Минерал – природное тело, являющееся приблизительно однородным по своим физическим свойствам и химическому составу. Может состоять из нескольких химических элементов, иногда более десяти, или из одного. Кристалл – минерал с упорядоченной атомной структурой способный к самоогранению при определенных условиях.
Кварц. Казахстан. Минералогический музей им. А.Е. Ферсмана. Москва |
Агат - разновидность кварца. 24см. Восточный Казахстан. Коллекция Детков П.Я. |
Агат. Восточный Казахстан. Минералогический музей им. А.Е. Ферсмана. Москва |
---|---|---|
Друза (12х9см): вольфрамит (черный), кварц, флюорит (розовый), мусковит (мелкие светлые кристаллы внизу). Центральный Казахстан. Webmineral.ru |
Кальцит CaCO3. Казахстан. Геологический музей. Москва |
Арагонит CaCO3. Казахстан. От кальцита отличается строением кристаллической решетки. Казахстан |
Родохрозит с бертрандитом. Казахстан. Минералогический музей Ферсмана |
Бертрандит с родохрозитом и кварцем. Центральный Казахстан. Бетпакдала. Минералогический музей Ферсмана |
Родохрозит MnCO3. Центральный Казахстан. Коллекция Миронов С.М. |
Флюорит. Северо-западное Прибалхашье. Минералогический музей Ферсмана |
Флюорит CaF2. Центральный Казахстан. Минералогический музей Ферсмана |
Флюорит. Бетпакдала. Минералогический музей Ферсмана |
Флюорит. Казахстан. Бетпакдала. Прямоугольник 10х7 см |
Флюорит весом 30кг. Казахстан. Бетпакдала. Горный музей. Санкт-Петербург |
Диоптаз Сu6[Si6O18]×6H2O. Центральный Казахстан |
Диоптаз. Центральный Казахстан. Минералогический музей Ферсмана |
Пирит. Грань - полметра. Центральный Казахстан. Минералогический музей Ферсмана |
Пирит FeS2. Центральный Казахстан. Минералогический музей Ферсмана |
Пирит. Центральный Казахстан. Коллекция А.А. Евсеев |
Пирит на кальците. Северный Казахстан. Минералогический музей Ферсмана |
Халькопирит CuFeS2. Северный Казахстан. Минералогический музей Ферсмана |
Морион с альбитом, микроклином, фенакитом, циннвальдитом. Центральный Казахстан. Минералогический музей Ферсмана |
Мусковит ожелезненный KAl2Si3AlO10(OH,F)2. Центральный Тянь-Шань |
Мусковит KAl2Si3AlO10(OH,F)2. Сферолитовый псевдоморфоз по биотиту. Центральный Казахстан. Минералогический музей Ферсмана |
Друза ортоклаза KAlSiO3O8 с морионом, микроклином, альбитом и циннвальдитом. Центральный Казахстан. Минералогический музей Ферсмана |
Кридит. Ca3Al2SO4(F,OH)10*2H2O. Центральный Казахстан. Минералогический музей Ферсмана |
Бетехтенит Cu10(Fe,Pb)S6. Центральный Казахстан. Минералогический музей Ферсмана |
Родусит. Центральный Казахстан. Webmineral.ru |
Родусит Na2(Mg3Fe23+)Si8O22(OH)2. Центральный Казахстан. Insminerals.ru |
Родусит. Центральный Казахстан. Kamnevedi.ru |
Азурит Cu3(CO3)(OH)2 и малахит Cu2(CO3)(OH)2. Центральный Казахстан. Минералогический музей Ферсмана |
Азурит - синий, малахит - зеленый, псиломелан - черный, лимонит - желтый на карбонатном метасоматите - белый. Центральный Казахстан |
Малахит. Центральный Казахстан. Коллекция Сатпаев К.И. |
Азурит. Восточный Казахстан. Коллекция В.В. Алексеев |
Азурит с малахитом. Центральный Казахстан. Kamnevedy.ru |
Жадеит NaAlSi2O3. Северное Прибалхашье. Коллекция В.И. Степанов и Т.Л. Баинова |
Циннвальдит KLiFeAl(AlSi3O10). Центральный Тянь-Шань
|
Эпидот. Казахстан. Ca2Al2Fe3(SiO4)3OH. Kamnevedy.ru |
Тенгизит - минерал техногенного происхождения. Образовался в результате взрыва и пожара на Тенгизском нефтяном месторождении в 1985 г. и расплавления окружающих пород |
Самородок меди весом 320кг. Восточный Казахстан. Геологический музей им. В.И. Вернадского. Москва |
Самородок меди весом 842кг. Центральный Казахстан. Каркаралинский район. Горный музей. Санкт-Петербург. Фото Михаил Каймирасов |
Дендриты самородной меди длиной от 4 до 6см. Центральный Казахстан. Джезказганский район. Коллекция В.Е. Бакарасов |
Дендрит самородной меди. Казахстан
|
Дендриты самородной меди длиной от 3 до 12см. Центральный Казахстан. Джезказганский район. Webmineral.ru |
Самородки золота до 1см в кварце. Восточный Казахстан |
Гранит-пегматитовый массив Акжайляу в Тарбагатае. Восточный Казахстан. Здесь найден кристалл серого просвечивающего кварца длиной 7,5м и шириной 1,6м и кристалл черного кварца 5,8м х 1,5м |
Горная порода – природная минеральная смесь. Может состоять из одного минерала, как например, известняк (порода, состоящая из минерала кальцита (СаСО3) с примесью глинистых и песчаных частиц); а также из множества минералов, как например, серпентинит, в состав которого входят десятки родственных минералов.
В составе земной коры известно около 3000 минералов. 80% массы коры составляют силикаты – класс важнейших породообразующих минералов, который включает более 500 минералов. Основная структурная единица силиката – кремнекислородный тетраэдр – SiO4. В класс силикатов входят главным образом полевые шпаты, слагающие около 50% объёма земной коры (альбит, андезин, анортит, лабрадор, микроклин, олигоклаз, ортоклаз, плагиоклаз и другие).
Состав мантии и ядра предполагается исходя из геофизических исследований. В мантии это минералы группы оливина и группы пироксена, которые с глубины примерно 670км, из-за увеличения давления, переходят в шпинель и ильменит, а ещё глубже в перовскит. Внешнее ядро состоит из смеси окиси железа, никеля, кремния и серы; внутреннее - из сплава железа и никеля.
Магматические горные породы – породы, образовавшиеся из магматического расплава (магмы). Магма может образоваться как в мантии с последующим вторжением в земную кору, так и внутри коры. Магматические породы подразделяются на интрузивные (плутониты) и эффузивные (вулканиты).
Интрузивы образуются на глубине, где магма медленно остывает, и минералы имеют достаточное время для кристаллизации, то есть зерна горной породы растут до хорошо видимых размеров, порода приобретает полнокристаллическую структуру.Наиболее распространенными интрузивными породами являются гранит, гранодиорит, диорит, габбро, перидотит. В этом ряду содержание оксида кремния (кремнезем, двуокись кремния - SiO2) уменьшается, в то время как содержание темноцветных минералов, а также их плотность – увеличивается. Гранит – светлая, хотя и пестрая порода, тогда как перидотит уже зеленовато-черный.
Эффузивы образуются из той же магмы, что и интрузивные породы. Разница между ними заключается в глубине застывания магматического расплава – чаще всего не глубже 2 км. Эффузивы застывают на небольших глубинах и поэтому их раскристаллизация при более низкой температуре вмещающих пород, проходит быстрее, чем у интрузивов. По минеральному составу эффузивы очень близки к интрузивам и основное различие между этими группами пород заключается в их структуре. Значительная часть кристаллов эффузивной магмы не успевает вырасти и остаются не различимы невооруженным глазом, однако нередко кристаллы некоторых минералов вырастают до крупных размеров и тогда структура породы называется порфировой.
Изверженные эффузивы делятся на пирокластические или вулканогенно-обломочные – осажденные в виде пепла и обломков при извержениях вулканов; и на лавы – излившиеся породы. Эффузивы, сформированные без выхода на поверхность, называют субвулканическими.
Все эффузивные породы имеют свой минералогический аналог среди интрузивных пород. Главными представителями эффузивов являются: риолит, дацит, андезит, базальт. В этом ряду аналогично ряду интрузивных пород содержание темноцветных минералов и плотность возрастает, а содержание кремнезема убывает.
Контакт расплава габбро и гранитного расплава. Заилийский Алатау. В магматических очагах расплавы не только расслаиваются по химическому составу, но и смешиваются. Однако основная магма (габбро, базальт) с большим трудом перемешивается с кислой (гранит, риолит). Данный процесс проходил на глубине около 7км при температуре 900 град.С и при давлении 2200 тонн на кв см |
||
Осадочные горные породы – образуются путем разрушения (выветривания) и последующего осаждения, уплотнения, дегидратации и цементации любых горных пород, а также химического (каменная соль) и органического (ракушечники) осаждения. Например, гранит разрушается до песка и затем цементируется до песчаника. Осадочные породы составляют 25% состава земной коры и покрывают 75% земной поверхности. Характерной чертой залегания осадочных пород является слоистость. Границы слоев образуются при временном перерыве осаждения пород или смене характера осадконакопления, а также при разрушении ранее отложившихся пород и последующем отложении на них новых осадков.
По генезису осадочные породы подразделяются на:
речные – разрушенные и отложенные речными потоками (в том числе небольшими временными);
озерных и морских течений, в том числе разрушенные прибоями;
ледниковые – разрушенные и отложенные ледниками, в том числе приледниковые, отложенные водными потоками;
селевые – отложенные грязе-каменными потоками при размыве ледниковых отложений;
оползневые и обвальные в наземных условиях;
оползневые в подводных условиях;
хемогенные – подводного химического осаждения - хемогенные известняки, галогенные соли и другие. Образуются в воде путем кристаллизации растворенных элементов;
органогенные – растительного (торф), животного (ракушечники, коралловые рифы) и бактериального (строматолиты) происхождения;
эоловые – отложения воздушных потоков. Почти всегда являются переотложенными осадочными породами;
тектонические щебни – образованы при трении блоков земной коры в зонах тектонических разломов.
Коры выветривания – особый комплекс осадочных пород, образованный без их перемещения путем физического и химического разложения до щебня, дресвы, песка и глин почти любых типов пород под действием воды и растворенных в воде реагентов. Большинство перемещенных осадочных пород Казахстана происходят из кор выветривания.
Солончак Тузбаир. Мангышлак
|
||
Метаморфические горные породы. Метаморфизм – процесс существенного изменения структуры и минерального и химического состава любых горных пород под воздействием температуры, давления и химической активности глубинных растворов.
Различают: региональный метаморфизм – когда горные породы под действием температуры, давления многокилометровых толщ вышележащих пород в течении продолжительного времени (миллионы и миллиарды лет) изменяют свою структуру, минеральный и химический состав. Например – торф превращается в уголь, песчаники в гранулиты, известняк – в мрамор;
динамометаморфизм – преобразование горных пород под воздействием тектонических движений, происходящее с разрушением, раздроблением, истиранием и перекристаллизацией породообразующих минералов;
контактовый метаморфизм - процесс замещения
и переплавления горной породы магматическим расплавом на их контакте;
регрессивный метаморфизм происходит, когда в условия умеренных и малых давлений и температур попадают некоторые горные породы, образовавшиеся при высокой температуре и давлении. Например ультраосновные эффузивные породы превращаются в метаморфическую породу серпентинит, который затем может перейти в асбест.
Наиболее распространенными метаморфическими породами являются породы регионального метаморфизма – гнейсы, различные сланцы, кварциты, мраморы, амфиболиты, гранулиты, метасоматического метаморфизма – вторичные кварциты и продукты регрессивного метаморфизма – серпентиниты, имеющие широкое распространение в океанической коре и являющиеся самыми сложными горными породами на Земле: в состав серпентинитов могут входить десятки минералов: серпентины, карбонаты, гранаты, оливин, пироксены, амфиболы, тальк, магнетит, хромит и другие) и до 14 химических элементов;
ультраметаморфизм – процессы плавления горных пород под воздействием раскаленных газовых и жидких флюидов
–
является переходным явлением к магматизму.
метасоматизм – особый вид метаморфизма который сводится к процессу замещения одних минералов другими с существенными изменениями химического состава горных пород, но с сохранением их объема и твердого состояния при воздействии жидких (гидротермальных) и газовых (пневматолитовых) растворов с высокой химической активностью;
При внедрении магмы (интрузии) алевролиты расплавлялись в тестообразное состояние с превращением в роговики (порода контактового метаморфизма), при этом первая серия кварцевых прожилков деформировалась вместе с алевролитами, а вторая серия прожилков образовалась после застывания полурасплавленной породы. Поздний карбон. Восточный Казахстан |
||
Метасоматоз - бывший базальт после двух этапов гидротермально-пневматолитовой минерализации: |
Гидротермальное жильное минералообразование – сводится к образованию главным образом кварца по трещинам и по другим пустотам без изменения или со слабым изменением вмещающих горных пород в результате действия гидротермальных растворов в отличие от даек, образованных магматическими породами. Мощность жил может составлять от мм до десятков метров.
Тектоника – раздел геологии, изучающий развитие структуры земной коры и мантии, их изменения под влиянием тектонических движений, а также природу происхождения этих движений, связанных с развитием Земли в целом. В сравнении с историей Земли, жизнь человека настолько коротка, что в её пределах изменения земной поверхности почти не заметны, как будто секундная стрелка геологического времени остановилась. На самом деле в масштабах существования планеты, а это 4 миллиарда 600 миллионов лет, лик Земли неоднократно менялся самым кардинальным образом. На месте океанов поднимались горы с обледенелыми вершинами, там, где произрастали непроходимые джунгли, появлялись бескрайние песчаные пустыни. Хватило примерно 40 миллионов лет, чтобы со дна морского поднялись высочайшие в истории Земли горы – Гималаи, и такого же промежутка времени хватит на их полное разрушение до самого основания.
Земная литосфера, состоящая из верхнего слоя (земной коры) и нижнего слоя (самого верхнего твердого слоя мантии) раздроблена на плиты. Эти плиты плавают по вязкой мантии как лед в полярных морях. Материки – древние плиты возникшие миллиарды лет назад, имеют очень сложное строение. Они перемещаются среди тонких недолговечных океанических плит, раскалывая и подминая их под себя. Океанические плиты имеют более простое строение и имеют максимальный возраст около 180 млн. лет, так как все более древние океанические плиты погрузились в глубины мантии и полностью там переплавились. Иногда океаническая плита наползает на континентальную плиту или приваривается к ней и становится частью континента в виде экзотических комплексов – офиолитов. Когда сталкиваются континенты, они также сминаются и раскалываются. Не редко они надвигаются или привариваются друг к другу. Бывает, одна континентальная плита погружается под другую и, подобно океаническим плитам, навсегда исчезает в глубоких недрах Земли.
Мы видим, как растения взламывают асфальт и раздвигают камни. Под постоянным направленным давлением вне представимых человеческому разуму геологических масштабах времени, камень ведет себя подобно пластилину, то есть он достаточно мягок, чтобы сминаться, и достаточно тверд, чтобы трескаться и ломаться. Так или почти так растут многие горы и долины. Сминаются любые породы, но особенно это характерно, как показано на фото, для осадочных и метаморфических пород.
|
||
Ядро Земли — центральная часть планеты, геосфера, находящаяся под мантией Земли и, предположительно, состоящая из железо-никелевого сплава с примесью кислорода, кремния, водорода и серы. Глубина залегания — 2900 км. Средний радиус сферы — 3500 км. Разделяется на твердое внутреннее ядро радиусом около 1220 км и жидкое внешнее толщиной около 2250 км, между которыми иногда выделяется переходная зона. Температура жидкого ядра предположительно достигает 3500 °C, твёрдого ядра – 6000±500 °C. Плотность в центре ядра может составлять 12,5 т/м³, давление – 3,7 млн атм (375 ГПа). Объём составляет 15% объёма Земли, масса – 31% её массы.
Существование было доказано в 1897 году немецким сейсмологом Э. Вихертом, а глубина залегания (2900 км) определена в 1910 году американским геофизиком Б. Гутенбергом. Известно о ядре очень мало — вся информация получена косвенными геофизическими методами. Из доступных материалов наиболее близки по составу к земному ядру железные метеориты, которые представляют собой фрагменты ядер астероидов и протопланет. Магнитное поле Земли образуется за счет движения электропроводящей жидкости во внешнем ядре - взаимодействие конвективных потоков ядра и мантии, а также взаимодействие внешнего ядра с твердым ядром, которое вращается быстрее, чем остальная Земля – являются основными источниками генерации главного магнитного поля Земли.
По данным сейсмотомографии, поверхность ядра является неровной и образует поднятия и впадины с амплитудой до 6км, что, вероятно, соответствует конвективным ячейкам – на месте впадин конвективные течения опускаются, на месте поднятий поднимаются. При этом формы и положение неровностей ядра и форма самого ядра постоянно изменяются. Часть ядра, которая находится под Китаем и Россией плавится, а в той части, которая находится под Европой и обеими Америками ядро кристаллизуется, что возможно объясняется структурой главного конвективного потока. В месте основного восходящего потока с поверхности внутреннего ядра, вещество расплавляется, в районе схождения и погружения потоков – вещество кристаллизуется.
Миграции конвективных течений во внешней расплавленной сфере ядра определяют ход конвективных потоков в мантии. Кроме того, предположительный дрейф ядра в северо-западном направлении является опосредованной причиной формирования рельефа и географии дна океанов.
Разрез железного метеорита, 4,5 млрд лет. Геологический музей, Москва
Мантия Земли — геосфера, расположенная непосредственно под корой и выше ядра. В ней находится большая часть вещества Земли. Мантия есть и на других планетах земной группы. Земная мантия находится в диапазоне от 30 до 2900 км от земной поверхности. Мантия занимает около 80% объёма Земли. Границей между корой и мантией служит граница Мохоровичича. На ней происходит резкое увеличение сейсмических скоростей — от 7 до 8 км/с. Находится эта граница на глубине от 7 (под океанами) до 70км (под складчатыми поясами). Мантия Земли подразделяется на верхнюю мантию и нижнюю мантию. Границей между этими геосферами служит слой Голицына, располагающийся на глубине около 673 км.
Отличие состава земной коры и мантии — следствие их происхождения: исходно однородная Земля в результате частичного плавления разделилась на легкоплавкую и лёгкую часть — кору и плотную и тугоплавкую мантию.
Мантия Земли недоступна непосредственному исследованию: она не выходит на земную поверхность и не достигнута глубинным бурением. Поэтому большая часть информации о мантии получена геохимическими и геофизическими методами. Часть магматических горных пород образуются в результате частичного плавления мантии. Мантия сложена главным образом ультраосновными породами: перидотитами и эклогитами, находящимися в микрокристаллическом состоянии. В условиях повышенной температуры и давлении все кристаллические решетки минералов мантии превращены в высокосимметричные кубические фазы.
Кимберлитовая брекчия с ксенолитом гранатового перидотита из верхней мантии (розового цвета вверху), Якутия. Геологический институт, Москва
Литосфера 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.
История Земли, возраст которой был определен в 4 миллиарда 520 миллионов лет измеряется геохронологической шкалой. Геохронологическая шкала – это шкала времени. Ее подразделения – эон, эра, период, эпоха, век. Стратиграфическая шкала – это шкала комплексов горных пород, образованных в соответствующий отрезок времени геохронологической шкалы. Ее подразделения – эонотема, эратема, система, отдел, ярус. Существует Международная геохронологическая (стратиграфическая) шкала и шкалы отдельных стран.
Тираннозавр рекс. Музей Филда. Чикаго |
Тарбозавр. Копия оригинала из Монголии. Музей природы. Алматы |
|