90 millones de años (un medio año cósmico o un período draconiano para los astrónomos), debido a un cambio en la posición del plano de la eclíptica del sistema solar en relación con el mismo plano del universo. Al analizar las grandes deformaciones de la corteza terrestre y su superficie, se perfila una periodicidad de 500-570 millones de años (triple año galáctico), cuyo motivo aún no está claro.

La historia del desarrollo de la Tierra durante los últimos 570 millones de años se divide en tres etapas: Caledonian (Cámbrico, Ordovícico, Silúrico), que dura unos 200 millones de años, Hercynian (Devónico, Carbonífero, Pérmico), que dura entre 150 y 190 millones de años, Alpina (Mesozoico, Cenozoico), con una duración de unos 240 millones de años. Este último a menudo se divide en Early Alpine (Cimmerian) con una duración de aproximadamente 170 millones de años y Late Alpine (Alpine), que comenzó hace aproximadamente 70-90 millones de años Seliverstov Yu.P. Decreto. Op. S. 98..

Con alguna diferencia en la duración, estas etapas tienen características comunes que nos permiten hablar de ciclicidad: el comienzo de cada etapa está marcado por un descenso general de la corteza terrestre y su terminación por un levantamiento. En la época de subsidencia dominan un régimen marítimo y un clima uniforme; en la época de levantamientos, se extiende la tierra seca, poderosos plegamientos y movimientos de formación de montañas, y varios climas. La duración media (170-190 millones de años) de estas etapas corresponde aproximadamente a la duración del año galáctico. No puede haber reflejo directo en el tiempo, ya que hay que tener en cuenta el retraso en el reflejo del impacto sobre un objeto concreto. Hay suposiciones sobre una posible comparación de la ciclicidad de las grandes glaciaciones, repetidas después de unos 150-160 millones de años, y la duración del año galáctico (Fig. 1) Seliverstov Yu.P. Decreto. Op. S. 99..

La complejidad del problema de los ciclos geológicos radica no sólo en establecer sus causas, sino también en el grado de fiabilidad de su existencia. Además, las regiones distantes entre sí se desarrollan en términos tectónicos de diferentes maneras. Por ejemplo, en algunas regiones del sur de Siberia, las manifestaciones de plegamiento en la era de Caledonia ocurrieron en diferentes momentos: el principal plegamiento en Tuva fue a principios del Ordovícico, en Sayan occidental, en medio del Silúrico, en Kuznetsk Alatau. - en la frontera del Cámbrico Medio y Superior.

El mecanismo que controla los movimientos rítmicos de la corteza terrestre aún no ha sido dilucidado y puede estar asociado con las características internas del desarrollo de la Tierra o debido a la duración del año galáctico.

Las figuras 2 y 3 muestran el cuadro general de los ritmos geológicos más significativos Kalesnik S.V. Decreto. Op. S. 86..

Geología√ una de las ciencias naturales fundamentales que estudia la estructura, composición, origen y desarrollo de la Tierra. Explora fenómenos y procesos complejos que ocurren en su superficie y en las profundidades. La geología moderna se basa en siglos de experiencia en el conocimiento de la Tierra y una variedad de métodos de investigación especiales. A diferencia de otras ciencias de la tierra, la geología se ocupa del estudio de su interior. Las principales tareas de la geología son estudiar la capa exterior de piedra del planeta: la corteza terrestre y las capas exterior e interior de la Tierra que interactúan con ella (exterior: atmósfera, hidrosfera, biosfera; interior: manto y núcleo).

Los objetos de estudio directo de la geología son los minerales, las rocas, los restos orgánicos fósiles y los procesos geológicos.

2. Ciclo de ciencias geológicas.

La geología está estrechamente relacionada con otras ciencias de la tierra, como la astronomía, la geodesia, la geografía y la biología. La geología se basa en ciencias fundamentales como las matemáticas, la física y la química. La geología es una ciencia sintética, aunque a la vez se divide en muchas ramas interrelacionadas, disciplinas científicas que estudian la Tierra en diferentes aspectos y reciben información sobre fenómenos y procesos geológicos individuales. Así, la composición de la litosfera es estudiada por: la petrología, que estudia las rocas ígneas y metamórficas, la litología, que estudia las rocas sedimentarias, la mineralogía, la ciencia que estudia los minerales como compuestos químicos naturales, y la geoquímica, la ciencia de la distribución y migración de elementos químicos en las entrañas de la tierra.

Los procesos geológicos que forman el relieve de la superficie terrestre son estudiados por la geología dinámica, que incluye la geotectónica, la sismología y la vulcanología.

La sección de geología que estudia la historia del desarrollo de la corteza terrestre y la tierra en su conjunto incluye estratigrafía, paleontología, geología regional y se denomina "Geología histórica".

Hay ciencias en la geología que son de gran importancia práctica. Por ejemplo, sobre depósitos minerales, hidrogeología, ingeniería geológica, geocriología.

En las últimas décadas han aparecido y cobran cada vez mayor importancia las ciencias relacionadas con el estudio del espacio (geología cósmica), el fondo de los mares y océanos (geología marina).

Junto a esto, existen ciencias geológicas que se encuentran en la unión con otras ciencias naturales: la geofísica, la biogeoquímica, la química de cristales, la paleobotánica. Estos también incluyen la geoquímica y la paleogeografía. La conexión más cercana y versátil entre geología y geografía. Para las ciencias geográficas, como la ciencia del paisaje, la climatología, la hidrología, la oceanografía, las más importantes son las ciencias geológicas que estudian los procesos que afectan la formación de la superficie terrestre, la topografía y la historia de la formación de la corteza terrestre de toda la Tierra. .

3. Métodos para estudiar el interior de la tierra.

En geología se utilizan métodos directos, indirectos, experimentales y matemáticos.

Directo√ estos son métodos de estudios directos en tierra y remotos (desde la troposfera, el espacio) de la composición y estructura de la corteza terrestre. Principal √ Estudios geológicos y cartografía. El estudio de la composición y estructura de la corteza terrestre se realiza mediante el estudio de afloramientos naturales (acantilados de ríos, barrancos, laderas de montañas), explotaciones mineras artificiales (canales, tolvas, canteras, minas) y sondeos (máx √ 3,5 √ 4 km .en India y Sudáfrica, Kola well - más de 12 km., proyecto 15 km.) En áreas montañosas, se pueden observar secciones naturales en los valles de los ríos, que revelan masas rocosas reunidas en pliegues complejos y levantadas durante la formación de montañas desde profundidades de 16 √ 20 kilómetros. Por lo tanto, el método de observación directa y estudio de las capas de rocas es aplicable solo a una pequeña parte superior de la corteza terrestre. Solo en las regiones volcánicas, a partir de la erupción de lava de los volcanes y de la eyección sólida, se puede juzgar la composición de la materia a profundidades de 50 √ 100 km. y más, donde suelen ubicarse las cámaras volcánicas.

Indirecto√ Métodos geofísicos, que se basan en el estudio de los campos físicos naturales y artificiales de la Tierra, que permiten explorar profundidades significativas de las entrañas.

Existen métodos sísmicos, gravimétricos, eléctricos, magnetométricos y otros métodos geofísicos. De ellos, el más importante es el método sísmico (╚seismos╩√ shake), basado en el estudio de la velocidad de propagación en la Tierra de las oscilaciones elásticas que se producen durante terremotos o explosiones artificiales. Estas vibraciones se denominan ondas sísmicas, que se irradian desde la fuente de un terremoto. Hay 2 tipos: las longitudinales Vp, que surgen como reacción del medio a los cambios de volumen, se propagan en cuerpos sólidos y líquidos y se caracterizan por la mayor velocidad, y las ondas transversales Vs, que representan la reacción del medio a un cambio de forma y se propagan sólo en los sólidos. La velocidad de las ondas sísmicas en diferentes rocas es diferente y depende de sus propiedades elásticas y de su densidad. Cuanto mayor es la elasticidad del medio, más rápido se propagan las ondas. El estudio de la naturaleza de la propagación de las ondas sísmicas permite juzgar la presencia de varias capas de la pelota con diferente elasticidad y densidad.

experimental la investigación está dirigida a modelar varios procesos geológicos y la producción artificial de varios minerales y rocas.

Matemático Los métodos en geología tienen como objetivo aumentar la eficiencia, la confiabilidad y el valor de la información geológica.

4. Estructura de la Tierra.

Hay 3 capas de la Tierra: el núcleo, el manto y la corteza terrestre.

Centro√ la capa más densa de la Tierra. Se cree que el núcleo exterior se encuentra en un estado próximo al líquido. La temperatura de la sustancia alcanza 2500 √ 3000 0 С, y la presión es ~ 300 Gpa. Se cree que el núcleo interno está en estado sólido. La composición del ~ exterior e interior es la misma √ Fe √ Ni, cerca de la composición de los meteoritos.

Manto√ el caparazón más grande de la Tierra. Masa √ 2/3 de la masa del planeta. El manto superior se caracteriza por la heterogeneidad vertical y horizontal. Debajo de los continentes y océanos, su estructura es significativamente diferente. En los océanos a una profundidad de ~ 50 km, y en los continentes √ 80 √ 120 km. comienza una capa de velocidades sísmicas bajas, que se denomina guía de ondas sísmicas o astenosfera (es decir, la geosfera ╚sin fuerza╩) y se distingue por una mayor plasticidad. (La guía de ondas se propaga bajo los océanos hasta 300 √ 400 km, bajo los continentes - 100-150 km.) La mayoría de las fuentes sísmicas se limitan a ella. Se cree que en él surgen cámaras magmáticas, así como una zona de corrientes de convección subcorticales y el surgimiento de los procesos endógenos más importantes.

VV Belousov combina la corteza terrestre, el manto superior, incluida la astenosfera en la tectonosfera.

La capa intermedia y el manto inferior se caracterizan por un ambiente más homogéneo que el manto superior.

El manto superior está compuesto principalmente por silicatos ferromagnesianos (olivino, piroxenos, granates), lo que corresponde a la composición peridotítica de las rocas. En la capa de transición C, el mineral principal es el olivino.

Composición química: óxidos de Si, Al? Fe (2+, 3+), Ti, Ca, Mg, Na, K, Mn. Predominan el Si y el Mg.

5. La corteza terrestre.

la corteza terrestre√ es la capa superior de la Tierra, compuesta por rocas ígneas, metamórficas y sedimentarias, con un espesor de 7 a 70 √ 80 km. Esta es la capa más activa de la Tierra. Se caracteriza por magmatismo y manifestaciones de procesos tectónicos.

El límite inferior de la corteza terrestre es simétrico a la superficie de la tierra. Bajo los continentes, se hunde profundamente en el manto, y bajo los océanos, se acerca a la superficie. La corteza terrestre con el manto superior hasta el límite superior de la astenosfera (es decir, sin la astenosfera) forma la litosfera.

En la estructura vertical de la corteza terrestre se distinguen tres capas, compuestas por rocas de diferente composición, propiedades y origen.

1 capa√ superior o sedimentaria (estratosfera) está compuesta por rocas sedimentarias y volcánico-sedimentarias, arcillas, lutitas arcillosas, rocas arenosas, volcánicas y carbonatadas. La capa cubre casi toda la superficie de la Tierra. El espesor en depresiones profundas alcanza 20 √ 25 km, en promedio √ 3 km.

Las rocas de la cubierta sedimentaria se caracterizan por dislocaciones débiles, densidades relativamente bajas y ligeras alteraciones correspondientes a las diagenéticas.

2 capas√ medianas o graníticas (granito √ gneis), las rocas tienen propiedades similares a los granitos. Compuesta por: gneises, granodioritas, dioritas, okalisas, así como gabro, mármoles, silinitas, etc.

Las rocas de esta capa son diversas en composición y grado de dislocación. Pueden ser inmutables y metamorfoseados. El límite inferior de la capa de granito se denomina sección sísmica de Konrad. Espesor de capa √ de 6 a 40 km. En algunas partes de la Tierra, esta capa está ausente.

3 capas√ inferior, el basalto consiste en rocas más pesadas, que son similares en propiedades a las rocas ígneas, los basaltos.

En algunos lugares entre la capa de basalto y el manto se encuentra la llamada capa de eclogita con una densidad mayor que la capa de basalto.

El espesor promedio de la capa en la parte continental es de ~ 20 km. Bajo cadenas montañosas alcanza 30 √ 40 km, y bajo depresiones decrece a 12 √ 13 y 5-7 km.

El espesor promedio de la corteza terrestre en la parte continental (N. A. Belyavsky) es √40.5 km., min. √ 7 √ 12 kilómetros. en océanos, máx. √ 70 √ 80 kilómetros. (tierras altas en los continentes).

Geología y ciclo de ciencias geológicas.

Geología- una de las ciencias naturales fundamentales que estudia la estructura, composición, origen y desarrollo de la Tierra. Explora fenómenos y procesos complejos que ocurren en su superficie y en las profundidades. La geología moderna se basa en siglos de experiencia en el conocimiento de la Tierra y una variedad de métodos de investigación especiales. A diferencia de otras ciencias de la tierra, la geología se ocupa del estudio de su interior. Las principales tareas de la geología son estudiar la capa exterior de piedra del planeta: la corteza terrestre y las capas exterior e interior de la Tierra que interactúan con ella (externa: atmósfera, hidrosfera, biosfera; interna: manto y núcleo).

Los objetos de estudio directo de la geología son los minerales, las rocas, los restos orgánicos fósiles y los procesos geológicos.

La geología está estrechamente relacionada con otras ciencias de la tierra, como la astronomía, la geodesia, la geografía y la biología. La geología se basa en ciencias fundamentales como las matemáticas, la física y la química. La geología es una ciencia sintética, aunque a la vez se divide en muchas ramas interrelacionadas, disciplinas científicas que estudian la Tierra en diferentes aspectos y reciben información sobre fenómenos y procesos geológicos individuales. Así, la composición de la litosfera es estudiada por: la petrología, que estudia las rocas ígneas y metamórficas, la litología, que estudia las rocas sedimentarias, la mineralogía, que es la ciencia que estudia los minerales como compuestos químicos naturales, y la geoquímica, que es la ciencia de la distribución y migración de elementos químicos en las entrañas de la tierra.

Los procesos geológicos que forman el relieve de la superficie terrestre son estudiados por la geología dinámica, que incluye la geotectónica, la sismología y la vulcanología.

La sección de geología que estudia la historia del desarrollo de la corteza terrestre y la tierra como un todo incluye estratigrafía, paleontología, geología regional y se denomina "Geología histórica".

Hay ciencias en la geología que son de gran importancia práctica. Por ejemplo, sobre depósitos minerales, hidrogeología, ingeniería geológica, geocriología.

En las últimas décadas han aparecido y cobran cada vez mayor importancia las ciencias relacionadas con el estudio del espacio (geología cósmica), el fondo de los mares y océanos (geología marina).

Junto a esto, existen ciencias geológicas que se encuentran en la unión con otras ciencias naturales: la geofísica, la biogeoquímica, la química de cristales, la paleobotánica. Estos también incluyen la geoquímica y la paleogeografía. La conexión más cercana y versátil entre geología y geografía. Para las ciencias geográficas, como la ciencia del paisaje, la climatología, la hidrología, la oceanografía, las más importantes son las ciencias geológicas que estudian los procesos que afectan la formación de la superficie terrestre, la topografía y la historia de la formación de la corteza terrestre de toda la Tierra. .

Edad absoluta y relativa de la tierra, escala geocronológica.

La edad de la Tierra como planeta según los últimos datos se estima en ~ 4.600 millones de años. El estudio de meteoritos y rocas lunares también confirma esta cifra. Sin embargo, las rocas más antiguas de la Tierra disponibles para el estudio directo tienen unos 3.800 millones de años. Por tanto, toda la etapa más antigua de la historia de la Tierra se denomina anterior a la etapa geológica. El objeto de estudio geológico es la historia de la Tierra durante los últimos 3.800 millones de años, que se destaca en su etapa geológica.

Para aclarar las regularidades y condiciones para la formación de g.p. es necesario conocer la secuencia de su formación y edad, es decir. establecer su cronología geológica.

Distinguir edad relativa g.p. (geocronología relativa) y edad absoluta g.p. (geocronología absoluta).

Establecimiento de la edad de g.p. comprometido con la ciencia estratigrafía(lat. Estrato - capa).

Edad absoluta de las rocas y métodos para su determinación.

La geocronología absoluta determina la edad de la g.p. en unidades de tiempo. La determinación de la edad absoluta es necesaria para la correlación y comparación de las divisiones bioestratigráficas de varias partes de la Tierra, así como para establecer la edad de los restos paleontológicos desprovistos de rocas del Fanerozoico y Prelémbrico.

Los métodos para determinar la edad absoluta de las rocas incluyen métodos de geocronología nuclear (o isotópica) y métodos no radiológicos.

Métodos de geocronología nuclear en nuestro tiempo, son los más precisos para determinar la edad absoluta de los GP, que se basan en el fenómeno de transformación espontánea de un isótopo radiactivo de un elemento en un isótopo estable de otro. La esencia de los métodos es determinar la relación entre la cantidad de elementos radiactivos y la cantidad de productos estables de su descomposición en la roca. De acuerdo con la tasa de descomposición del isótopo, que es un valor constante para un determinado isótopo radiactivo, el número de isótopos estables radiactivos y formados, calcule el tiempo transcurrido desde el comienzo de la formación del mineral (y roca, respectivamente).

Se han desarrollado un gran número de métodos radiactivos para determinar la edad absoluta: plomo, potasio-argón, rubidio-estroncio, radiocarbono, etc. ).

Los métodos no radiológicos son inferiores en precisión a los nucleares.

método de sal se utilizó para determinar la edad de los océanos. Se basa en la suposición de que las aguas de los océanos eran originalmente dulces, entonces, conociendo la cantidad actual de sales de los continentes, es posible determinar el tiempo de existencia del Océano Mundial (~ 97 millones de años).

método de sedimentación basado en el estudio de las rocas sedimentarias en los mares. Conocer el volumen y espesor de los sedimentos marinos en el W.C. en sistemas individuales y el volumen de materia mineral transportado anualmente a los mares desde los continentes, es posible calcular la duración de su llenado.

metodo biologico se basa en la idea de un desarrollo relativamente uniforme de org. paz. El parámetro inicial es la duración del período Cuaternario 1,7 - 2 millones de años.

Método para contar capas de arcillas bandeadas, acumulándose en la periferia de los glaciares que se derriten. Los sedimentos arcillosos se depositan en invierno, mientras que los sedimentos arenosos se depositan en verano y primavera; cada par de estas capas es el resultado de una acumulación de precipitaciones durante un año (el último glaciar del Mar Báltico dejó de moverse hace 12 mil años).

color mineral

La cuestión de la naturaleza de la coloración de los minerales es muy complicada. La naturaleza de los colores de algunos minerales aún no se ha determinado. En el mejor de los casos, el color de un mineral está determinado por la composición espectral de la radiación luminosa reflejada por el mineral o está determinado por sus propiedades internas, por algún elemento químico que forma parte del mineral, inclusiones finamente dispersas de otros minerales, materia orgánica, y otras razones. El pigmento colorante a veces se distribuye de manera desigual, en franjas, dando patrones multicolores (por ejemplo, en ágatas).

El color de algunos minerales transparentes cambia debido al reflejo de la luz que incide sobre ellos desde las superficies internas, grietas o inclusiones. Estos son los fenómenos del color iridiscente de los minerales calcopirita, pirita e iridiscencia: azul, desbordamientos azules de labrador.

Algunos minerales son multicolores (policromos) y tienen diferentes colores a lo largo del cristal (turmalina, amatista, berilo, yeso, fluorita, etc.).

El color del mineral a veces puede ser diagnóstico. Por ejemplo, las sales acuosas de cobre son verdes o azules. La naturaleza del color de los minerales se determina visualmente, generalmente comparando el color observado con conceptos bien conocidos: blanco lechoso, verde claro, rojo cereza, etc. esta característica no siempre es característica de los minerales, ya que los colores de muchos de ellos varían mucho.

Color del guión

Una característica de diagnóstico más confiable que el color de un mineral es el color de su polvo, que queda cuando el mineral probado raya la superficie mate de una placa de porcelana. En algunos casos, coincide con el color del mineral en sí, en otros es completamente diferente. Entonces, en el cinabrio, el color del mineral y el polvo son rojos, y en la pirita de color amarillo latón, la línea es de color negro verdoso. La característica la dan los minerales blandos y semiduros, mientras que los duros solo rayan la placa y dejan surcos en ella.

Transparencia

Según su capacidad para transmitir la luz, los minerales se dividen en varios grupos:

• transparente(cristal de roca, sal de roca): al transmitir luz, los objetos son claramente visibles a través de ellos;
• translúcido(calcedonia, ópalo): objetos, los objetos son poco visibles a través de ellos;
• translúcido solo en placas muy delgadas;
• opaco- la luz no se transmite ni siquiera en placas delgadas (pirita, magnetita).

Brillar

El brillo es la capacidad de un mineral para reflejar la luz. No existe una definición científica estricta del concepto de brillantez. Distinguir minerales con brillo metálico como minerales pulidos (pirita, galena); con semimetálicos (diamante, vidrio, mate, aceitoso, ceroso, nácar, iridiscente, sedoso). Muchas propiedades físicas son características de diagnóstico importantes en la determinación de minerales.

Escote

El fenómeno de la escisión en los minerales está determinado por la adhesión de las partículas en el interior de los cristales y se debe a las propiedades de sus redes cristalinas. La división de minerales ocurre más fácilmente en paralelo a las redes más densas de redes cristalinas. Estas redes más a menudo y en el mejor desarrollo también se manifiestan en la limitación externa del cristal.

El número de planos de división en diferentes minerales no es el mismo, hasta seis, y el grado de perfección de los diferentes planos puede no ser el mismo. Existen los siguientes tipos de escisión:

• muy perfecto cuando el mineral se divide sin mucho esfuerzo en hojas o placas separadas con superficies lisas y brillantes: planos de división (yeso).
• Perfecto, detectado por un ligero impacto en el mineral, que se desmorona, limitado solo por planos lisos y brillantes. Las superficies irregulares que no están a lo largo del plano de división se obtienen muy raramente (la calcita se divide en romboedros regulares de diferentes tamaños, la sal de roca en cubos, la esfalerita en dodecaedros rómbicos).
• medio, que se expresa en el hecho de que cuando se golpea un mineral, se forman fracturas tanto a lo largo de los planos de división como a lo largo de superficies irregulares (feldespatos - ortoclasa, microclina, labrador)
• imperfecto. Los planos de clivaje en el mineral son difíciles de detectar (apatito, olivino).
• muy imperfecto. No existen planos de clivaje en el mineral (cuarzo, pirita, magnetita). Al mismo tiempo, a veces se encuentra cuarzo (cristal de roca) en cristales bien tallados. Por tanto, es necesario distinguir las caras naturales del cristal de los planos de clivaje que aparecen cuando se fractura el mineral. Los planos pueden ser paralelos a los bordes y tener un aspecto más fresco y un brillo más fuerte.

pliegue

La naturaleza de la superficie formada durante la fractura (escisión) del mineral es diferente:

1. Descanso suave si la división del mineral ocurre a lo largo de planos de división, como, por ejemplo, en cristales de mica, yeso, calcita.

2. fractura escalonada obtenido cuando hay planos de división que se cruzan en el mineral; se puede observar en feldespatos, calcita.

3. fractura desigual caracterizada por la ausencia de áreas de hendidura brillantes, como, por ejemplo, en el cuarzo.

4. fractura granular observado en minerales con una estructura granular-cristalina (magnetita, cromita).

5. fractura de tierra característico de minerales blandos y muy porosos (limonita, bauxita).

6. concoide- con áreas convexas y cóncavas como las de las conchas (apatito, ópalo).

7. astillado(acicular) - una superficie irregular con astillas orientadas en una dirección (selenita, asbesto crisotilo, hornblenda).

8. Enganchado– Aparecen irregularidades en forma de gancho en la superficie dividida (cobre nativo, oro, plata). Este tipo de fractura es típico de los metales maleables.

Dureza

Dureza de minerales- este es el grado de resistencia de su superficie exterior a la penetración de otro mineral más duro y depende del tipo de red cristalina y la fuerza de los enlaces de los átomos (iones). La dureza se determina raspando la superficie del mineral con una uña, cuchillo, vidrio o minerales con una dureza conocida de la escala de Mohs, que incluye 10 minerales con dureza que aumenta gradualmente (en unidades relativas).

La relatividad de la posición de los minerales en términos del grado de aumento de su dureza es visible cuando se comparan: las determinaciones precisas de la dureza del diamante (dureza en una escala de 10) mostraron que es más de 4000 veces mayor que la del talco. (dureza - 1).

escala de Mohs

La masa principal de minerales tiene una dureza de 2 a 6. Los minerales más duros son los óxidos anhidros y algunos silicatos. Al determinar un mineral en una roca, se debe asegurar que es el mineral el que se está probando y no la roca.

Gravedad específica

La gravedad específica varía de 0,9 a 23 g/cm 3 . Para la mayoría de los minerales, es de 2 a 3,4 g / cm 3, los minerales y los metales nativos tienen la gravedad específica más alta de 5,5 a 23 g / cm 3. La gravedad específica exacta se determina en el laboratorio y, en la práctica normal, "pesando" la muestra en la mano:

Ligero (con una gravedad específica de hasta 2,5 g / cm3): azufre, sal de roca, yeso y otros minerales;

Medio (2,6 - 4 g / cm3) - calcita, cuarzo, fluorita, topacio, mineral de hierro marrón y otros minerales;

Con una gran gravedad específica (más de 4). Estos son barita (espato pesado) - con una gravedad específica de 4.3 - 4.7, minerales de azufre de plomo y cobre - una gravedad específica de 4.1 - 7.6 g / cm 3, elementos nativos - oro, platino, cobre, hierro, etc. . d. con una gravedad específica de 7 a 23 g / cm 3 (iridio osmico - 22,7 g / cm 3, platino iridio - 23 g / cm 3).

magnetismo

La propiedad de los minerales de ser atraídos por un imán o de desviar la aguja de una brújula magnética es una de las características de diagnóstico. La magnetita y la pirrotita son minerales altamente magnéticos.

Maleabilidad y fragilidad.

Los maleables son minerales que cambian de forma cuando se golpean con un martillo, pero no se desmoronan (cobre, oro, platino, plata). Frágil: se desmorona en pequeños pedazos al impactar.

Conductividad eléctrica

Conductividad eléctrica de los minerales. es la capacidad de los minerales para conducir una corriente eléctrica bajo la influencia de un campo eléctrico. De lo contrario, los minerales se denominan dieléctricos, es decir, no conductivo.

Inflamabilidad y olor

Algunos minerales se encienden con una cerilla y crean olores característicos (azufre - dióxido de azufre, ámbar - un olor aromático, ozocerita - un olor sofocante de monóxido de carbono). El olor a sulfuro de hidrógeno aparece al golpear marcasita, pirita, al moler cuarzo, fluorita, calcita. Cuando se frotan trozos de fosforita entre sí, aparece el olor a hueso quemado. La caolinita, cuando se humedece, adquiere el olor de una estufa.

Gusto

Las sensaciones gustativas son causadas solo por minerales que son bien solubles en agua (halita - sabor salado, sylvin - amargamente salado).

Aspereza y oleosidad

Graso, ligeramente manchado son talco, caolinita, áspero - bauxita, tiza.

higroscopicidad

Esta es la propiedad de los minerales de humedecerse al atraer moléculas de agua del medio ambiente, incluso del aire (carnalita).

Algunos minerales reaccionan con ácidos. Para identificar los minerales que son sales de ácido carbónico en su composición química, es conveniente utilizar la reacción de hervirlos con ácido clorhídrico débil (5 - 10%).

factores de metamorfismo.

El cambio de las rocas ígneas y sedimentarias en estado sólido bajo la influencia de factores endógenos se denomina metamorfismo.

La influencia decisiva en el metamorfismo de las rocas la ejercen la presión, la temperatura y los fluidos.

Temperatura. Las fuentes de calor en la corteza terrestre son la descomposición de los elementos radiactivos; los fundidos magmáticos que, al enfriarse, desprenden calor a las rocas circundantes; fluidos profundos calentados; procesos tectónicos y una serie de otros factores. Gradiente geotérmico, es decir el número de grados por 1 km de profundidad varía de un lugar a otro en el globo y la diferencia puede ser de casi 100o C. Dentro de bloques estables y rígidos de la corteza terrestre, por ejemplo, en los escudos de plataformas antiguas, el gradiente geotérmico no no exceda los 6-10 o C, mientras que en estructuras montañosas jóvenes en crecimiento puede alcanzar casi 100 o C. La temperatura acelera bruscamente el curso de las reacciones químicas, promueve la recristalización de la materia y afecta fuertemente los procesos de formación de minerales. Un aumento de la temperatura conduce a la deshidratación (deshidratación) de los minerales, la formación de asociaciones minerales de mayor temperatura desprovistas de agua, la descarbonatización de las calizas, etc. Por lo general, las transformaciones metamórficas comienzan a T por encima de 300 o C y se detienen cuando T alcanza el punto de fusión. punta de rocas desarrolladas en un lugar determinado.

La presión se divide en integral (litostática), debida a la masa de rocas suprayacentes, y la tensión, o unilateral, asociada a los movimientos direccionales tectónicos. La presión litostática general está asociada no solo con la profundidad, sino también con la densidad de las rocas, y a una profundidad de 10 km puede superar los 200 MPa, y a una profundidad de 30 km - 600-700 MPa. Con un gradiente geotérmico de 25 grados/km, el derretimiento de las rocas puede comenzar a una profundidad de unos 20 km. A altas presiones, las rocas pasan a un estado plástico.La presión de tensión unilateral se manifiesta mejor en la parte superior de la corteza terrestre de zonas plegadas y se expresa en la formación de ciertas características estructurales y texturales de la roca y minerales de tensión específicos, tales como glaucophane, disthene, etc. La presión de tensión provoca la deformación mecánica de las rocas, su trituración, cizallamiento, aumento de la solubilidad de los minerales en la dirección de la presión. Los fluidos penetran en tales zonas milonitizadas, bajo cuya influencia las rocas experimentan una recristalización.

Los fluidos, que incluyen H2O, CO2, CO, CH4, H2, H2S, SO2 y otros, transfieren calor, disuelven minerales en rocas, transfieren elementos químicos, participan activamente en reacciones químicas y desempeñan el papel de catalizadores. La importancia de los fluidos se ilustra por el hecho de que en<сухих системах>, c.t. desprovisto de fluidos, incluso en presencia de altas presiones y temperaturas, los cambios metamórficos casi no ocurren.

Rocas sedimentarias.

Las rocas sedimentarias se formaron en la superficie de la litosfera como resultado de la acumulación de masas minerales obtenidas en el proceso de destrucción de rocas ígneas, metamórficas y sedimentarias. Los procesos de destrucción de las rocas de la litosfera y la acumulación de nuevas rocas en la superficie de la tierra están por todas partes: en los desiertos, donde el viento es enérgico; a lo largo de las costas marinas y oceánicas, donde las olas mueven escombros; en el fondo de las partes profundas de los mares y océanos, donde los organismos moribundos dan lugar a estratos de rocas sedimentarias. Las condiciones de formación dejan una huella significativa en la apariencia de las rocas sedimentarias. En algunos casos, consisten en fragmentos de rocas previamente destruidas, en otros, de acumulaciones de residuos orgánicos, en otros, de granos cristalinos que se han caído de la solución.

Las rocas sedimentarias, según el origen, difieren marcadamente entre sí. Por lo tanto, se suelen dividir en tres grupos:

origen clástico

Origen químico

origen organogénico

Las rocas sedimentarias son de particular interés para los constructores, ya que sirven como base y medio para varias estructuras y están ampliamente disponibles como materiales de construcción. Son de origen secundario, ya que el material inicial para su formación son los productos de destrucción de rocas preexistentes. El proceso de formación de rocas sedimentarias procede según el esquema: meteorización física y química de las rocas, transferencia mecánica y química, deposición y acumulación de productos de su destrucción y, finalmente, compactación y cementación de sedimentos sueltos con su transformación en roca. Las propiedades comunes de las rocas sedimentarias son las mismas formas de aparición en forma de capas, con las que se asocian sus características texturales características: estratificación y porosidad. Este último es especialmente importante, ya que tiene una gran influencia en las propiedades físicas y mecánicas de las rocas: resistencia, densidad y densidad media, absorción de agua, resistencia a las heladas, procesamiento mecánico, etc.

Las rocas sedimentarias se distinguen por una variedad de estructuras con una amplia variación en la forma, el tamaño de las partículas y su proporción en diferentes representantes. Se caracterizan por una importante variedad de componentes minerales, de composición química más simple y predominantemente neoformaciones sedimentarias, coincidiendo en composición con algunos minerales ígneos. Los minerales formadores de rocas incluyen carbonatos, sulfatos, sílice hidratada precipitada de soluciones acuosas; productos de meteorización secundarios (arcillosos) de rocas madre: caolinita, montmorillonita; minerales micáceos, hidróxidos de Al y Fe; minerales relictos que se han mantenido sin cambios: cuarzo ígneo, feldespatos, así como fragmentos de rocas de diversas génesis y restos de organismos. Algunos representantes de rocas sedimentarias se disuelven en agua, como sal de roca, yeso, piedra caliza.

Clasificación de suelos.

La clasificación de los suelos incluye las siguientes unidades taxonómicas, distinguidas por grupos de características:

Clase - según la naturaleza general de las relaciones estructurales;

Grupo: según la naturaleza de los enlaces estructurales (teniendo en cuenta su fuerza);

Subgrupo - por origen y condiciones de educación;

Tipo - según la composición del material;

Tipo: según el nombre del suelo (teniendo en cuenta el tamaño de partícula y los indicadores de propiedad);

Variedades: según indicadores cuantitativos de la composición del material, las propiedades y la estructura de los suelos.

La clase de suelos rocosos naturales: suelos con enlaces estructurales rígidos (cristalización y cementación) se dividen en grupos, subgrupos, tipos, tipos y variedades de acuerdo con la tabla 1.

La clase de suelos dispersos naturales: los suelos con enlaces estructurales agua-coloidales y mecánicos se dividen en grupos, subgrupos, tipos, tipos y variedades.

Clase de suelos congelados naturales *: los suelos con enlaces estructurales criogénicos se dividen en grupos, subgrupos, tipos, tipos y variedades

La clase de suelos tecnogénicos (rocosos, dispersos y congelados): suelos con varios enlaces estructurales formados como resultado de actividades humanas, se dividen en grupos, subgrupos, tipos y tipos.

Las clasificaciones particulares de acuerdo con la composición del material, las propiedades y la estructura de los suelos rocosos, dispersos y congelados (variedades) se presentan en el Apéndice B.

Según su origen, las rocas se dividen en:

Ígneo, ígneo, formado como resultado de la solidificación del magma; tienen una estructura cristalina y se clasifican como suelos rocosos;

Sedimentario; se formaron como resultado de la destrucción y meteorización de las rocas con la ayuda del agua y el aire y forman suelos rocosos y no rocosos;

Metamórficas, que se formaron como resultado de la acción de altas temperaturas y altas presiones sobre rocas metamórficas y sedimentarias; se clasifican como suelos rocosos.

Líder Supremo, característica.

Verkhovodka es una acumulación temporal de agua subterránea en la zona de aireación. Esta zona se encuentra a poca profundidad de la superficie, por encima del horizonte de aguas subterráneas, donde parte de los poros de la roca están ocupados por agua ligada y la otra parte por aire.

La percha se forma sobre acuicludos aleatorios (o semi-aquicludes), en cuyo papel pueden ser lentes de arcillas y margas en la arena, capas intermedias de rocas más densas. Durante la infiltración, el agua permanece temporalmente y forma una especie de acuífero. La mayoría de las veces esto se asocia con un período de fuerte deshielo, un período de lluvia. El resto del tiempo, el agua posada se evapora y se filtra en el agua subterránea subyacente.

Otra característica del agua estancada es la posibilidad de su formación incluso en ausencia de capas intermedias resistentes al agua en la zona de aireación. Por ejemplo, el agua fluye abundantemente hacia el estrato arcilloso, pero debido a la baja permeabilidad al agua, la filtración ocurre lentamente y se forma agua estancada en la parte superior del estrato. Después de un tiempo, esta agua será absorbida.

En general, el agua posada se caracteriza por: carácter temporal, a menudo estacional, un área de distribución pequeña, baja potencia y sin presión. En rocas fácilmente permeables, por ejemplo, en arenas, el agua estancada ocurre relativamente raramente. Es más típico de varias margas y rocas de loess.

Verkhovodka representa un peligro significativo para la construcción. Situada en las partes subterráneas de los edificios y estructuras (sótanos de las salas de calderas), puede causar su inundación si no se proporcionaron medidas de drenaje o impermeabilización con anticipación. Recientemente, como resultado de importantes fugas de agua (abastecimiento de agua, piscinas), se ha observado la aparición de horizontes de agua posados ​​en el territorio de las instalaciones industriales y nuevas áreas residenciales ubicadas en la zona de rocas de loess. Esto representa un grave peligro, ya que los suelos de cimentación reducen su estabilidad y la operación de edificios y estructuras se vuelve más difícil.

Durante los estudios geológicos y de ingeniería realizados en la estación seca, no siempre se encuentra agua posada. Por lo tanto, su apariencia para los constructores puede resultar inesperada.

Las aguas de la zona de aireación.

Como regla general, la zona de aireación tiene capas de suelo de diferente permeabilidad al agua. Por lo tanto, durante la lluvia, se puede formar un acuífero temporal, que se llama percha, en la zona de aireación. Verkhovodka es especialmente característico durante el deshielo invernal y la primavera, cuando aún se conserva en el suelo una capa impermeable de permafrost estacional, y la nieve que se derrite en la superficie asegura una saturación intensiva del suelo con agua. El agua de manantial es a menudo la causa de las inundaciones en los sótanos de los edificios.

La presencia de humedad en la zona de aireación se explica por el hecho de que todos los sistemas capilares porosos, en particular, que es la zona de aireación compuesta por arenas, tienen la capacidad de absorber la humedad del aire, retenerla y acumularla en sus poros. Después de eso, la humedad acumulada puede "drenar" desde la zona de aireación hacia el acuífero, reponiendo sus reservas. Esta capacidad aumenta con una disminución de la humedad del suelo, una disminución de su temperatura y un aumento en el contenido de sales en él. Gracias a los procesos de condensación intraterrestre del vapor de agua, incluso en los desiertos, donde la humedad del aire es mínima, se forman lentes de agua dulce bajo las dunas.

La zona de aireación se encuentra entre la superficie de la tierra y el nivel de las aguas subterráneas. La zona de saturación de rocas se encuentra por debajo del nivel freático. El agua subterránea en la zona de saturación circula en forma de aguas de permafrost, agua subterránea, artesana, fisura y permafrost. Verkhovodki son acumulaciones temporales de agua subterránea en la zona de aireación. Los verkhovodki se forman sobre acuicludos aleatorios - lentes de arcillas y margas; durante la infiltración, el agua se retiene y forma acuíferos. Esto se debe al período de fuerte deshielo, la temporada de lluvias. También aparece debido a la baja permeabilidad al agua del suelo.

Para brindar una zona de aireación, para la respiración de las raíces y para la adecuada descomposición de la materia orgánica en el suelo, debe ocurrir el intercambio de gases, en el cual se renovará todo el volumen de aire en la capa radicular en no más de 8 días. . Para el crecimiento y desarrollo normal de las plantas, el suelo debe contener simultáneamente una cierta proporción de aire y agua. Con la falta de agua, las raíces de las plantas no pueden suministrar la cantidad necesaria a las hojas (sequía del suelo). Hay mucho aire en el suelo seco, como resultado de lo cual se activa la actividad de las bacterias aeróbicas, y esto conduce a la rápida descomposición de la materia orgánica. Con un bajo contenido de agua en el suelo, la concentración de la solución del suelo aumenta y las plantas no pueden usarla. Con un exceso de agua, el contenido de aire disminuye y la respiración de las raíces empeora, los procesos de descomposición de la materia orgánica se ralentizan.

Por lo tanto, el grado de provisión de plantas con él, el contenido de aire en el suelo, el régimen térmico y nutricional en el suelo, es decir, depende de la cantidad de agua en el suelo. su fertilidad. La humedad óptima del suelo para diferentes plantas es diferente (tabla). cuantos más nutrientes haya en el suelo, mayor será el contenido óptimo de humedad.

Arenas movedizas y pseudo arenas movedizas.

Quicksand (a. arena flotante, arena flotante, arena movediza, arena movediza; n. Schwimmsand; f. coulant de terreno, acuífero de sable; y. arena moveliza, roca pastosa, fluidez de suelo) - suelta saturada de agua, ligeramente litificada, principalmente arenosa rocas, capaces de extenderse y fluir.

Distinguir entre arenas movedizas verdaderas y falsas. Las arenas movedizas verdaderas consisten en arenas finas y limosas, así como suelos que contienen coloides hidrofílicos que actúan como lubricantes. Un rasgo característico de estas arenas movedizas es su gran movilidad y la capacidad de convertirse rápidamente en un estado de arenas movedizas con poca acción mecánica, especialmente durante sacudidas o vibraciones. Con baja humedad y alta densidad, las arenas movedizas tienen una fuerza considerable. Cuando la humedad está por encima de un cierto valor crítico, las arenas movedizas pueden fluir en conjunto bajo la influencia de tensiones menores. Las verdaderas arenas movedizas, al congelarse, sufren fuertes levantamientos, filtran débilmente el agua, se secan y adquieren coherencia. A diferencia de los suelos plásticos altamente dispersos, las propiedades plásticas de las arenas movedizas verdaderas son temporales y desaparecen gradualmente una vez que se retira la carga. Las arenas movedizas falsas no contienen partículas coloidales, y sus propiedades de arenas movedizas aparecen en gradientes de presión significativos. A medida que aumenta la densidad, las arenas movedizas falsas a menudo pierden sus propiedades de arenas movedizas.

Las arenas movedizas complican la conducción de las operaciones mineras durante la conducción de labores mineras, la construcción de pozos, estructuras, túneles, etc. Como medidas de protección al hundirse en arenas movedizas, se utilizan escudos especiales, cajones, pozos de caída, congelación, hundimiento avanzado y fijación de arenas movedizas. utilizado.

Tipos de agua en las rocas.

Dependiendo del estado físico, la movilidad y la naturaleza de la conexión con el suelo, se distinguen varios tipos de agua en los suelos: agua ligada química y físicamente, capilar, libre, sólida y vaporosa.

El agua unida químicamente es parte de algunos minerales, como el yeso, el sulfato de cobre. El agua de dichos minerales se puede eliminar en la mayoría de los casos solo cuando se calienta a 300-400 C.

El agua unida físicamente se retiene en la superficie de los minerales y las partículas del suelo por fuerzas moleculares y solo se puede eliminar del suelo a una temperatura de al menos 90-120 C. Este tipo de agua se divide en higroscópica y de película.

El agua higroscópica se forma debido a la adsorción de moléculas de agua por partículas del suelo. En la superficie de las partículas, el agua higroscópica es retenida por fuerzas moleculares y eléctricas.

El agua de película forma una película sobre el agua higroscópica cuando la humedad del suelo supera su higroscopicidad máxima. Esta agua puede moverse de una partícula de suelo a otra.

El agua capilar se forma en los poros del suelo después de la saturación con una película de agua, llena los poros y las grietas finas y se mueve dentro de ellos bajo la acción de las fuerzas capilares. elevado por capilaridad, ubicado en forma de una zona capilar por encima del nivel del agua subterránea y estrechamente asociado con él; separados por capilaridad, ubicados en el resto del suelo. El agua capilar se evapora a través de la superficie del suelo o de las hojas de las plantas, juega un papel importante en la saturación del suelo con agua, el régimen de aguas subterráneas y la nutrición de las plantas.

El agua libre es el componente más móvil e importante de las aguas subterráneas. Esta agua líquida se encuentra en los poros y grietas del suelo y se mueve bajo la influencia de la gravedad y los gradientes de presión hidrostática.

El agua en estado sólido se encuentra en el suelo en forma de cristales, capas intermedias y lentes de hielo.

El agua en estado de vapor, junto con el aire, llena los vacíos del suelo que no están ocupados por el agua.

Ensayos de campo de suelos.

Los métodos de campo de la investigación del suelo se utilizan en la realización de estudios geológicos y de ingeniería, para evaluar las propiedades de resistencia y deformación de los suelos, para obtener parámetros hidrogeológicos, en las condiciones de ocurrencia natural de las rocas. La investigación se lleva a cabo en el sitio (ruta) de las estructuras de ingeniería que se están diseñando o reconstruyendo. La realización del trabajo requiere la disponibilidad de equipos y maquinarias especiales. Los métodos de campo de la investigación del suelo tienen diferentes propósitos y resuelven varios problemas:

estudio de las propiedades físicas, de resistencia y deformación de los suelos en su ocurrencia natural;

obtener información sobre las condiciones de aparición de aguas subterráneas, capas de rocas, su génesis;

obtención de parámetros hidrogeológicos y características del macizo del suelo.

métodos de investigación de campo de suelos:

sonido estático;

prueba de sello;

prueba de presiómetro;

prueba de corte de pilares de suelo;

trabajos experimentales de filtración.

El sondeo estático se refiere a métodos especiales para obtener información de ingeniería geológica. Las capacidades modernas han ampliado significativamente el rango de información que se puede obtener utilizando este método de campo de investigación del suelo. La profundidad de la prueba se incrementó significativamente hasta 45 m (dependiendo de la composición litológica del macizo).

El sondeo estático, como método de investigación de campo de suelos, tiene amplias capacidades tecnológicas para realizar muestreos de rocas y aguas subterráneas, así como estudios especiales de suelos en ocurrencia natural.

Los materiales obtenidos durante el sondeo estático se pueden utilizar para resolver las siguientes tareas principales:

división de la sección geológica en capas separadas (elementos geológicos de ingeniería), su identificación por área y profundidad;

tipificación y clasificación de suelos por composición, estado y propiedades;

estudio de la variabilidad espacial de las propiedades del suelo para seleccionar los modelos de cálculo de cimentaciones más razonables;

determinación de indicadores de propiedades físicas y mecánicas de suelos basados ​​tanto en fórmulas de interpretación empírica como en soluciones analíticas;

resolver los problemas de diseño y cálculo de cimentaciones (por ejemplo, determinar la carga de diseño en un pilote, la resistencia de diseño del suelo, el asentamiento de un pilote y una cimentación de pilotes).

Anotación.

El objetivo del curso general de historia y metodología de las ciencias geológicas es dar al especialista que se gradúa una idea general del curso del desarrollo de las ciencias geológicas, para revelar los problemas fundamentales de la metodología de la investigación científica y la lógica. de construir investigación científica; reflejan ideas modernas sobre algunos problemas filosóficos de la geología. Una tarea importante del curso es estudiar la historia de la geología rusa en el contexto general del desarrollo del conocimiento geológico. El desarrollo creativo del curso implica el estudio independiente de la literatura geológica y metodológica y la redacción de un resumen en términos del curso.

Introducción.

La historia de la geología como parte de la historia general de las ciencias naturales y la cultura mundial en su conjunto. El proceso de formación del conocimiento geológico y el desarrollo de las características económicas, sociales, culturales e históricas del estado de la sociedad.

Metodología: la doctrina de los principios y la lógica de la construcción de la investigación científica, formas y métodos de actividad científica y cognitiva. El lugar de la geología en el sistema de las ciencias naturales. Clasificación de las ciencias del ciclo geológico. Principios de periodización de la historia de la geología.

1. Historia de las ciencias geológicas.

1.1. Etapa precientífica en el desarrollo del conocimiento geológico (desde la antigüedad hasta mediados del siglo XVIII).

El período de formación de la civilización humana (desde la antigüedad hasta el siglo V a. C.). Acumulación de conocimientos empíricos sobre piedras, minerales, sales y aguas subterráneas.

Época antigua (siglo V aC - siglo V dC). El origen de las ideas sobre minerales, rocas y procesos geológicos en el marco de la filosofía natural. El origen del plutonismo y el neptunismo. Los principales representantes de la escuela de filosofía natural grecorromana.

Período escolástico (siglo V - XV en Europa occidental, siglo VII - XVII en otros países). Estancamiento en el desarrollo de la ciencia, predominio de los dogmas de la iglesia en Europa occidental. Desarrollo de la artesanía y la minería. Fundación de las primeras universidades. La civilización árabe y su papel en el desarrollo de las ciencias naturales en los siglos VII - XIII. Artesanía de la antigua Rusia, el establecimiento en 1584 de la Orden de Asuntos de Piedra.

Período renacentista (XV - XVII a mediados del siglo XVIII). Grandes descubrimientos geográficos. Aprobación de la imagen heliocéntrica del mundo. Representaciones geológicas de Leonardo da Vinci, Bernard Palissy, Nikolaus Stenon, Georg Bauer (Agricola). Conceptos cosmogónicos de R. Descartes y G. Leibniz. Plutonismo y deluvianismo. Desarrollo del conocimiento geológico en Rusia en la era de las reformas de Peter. Creación de la Orden de Asuntos Mineros (1700), el Bergcollegium (1718), la apertura de la Academia de Ciencias (1725).

1.2. Etapa científica en el desarrollo de la geología (desde principios del siglo XIX). Período de transición (segunda mitad del siglo XVIII).

Hipótesis cosmogónicas de E. Kant y P. Laplace. Ideas geológicas de J.Buffon, M.V.Lomonosov. El origen de la estratigrafía. A.G. Werner, su enseñanza y escuela. J. Hutton (Getton) y su "Teoría de la Tierra". Contradicciones en la cuestión del papel de los procesos externos e internos en el desarrollo de la Tierra. Desarrollo de la cristalografía. Apertura de la Universidad de Moscú (1755) y de la Escuela Superior de Minería (futuro Instituto de Minería (1773)). Expediciones académicas rusas. VM Severgin y su papel en el desarrollo de la mineralogía.

El período heroico del desarrollo de la geología (la primera mitad del siglo XIX). El nacimiento de la bioestratigrafía y la paleontología. La primera hipótesis tectónica es la hipótesis de los "cráteres de levantamiento". Catastrofistas y evolucionistas: una disputa histórica entre dos campos científicos. Desarrollo de la escala estratigráfica fanerozoica. Comienzo de la cartografía geológica. Avances en el estudio de los minerales. El comienzo de la etapa química del estudio de los minerales. Enseñanza de singonías, isomorfismos y polimorfismos y paragénesis de minerales.

C. Lyayel y su libro "Fundamentos de Geología..." (1830-1833). Discusiones sobre el origen de los cantos rodados exóticos. Formación de la teoría glacial. Creación de las primeras sociedades geológicas y estudios geológicos nacionales. Geología en Rusia en la primera mitad del siglo XIX.

Período clásico de desarrollo de la geología (segunda mitad del siglo XIX). Observaciones geológicas de Charles Darwin y la influencia en el desarrollo de la geología de su libro "El origen de las especies a través de la selección natural...". El triunfo de las ideas evolutivas en geología. La hipótesis de la contracción de Elie de Beaumont y su desarrollo en los trabajos de E. Suess. El origen de la doctrina de los geosinclinales y plataformas. Formación de paleogeografía, geomorfología, hidrogeología.

Desarrollo de la petrografía microscópica. El surgimiento del concepto de magma, sus tipos y diferenciación. El origen de la doctrina del metamorfismo, la formación de la petrografía experimental. Desarrollo de mineralogía teórica y genética. Avances en cristalografía. Formación de la doctrina de los yacimientos minerales. El origen de la geología del petróleo. Los primeros pasos de la geofísica en el estudio de la estructura profunda de la Tierra. Comienzo de la cooperación internacional de geólogos. Los primeros congresos geológicos internacionales. Fundación del Comité Geológico de Rusia (1882).

Período "crítico" de desarrollo de las ciencias geológicas (años 10 - 50 del siglo XX). Revolución científica en las ciencias naturales a finales del siglo XIX y XX. Crisis en geotectónica. El colapso de la hipótesis de la contracción. El surgimiento de hipótesis tectónicas alternativas. El origen de las ideas del movilismo es la hipótesis de la deriva continental. Rechazo del movilismo y resurgimiento de las ideas del fijismo. Mayor desarrollo de la doctrina de geosinclinales y plataformas. Formación de la doctrina de las faltas profundas. El origen de la neotectónica, la tectonofísica. Mayor desarrollo de la geofísica. Creación de un modelo de la estructura de capa de la Formación de la Tierra de métodos geofísicos de exploración e interpretación geológica de datos geofísicos.

El desarrollo de las ciencias de la materia. El uso del análisis de difracción de rayos X en el estudio de cristales, el surgimiento de la química cristalina y la mineralogía estructural. El origen de la geoquímica. La doctrina de la biosfera y la noosfera. Desarrollo de la petrología y sus ramas (petroquímica, química de magmas, petrografía espacial). Desarrollo de la doctrina del metamorfismo. Desarrollo de la doctrina de los yacimientos minerales; mayor desarrollo de la teoría hidrotermal. Mineralografía. Termobarometría. Avances en metalogenia.

Formación de la litología y progreso de la paleogeografía. El origen de la doctrina de las formaciones. Desarrollo de la geología de los combustibles fósiles. La doctrina de las cuencas de petróleo y gas. Geología del carbón. Mayor desarrollo de la hidrogeología, desarrollo del problema de la zonalidad hidroquímica e hidrodinámica vertical de las aguas subterráneas. Cartografía hidrogeológica. El origen del permafrost.

El último período en el desarrollo de la geología (años 60 - 90 del siglo XX). Reequipamiento técnico de geología: microscopio electrónico, microsonda, espectrómetro de masas, ordenador, perforación profunda y ultraprofunda, exploración de la Tierra desde el espacio, etc. Inicio del estudio geológico y geofísico intensivo de los océanos y planetas del sistema solar. Renacimiento del movilismo en geotectónica. Establecimiento de la astenosfera. Paleomagnetismo. La hipótesis de la expansión (extensión) del suelo oceánico. Nueva tectónica global o tectónica de placas: un nuevo paradigma de la geología. Otros conceptos movilizadores alternativos.

"Revolución digital" en geofísica, desarrollo de métodos de geofísica de exploración y geofísica marina. Avances en el estudio de la corteza terrestre y el manto superior.

Avances en paleontología; nuevos grupos de restos fósiles, etapas en el desarrollo del mundo orgánico y la evolución de la biosfera, la extinción de grandes grupos sistemáticos y crisis biocenóticas globales. Desarrollo de la estratigrafía, introducción de nuevos métodos: magneto y sismoestratigrafía, radiocronometría; estudio de la estratigrafía precámbrica.

Mayor desarrollo de las ciencias de la materia terrestre. Cosmoquímica y geoquímica de isótopos, mineralogía experimental y petrología; desarrollo de la doctrina de las facies metamórficas; métodos geoquímicos de prospección de yacimientos minerales.

Desarrollo de los fundamentos teóricos de la geología del petróleo y el gas.

La planetología comparada y su significado para descifrar las primeras etapas del desarrollo de la Tierra. Mayor desarrollo de la hidrogeología, ingeniería geológica y geocriología. El surgimiento de una nueva dirección en geología: la geología ecológica. Cooperación internacional de geólogos. Estado actual y perspectivas inmediatas de la geología. Desde la tectónica de placas litosféricas hasta un modelo geodinámico global general de la Tierra. Modelos geodinámicos globales y geoecología. Funciones sociales, ideológicas, económicas de la geología. Breve repaso a los problemas modernos de la geología.

Historia de la enseñanza de la geología y escuelas científicas de geólogos en la Universidad de Moscú.

2. Metodología de las ciencias geológicas.

2.1. El objeto y sujeto de la geología, su cambio en el curso del desarrollo de la ciencia. Forma geológica de desarrollo de la materia. Métodos de las ciencias geológicas (científico general, especial). Leyes en geología. El problema del tiempo en geología.

2..2. Patrones generales de desarrollo de las ciencias geológicas. Procesos de diferenciación e integración de las ciencias geológicas. Revoluciones científicas en geología.

2.3. Principios de construcción de la investigación científica. Fijar el tema de la búsqueda, plantear el problema, definir la tarea de los métodos de investigación. Modelo hipotético, los fundamentos de su construcción. Modelo teórico, los fundamentos de su construcción y desarrollo. Los hechos, su lugar y significado en la investigación científica.

2.4. El papel del paradigma en la investigación empírica y teórica. El concepto de enfoque modelo en la investigación geológica. Análisis de sistemas y sus principios. Características del modelo de sistema de objetos geológicos. Fractalidad de los objetos geológicos. Procesos de autoorganización de la materia y principios de construcción de modelos geológicos. Leyes de termodinámica de no equilibrio y procesos geodinámicos.

Literatura

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En 2014, se encontró un extraño agujero en el suelo en la región central de la península de Yamal: un embudo redondo tenía un diámetro de unos 20 metros y una profundidad de unos 50 metros. Su origen ha sido un misterio desde entonces. Un grupo de científicos de la Universidad Estatal de Moscú, después de examinar muestras de permafrost, descubrió que este embudo se formó debido a un fenómeno que no se había observado anteriormente en la Tierra. Publicado la semana pasada en una revista informes cientificos el artículo describe su formación en términos de criovolcanismo, por lo que no solo propone un nuevo mecanismo para la formación de estos cráteres inusuales, sino que también describe el criovolcán terrestre por primera vez.

En el verano de 2014, se encontró una formación geológica inusual en la parte central de la península de Yamal, cerca del campo de gas de Bovanenkovskoye: un cráter casi redondo de 20 metros de diámetro y unos 50 metros de profundidad (Fig. 1). Se han propuesto muchas hipótesis sobre su origen, incluida la caída de un meteorito y la migración de gases biogénicos debido al deshielo del permafrost (ver, por ejemplo, M. Leibman et al., 2014. New permafrost feature-deep crater in central Yamal (Siberia occidental, Rusia) como respuesta a las fluctuaciones climáticas locales, V. Olenchenko et al., 2015. Resultados de estudios geofísicos del área del "cráter Yamal", la nueva estructura geológica), pero todos tenían sus inconvenientes . En principio, la formación de estructuras similares a cráteres como resultado de procesos geocriológicos es un fenómeno raro pero no extraordinario (J. Mackay, 1979. Pingos of the Tuktoyaktuk Peninsula Area, Northwest Territories). Por ejemplo, en 2017 se registró en Yamal la formación de dos cráteres similares, pero de un tamaño mucho menor.

El cráter Yamal está ubicado en la zona de permafrost con temperaturas anuales promedio de -1 °C a -5 °C y una fracción de volumen de hielo de 30 a 65 %, a menudo concentrado en lentes de hielo. Gracias a las tecnologías modernas, incluso logramos averiguar el tiempo aproximado de formación de la estructura: hasta 2013, según imágenes de satélite, había un gran montículo en el lugar del cráter (ver la foto del día “Pingo o montículos abultados”), de unos 8 metros de altura y de 50 a 55 metros de diámetro.

A lo largo de la línea que cruza el cráter, los científicos perforaron varios pozos y obtuvieron núcleos (columnas cilíndricas de roca extraídas del pozo) de permafrost (Fig. 2). Uno de los pozos, ubicado a cinco metros al norte del cráter, descubrió una gran lente de hielo a una profundidad de 5,8 m, a pesar de que la profundidad de este pozo era de 17 m, no fue posible llegar al límite inferior del cráter. lente. Se tomaron muestras de esta lente y de pozos adyacentes para su posterior estudio. Consistían en hielo, ácidos húmicos e inclusiones minerales. Los análisis mostraron que los científicos están tratando con dos tipos diferentes de permafrost que contienen sedimentos marinos antiguos: el primer tipo está casi intacto por el termokarst (el proceso de descongelación y destrucción del permafrost) y el segundo, por el contrario, es reelaborado intensamente por él. . El hielo de las muestras del primer tipo contenía pequeñas cantidades de metales y carbono orgánico, mientras que el hielo de las muestras del segundo tipo contenía compuestos de carbono de origen orgánico hasta 3,5 g/litro e inclusiones de soluciones alcalinas de color marrón oscuro (pH 8-9,5). Se observó otra diferencia entre el hielo y los componentes sedimentarios de las muestras: la concentración de metales fue insignificante en sedimentos antiguos (excepto SiO 2 , CaO, Na 2 O) y relativamente alta en muestras de hielo. Esto puede interpretarse como el resultado de una larga interacción entre el agua subterránea y el agua de deshielo, lo que lleva a la idea de que alguna vez existió un lago en el sitio del cráter con una gran zona descongelada debajo (talik).

La característica principal de las muestras estudiadas es una concentración inusualmente alta de gases, alcanzando el 20 por ciento en volumen en algunas muestras. Básicamente es CO 2 y N 2 . Pero el metano, el presunto culpable de la formación del cráter, resultó ser pequeño (el primer porcentaje). Esto, así como los resultados del análisis isotópico, indicaron que la fuente de los gases no era el campo Bovanenkovo, como se pensaba anteriormente. El predominio entre los hidrocarburos de alcanos normales superiores (C 19 H 40 y compuestos con b acerca de una gran cantidad de átomos de carbono) mostró que se formaron como resultado de la descomposición de restos vegetales.

Con base en los resultados del modelado matemático, se estableció la secuencia de eventos que precedieron a la formación del cráter. Primero, debajo de un lago termokarst de larga duración (agua líquida a una temperatura positiva), el permafrost se descongela (Fig. 3, A), formando un talik del tamaño de un lago seco moderno, en cuyo centro hay un cráter. Según los geocriólogos, la formación de una zona de deshielo de 60 a 70 metros tarda aproximadamente 3000 años. Cuando el lago se seca, la zona descongelada comienza a congelarse desde los bordes hacia el centro (Fig. 3, C). En las etapas finales de la vida del lago, su fondo se congela, formando una capa de hielo sobre el talik que aún no está completamente congelado (Fig. 3, C). El agua restante bajo la presión del hielo creciente comienza a salir, formando un montículo que ha existido durante los últimos cien años (Fig. 3, D).

Con base en el contenido de gases en las muestras estudiadas, se supone que los gases disueltos representaron alrededor del 14 por ciento en volumen del talik. Al congelarse, algunos de estos gases migraron a las rocas circundantes, evitando la congelación, y algunos (principalmente CO 2 fácilmente soluble en agua) permanecieron en el talik, aumentando la presión y contribuyendo a la formación de un montículo agitado. Debido al agua bajo la cubierta de hielo congelado de 6 a 8 metros de espesor, la presión en el talik puede alcanzar los 5 bar, pero se necesitan unos 10 bar para romperlo. Este valor es bastante alcanzable si se tiene en cuenta la contribución del componente de gas. En la parte inferior del talik, la presión alcanza los 15 bar, lo que posibilita la formación de clatratos de CO 2 (escenario que se realiza si el líquido se satura de gas). Si no hubiera suficiente gas, durante la destrucción del pingo solo se produciría una pequeña liberación de agua, pero no una erupción y la formación de un cráter.

Antes de la erupción, se observó una estructura en capas en el talik: suelos descongelados con una gran cantidad de clatratos de dióxido de carbono en el fondo, agua con gas disuelto en el medio y predominantemente gas en la parte superior (Fig. 4, A). La erupción fue provocada por la formación de cuñas de hielo a lo largo de las grietas en el casquete congelado y consistió en tres etapas:
1) Etapa neumática (primeros minutos): desgasificación de la cámara superior del talik, emisión de chorros de dióxido de carbono (Fig. 4, C). Dispersión del suelo a largas distancias y daño a la vegetación por un chorro de gas frío.
2) Etapa hidráulica (varias horas): salida de agua del cráter (Fig. 4, C) - la liberación de presión provocó la formación de espuma de agua saturada de gas (efecto similar a un chorro de champán después de quitar el corcho). Rotura completa de la capa de hielo y comienzo de la formación de una muralla alrededor del cráter.
3) Etapa freática (5-25 horas): descomposición de los hidratos de gas en la capa inferior del suelo y su remoción a la superficie con la espuma resultante (Fig. 4, D). Dado que la descomposición de los hidratos de gas es un proceso bastante lento, esta fase es la parte más larga de la erupción.

Tal reconstrucción de eventos nos permite decir que la formación del cráter Yamal es un fenómeno completo, "Elementos", 07/02/2014 y Análisis del campo gravitacional de Enceladus también indica la presencia de agua líquida en él, "Elements", 04/07/2014, así como un artículo de J. S. Kargel, 1995. Cryovolcanism on the icy satellites). Las huellas de actividad criovolcánica pasada son abundantes en la región exterior del sistema solar. El estudio serio de estos objetos comenzó en 1979-1989, después de que las sondas Voyager volaran más allá de las lunas heladas de los gigantes gaseosos, pero su estudio directo no ha estado disponible hasta ahora, ya que no se ha descubierto ni un solo criovolcán en la Tierra. Ahora parece que los científicos están teniendo esa oportunidad.

Anteriormente, se suponía que el criovolcanismo requería una fuente de calor ubicada debajo del criovolcán. Esto es cierto en parte, pero el trabajo en discusión muestra que tales procesos pueden ocurrir no solo debido al calentamiento del agua, sino también debido a su cristalización: la cristalización del hielo en sistemas saturados de gas conduce a picos de presión y puede, por ejemplo, servir como un explicación de los chorros de agua en Encelado (J. H. Waite Jr et al., 2009. Agua líquida en Encelado a partir de observaciones de amoníaco y 40 Ar en la pluma). Los datos obtenidos durante el estudio del cráter Yamal pueden permitirnos echar un nuevo vistazo a las erupciones en cuerpos helados.