Строение горных пород

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Понятие горных пород, их структура и текстура. Классификация горных пород

Горные породы представляют собой естественные агрегаты минералов, слагающие обособленные тела, сформировавшиеся в земной коре или на её поверхности в ходе различных геологических процессов и достаточно широко распространённые в природе. Наука о горных породах называется петрологией. Основную массу горных пород слагают породообразующие минералы, состав и строение которых отражают условия образования пород. Кроме этих минералов в породах могут присутствовать и другие, более редкие (акцессорные) минералы, состав и количество которых в породах непостоянны.

По количеству минералов, составляющих ту или иную породу, различают два типа горных пород:

1. Мономинеральная горная порода представляет собой агрегат одного минерала. К таким породам относятся, например, мраморы, кварциты. Первые являются агрегатом кристаллических зёрен кальцита, вторые - кварца.

2. Полиминеральная - в породу входят несколько минералов. В качестве примера можно назвать граниты, состоящие из кварца, калиевого полевого шпата, кислого плагиоклаза, а также тёмноцветных минералов - биотита, роговой обманки, реже авгита.

Строение горных пород характеризуется структурой и текстурой.

Структура.

Структура определяется состоянием минерального вещества, слагающего породу (кристаллическое, аморфное, обломочное), размером и формой кристаллических зёрен или обломков, входящих в её состав, их взаимоотношениями.

Различают следующие типы структур горных пород:

1. Полнокристаллическая(зернистая, фанеритовая) структура - порода целиком состоит исключительно из кристаллов (кристаллических зёрен) минералов. При более или менее одинаковых размерах кристаллических зёрен в породе говорят о равномернозернистой структуре), при сильно различающихся по размеру зёрнах - о неравномернозернистой

Неравномернозернистая структура характеризуется неравномерным расположением минеральных масс в породе.

Различают два типа неравномернозернистых структур:

- порфировидная структура - когда крупные кристаллические зёрна вкраплены также в кристаллическую, но более мелкозернистую массу;

- пегматитовая структура - когда зёрна одного минерала правильно ориентированы в теле кристалла другого минерала, при этом кристаллы обоих минералов взаимно прорастают друг в друга.

2. Стекловатая (аморфная) структура - в породе наблюдается резкое преобладание нераскристаллизовавшейся плотной или пузырчатой массы.

3. Неполнокристаллическая (порфировая) структура - в основную стекловатую или скрытокристаллическую массу вкраплены кристаллические зёрна отдельных минералов (фенокристаллы или порфировые вкрапленники).

4. Скрытокристаллическая (афанитовая, пелитовая) структура - порода состоит из очень мелких, не различимых невооружённым глазом кристаллов.

5. Обломочная структура - порода состоит из каких-либо обломков. Кристаллическая и обломочная структуры подразделяются по величине зёрен и обломков.

Среди кристаллических структур выделяют:

- крупнозернистые - с размером зёрен более 5 мм;

- среднезернистые - с размером зёрен от 5 до 2 мм;

- мелкозернистые - с размером зёрен менее 2 мм.

Текстура.

Под текстурой (от лат. textura - ткань, сплетение) понимают сложение породы, т.е. расположение в пространстве слагающих её частиц (кристаллических зёрен, обломков и др.), степень сплошности породы.

Выделяют несколько типов текстур: массивную (однородную); пятнистую; пористую (пузыристую); плотную; ориентированную (слоистую) сланцеватую, гнейсовую, полосчатую и др.

1. Массивная (однородная) текстура характеризуется тем, что в любой части породы зёрна минералов (или обломки) распределены равномерно, без какой-либо ориентировки. Эта текстура указывает на то, что условия формирования (кристаллизации) во всех участках горной породы были одинаковыми.

2. Пятнистая текстура обусловлена пятнистым распределением различных минеральных масс в породе.

3. Пористая (пузыристая, шлаковая) текстура возникает в лавах за счёт удаления газа, скопившегося первоначально в виде пузырьков. Образовавшиеся в результате пустоты имеют шарообразную или эллипсоидальную форму. При большом количестве этих пустот образуется пемзовая текстура.

4. Плотная текстура характеризуется компактностью, отсутствием пор и пустот.

5. Ориентированная (слоистая) текстура характеризуется параллельной ориентацией минеральных зёрен (обломков), в ней чётко проявлены чередующиеся параллельные слои различного состава или иногда разной структуры (гнейсы, клинопироксениты, верлиты, серпентиниты, сланцы).

6. Флюидальная (текучая) текстура образуется в результате течения застывающей лавы, когда минералы в породе ориентируются по направлению движения лавового потока. Она присуща многим эффузивным породам (риолиты).

7. Миндалевидная (миндалекаменная) текстура возникает при заполнении пустот вторичными минералами (базальты). Миндалины обычно заполнены хлоритом, эпидотом, кальцитом, кварцем и др.

Классификация.

В основу классификации горных пород положен генетический признак.

По происхождению выделяют:

1. Магматические - горные породы, образующиеся в результате застывания (кристаллизации) в различных условиях (в недрах Земли или на её поверхности) силикатного расплава - магмы и лавы.

2. Осадочные - горные породы, образующиеся на поверхности Земли в результате деятельности различных экзогенных факторов (ветра, воды и др.).

3. Метаморфические - горные породы, возникающие при переработке магматических, осадочных, а также ранее образованных метаморфических пород в глубинных условиях под воздействием высоких температур и давлений, а также различных жидких и газообразных веществ (флюидов), поднимающихся с глубины.

2. Типы вулканических построек и вулканических извержений

Типы вулканических построек.

В общем виде вулканы подразделяются на линейные и центральные.

1. Линейные вулканы (трещинного типа)- обладают протяжёнными подводящими каналами, связанными с глубоким расколом (трещиной). Как правило, из таких трещин изливается базальтовая жидкая лава, которая, растекаясь в стороны, образует крупные лавовые покровы. Вдоль трещин возникают пологие валы разбрызгивания, широкие плоские конусы, лавовые поля. Часто трещины возникают параллельно друг другу. В случае магмы более кислого состава образуются линейные экструзивные валы и массивы, сложенные выжатой лавой. Когда происходят взрывные извержения, то могут возникать эксплозивные рвы протяжённостью в десятки километров.

2. Вулканы центрального типа имеют центральный подводящий трубообразный канал, или жерло, ведущее к поверхности от магматического очага. Жерло оканчивается расширением, называемым кратером, который по мере роста вулканической постройки перемещается вверх. Кратеры меняют свою форму и размеры после каждого извержения. У вулкана центрального типа, кроме главного кратера, могут быть и побочные (паразитические) кратеры, расположенные эксцентрично на его склонах и приуроченные к кольцевым или радиальным трещинам. Нередко в кратерах существуют озёра жидкой лавы. В других случаях, когда лава обладает высокой вязкостью, в кратерах растут купола выжимания, закупоривающие жерла подобно пробке, что приводит к сильнейшим взрывным извержениям, когда давление газов вышибает «пробку» из жерла.

Среди центральных вулканов выделяют:

- стратовулканы - вулканы правильной конусообразной формы, которые сформированы слоями лавы и раздробленных горных пород;

- лавовые - вулканы, конусы которых образованы застывшей лавой;

- шлаковые - вулканы, конусы которых образованы обломками камней и пеплом, скопившимися вокруг кратера после извержения вулкана.

Кратер у активных, многократно извергающихся вулканов часто бывает разрушен в верхней части и преобразован в большую котловину, именуемую кальдерой. Формирование кальдеры связано с выбросом при взрыве огромного количества материала, слагающего вершину конуса, или с его проседанием в канал или вулканический очаг, уже исчерпанный предыдущими извержениями. Диаметр кальдер измеряется километрами. При последующих извержениях в центре кальдеры может возникнуть новый конус со своим кратером и жерлом (пример - двухконусный вулкан Крашенинникова на Камчатке). Дугообразный вал кальдеры (остаток разрушенного кратера) называется соммой, а кольцевая долина между соммой и молодым конусом - атрио (от лат. atrium - передний зал в древнеримском доме). Общие очертания и размеры вулканов очень разнообразны, различен процесс извержения и по продолжительности: в одних случаях он кратковременный и ограничивается одним выбросом, в других - растянут на многие сутки и месяцы.

Типы вулканов.

Классификация вулканических извержений затруднена ввиду многообразия этого процесса и многообразия причин, его вызывающих. Основные классификации обусловлены, главным образом, химическим составом магмы (лавы), её температурой, вязкостью, насыщенностью газами.

По характеру извержений и их продуктам деятельность вулканов разделяют на следующие категории:

- эффузивная (надводная и подводная) - с преобладанием жидкой лавы: жидкая лава спокойно изливается на поверхность из кратеров или трещин и, застывая, образует покровы до нескольких сотен квадратных километров;

- эксплозивная (газово-взрывная) - с выделением огромной массы газов и частыми сильными взрывами: магма, приближаясь к поверхности, накаляется и вскипает - происходит взрывное извержение вулкана, при котором из кратера происходит выброс газов, раздробленных горных пород (пирокластических материалов), пепла;

- пирокластовая (смешанная) - с преобладанием твёрдых продуктов извержения, хотя лава и газы здесь тоже выделяются: вязкая лава под невысокой температурой медленно выдавливается на поверхность, образуя вулканический купол; процесс может завершаться взрывами.

В каждой категории извержений вулканов выделяется несколько типов. Типы принято называть по вулкану, извержение которого является образцом для данного типа.

Классификация вулканов по типу извержений условна, так как многие вулканы занимают промежуточное положение между выделенными категориями. Некоторые вулканы со временем меняют тип извержения, главным образом, в связи с изменением состава магмы, переходя из одной категории в другую (например, Везувий). Среди современных извержений на суше преобладают экплозивные, в океане и на океанических островах - эффузивные. Эффузивные наземные извержения проявляются на океанических островах и на побережьях континентов и связаны с основной, базальтовой, магмой.

- Исландский тип. Это типичное трещинное извержение основной лавы. В современной Исландии вулканы размещаются преимущественно в юго-восточной части острова. К востоку от вулканической горы Гекла во время землетрясения в 1783г. образовалась зияющая трещина вулкана Лаки, прослеживающаяся на 24 км. После сильного взрыва из трещины вырвалась масса пепла и шлака, а затем стала извергаться лава. Вдоль трещины возникли 34 больших и 60 маленьких конусов и кратеров. Кратеры наполнились лавой, начавшей растекаться многочисленными потоками. Лава была очень жидкой и растекалась со значительной скоростью. Подобные трещинные извержения наблюдались также на Гавайских островах, в Японии, на Камчатке (например, извержение вулкана Плоский Толбачик в 1975 г.).

- Гавайский тип. Извержения этого типа по характеру и продуктам близки к трещинным, но излияния происходят через широкий трубообразный канал, достаточно спокойно, без взрывов и газовых выбросов. Гавайский тип характеризуется извержениями очень жидкой, высокоподвижной (текучей) базальтовой лавы, формирующей огромные плоские щитовые вулканы. Пирокластический материал практически отсутствует, часто образуются лавовые озёра, которые, фонтанируя на высоту в сотни метров, выбрасывают жидкие куски лавы типа «лепёшек», создающие валы и конусы разбрызгивания. Лавовые потоки небольшой мощности растекаются на десятки километров.

Эффузивные подводные извержения.

Эти извержения являются самыми многочисленными и наименее изученными. Они приурочены к рифовым структурам, отличаются господством базальтовых лав. На дне океана при глубине 2 км и более давление воды столь велико, что взрывов не происходит, а значит, и пирокластического материала практически не возникает. Под давлением воды даже жидкая базальтовая лава далеко не растекается, образует короткие куполообразные тела или узкие и длинные потоки, покрытые с поверхности стекловатой коркой. Отличительной чертой подводных вулканов, находящихся на больших глубинах, является обильное выделение гидротермальных растворов, содержащих высокое количество меди, свинца, цинка и других цветных металлов. Подводные вулканы в области шельфа по характеру извержения приближаются к наземным - исландского или гавайского типа. Наряду с эффузивной здесь наблюдается пирокластовая и эксплозивная вулканическая деятельность.

Пирокластовые извержения характеризуются выбросами как лавы, так твёрдых и газообразных продуктов. Они образуют вулканы центрально-кратерного типа, обладающие конусами правильной формы. Обычно эти конусы состоят из переслаивания лавы и твёрдых продуктов (вулканические бомбы, пепел, песок, пыль и т.д.), в связи с чем их называют слоистыми, или стратовулканами. Примерами таких вулканов могут служить вулканы Италии: Этна - высочайший вулкан Европы (более 3263 м), расположенный на острове Сицилия; Везувий (высотой около 1200 м), расположенный близ Неаполя; Стромболи и Вулкано из группы Липарских островов в Мессинском проливе. К этой же категории относятся многие вулканы Камчатки, Курильских и Японских островов и западной части Кордильерского подвижного пояса. Лавы данных вулканов различны: от основных (базальтовых), андезитобазальтовых, андезитовых до кислых (липаритовых). Среди них условно выделяют несколько типов вулканов.

Стромболианский тип. Характерен для вулкана Стромболи, поднимающегося в Средиземном море до высоты 900 м. Лава этого вулкана главным образом базальтового состава, но более низкотемпературная, чем лава вулканов гавайских островов, поэтому менее подвижная, вязкая и насыщена газами. Извержения происходят ритмично, через определённые короткие промежутки времени - от нескольких минут до часа. Газовые взрывы выбрасывают на относительно небольшую высоту раскалённую лаву, которая выпадает затем на склоны вулкана в виде спирально завитых бомб и шлака (пористые, пузыристые куски лавы). Характерно, что пепла выбрасывается очень мало.

Этнинский (везувианский, плинианский) тип. Одно из своих названий он получил по имени римского учёного Плиния Старшего, погибшего при извержении Везувия в 79 г. н.э., уничтожившего три больших города - Геркуланум, Стабию и Помпеи. Одним из ярчайших примеров таких извержений является вулкан Этна. 110 Для вулканов этнинского типа характерны различные лавы, чаще всего средние андезитовые, андезитобазальтовые, иногда андезитодацитовые и даже липаритовые, обладающие относительно большой вязкостью, малой подвижностью и насыщенностью газами. Извержения таких вулканов нередко происходят внезапно, с большими взрывами, выбрасывающими большое количество лавы, выпа- дающей на склоны вулканической горы и на смежные участки в виде огромного количества вулканического пепла, песка, лапиллей и бомб. Лава, вытекая из кратера, медленно движется в виде отдельных потоков. Скорость движения этих потоков относительно невелика. Длина лавовых потоков тоже небольшая: от 1-2 до 15-30 км. Характерной особенностью ряда вулканов данного типа является наличие побочных кратеров, располагающихся на склонах основного вулкана. К этому же типу относится грандиозный взрыв вулкана Кракатау в 1883 г. в Зондском проливе между островами Суматра и Ява, звук от которого был слышен на расстоянии до 5000 км, а вулканический пепел достиг почти стокилометровой высоты. Извержение сопровождалось возникновением огромных 25-40 м) волн в океане - цунами, от которых в прибрежных районах погибли десятки тысяч человек. На месте группы островов Кракатау образовалась гигантская кальдера.

Эксплозивные извержения характеризуются огромным количеством газа и пара и малым количеством лавы; иногда лава отсутствует. Твёрдые продукты обычно бывают сильно раздроблены, перетёрты и представлены пеплом. Извержения связаны чаще всего с магмой кислого или среднего состава. Магматические очаги, питающие эти вулканы, располагаются на большой глубине, и магма из них не всегда достигает поверхности Земли.

Пелейский тип характеризуется образованием грандиозных раскалённых лавин или «палящих» туч, а также ростом экструзивных куполов чрезвычайно вязкой лавы (обелисков). Своё название этот тип получил от вулкана Мон- Пеле на острове Мартиника в группе Малых Антильских островов, где 8 мая 1902 г. взрывом была уничтожена вершина дремавшего до этого вулкана, и вырвавшаяся из жерла тяжёлая раскалённая туча гигантских размеров почти мгновенно уничтожила город Сен-Пьер со всеми жителями. «Палящая» туча состояла из взвеси в горячем воздухе раскалённых обломков пепла, пемзы, кристаллов, вулканических пород. Обладая высокой плотностью, эта масса, как лавина, с огромной скоростью устремилась вниз по склону вулкана. После извержения из жерла начала выдвигаться экструзивная «игла» вязкой магмы, которая, достигнув высоты 300 м, скоро разрушилась. Извержение такого же типа произошло 30 марта 1956 г. на Камчатке, где грандиозным взрывом была уничтожена вершина вулкана Безымянного. Пепловая туча поднялась на высоту 40 км, а по склонам вулкана сошли раскалённые лавины, оставив после себя плащи пепла и пемзовые лапилли, которые, растопив обильные снега, дали начало мощным грязевым потокам. Высокая подвижность «палящих» туч достигается за счёт выделения газов из раскалённых частиц, которые поддерживаются давлением газа, подобно кораблю на воздушной подушке. Нередко эксплозивные извержения происходят в мелководных условиях. Тогда их отличает образование огромного количества пара, возникающего от соприкосновения горячей магмы с водой. Такие извержения называют гидроэксплозивными.

3. Причины возникновения и характеристики ветра. Ветры общей циркуляции атмосферы. Местные ветры

Движение воздушных масс в атмосфере обусловлено перепадом давления, причиной которого является неравномерное распределение солнечной энергии. Уже при разнице давления в 25 мм рт. ст. начинается перемещение воздуха.

Главные формы движения воздушных масс - это ветер и воздушные потоки.

Ветер - движение воздуха преимущественно в горизонтальном направлении из области высоких давлений в область низких под действием гравитационных сил. Его скорость пропорциональна величине градиента давления. Сила и направление ветра могут меняться за счёт трения, вихревых движений, вращения Земли и т.д.

Воздушные потоки - это вертикальные перемещения воздуха: подъём тёплого и влажного и нисходящий поток холодного и сухого

Скорость (сила) ветра измеряется по 17-балльной шкале.

Ветер - один из важнейших экзогенных факторов, преобразующих рельеф Земли и формирующих специфические отложения. Наиболее ярко эта деятельность проявляется в пустынях, занимающих около 20% поверхности континентов, где сильные ветры сочетаются с малым количеством выпадающих атмосферных осадков (годовое количество не превышает 100-200 мм/год); резким колебанием температуры, иногда достигающим 50 С и выше, что способствует интенсивным процессам выветривания; отсутствием или разрежённостью растительного покрова.

Ветры, наблюдающиеся над земной поверхностью, разделяют на три группы: местные ветры, вызванные местными условиями (температурой, особенностями рельефа); ветры циклонов и антициклонов;постоянные ветры, являются частью общей циркуляции атмосферы.

Общую циркуляцию атмосферы образуют крупнейшие воздушные потоки планетарного масштаба, захватывающие всю тропосферу и нижнюю стратосферу (примерно до 20 км) и характеризуются относительной устойчивостью. В тропосфере к ним относятся пассаты, западные ветры умеренных широт и восточные ветры приполярных областей, муссоны. Причиной этих планетарных перемещений воздуха разница давления.

Над экватором формируется пояс пониженного давления из-за того, что здесь воздух теплый течение года и оно, преимущественно, поднимается вверх (доминирует восходящее движение воздуха). В верхних слоях тропосферы оно охлаждается и растекается в направлении высоких широт. Сила Кориолиса, отклоняя воздушные потоки, идущие в верхней тропосфере от экватора, придает им в 30-х широтах западного направления, заставляя двигаться только вдоль параллелей. Поэтому это охлажденный воздух подвергается здесь нисходящего движения, вызывая высокое давление (хотя у поверхности температуры воздуха даже выше, чем на экваторе). Эти субтропические пояса высокого давления служат основными «ветророзделами» на Земле. От них объемы воздуха нижнего слоя тропосферы направляются как к экватору, так и в сторону умеренных широт.

Ветры, характеризующиеся устойчивостью направления и скорости, в течение всего года дуют от поясов высокого давления (25-35 ° с. И ю. Ш.) До экватора называются пассатами. Вследствие вращения Земли вокруг своей оси они отклоняются от предыдущего направления, в Северном полушарии они дуют с северо-востока на юго-запад, а в Южной - с юго-востока на Северо-Запад. Ветры, дующие от субтропических поясов высокого давления в направлении полюсов, отклоняясь вправо или влево в зависимости от полушария, меняют свое направление на западное. Поэтому в умеренных широтах преобладают западные ветры, хотя они и не такие стали, как пассаты. Из областей высокого давления полярных широт в направлении умеренных широт со сравнительно низким давлением также дуют постоянные ветры. Испытывая действия силы вращения, в Северном полушарии они северо-восточными, а в Южном - юго-восточными.

В умеренных широтах, где происходит встреча теплых воздушных масс со стороны тропиков и холодных - из полярных областей, постоянно возникают фронтальные циклоны и антициклоны, в которых и осуществляется перенос воздуха с запада на восток.

Местные ветры -- ветры, отличающиеся какими-либо особенностями от главного характера общей циркуляции атмосферы, но, как и постоянные ветры, закономерно повторяющиеся и оказывающие заметное влияние на режим погоды в ограниченной части ландшафта или акватории.

К местным ветрам относятся бриз, меняющий своё направление дважды в сутки, горно-долинные ветры, бора, фён, суховей, самум и многие другие.

Возникновение местных ветров связано главным образом с разностью температурных условий над крупными водоемами (бризы) или горами, их простиранием относительно общих циркуляционных потоков и расположением горных долин (фен, бора, горно-долинные), а также с изменением общей циркуляции атмосферы местными условиями (самум, сирокко, хамсин). Некоторые из них по существу являются воздушными течениями общей циркуляции атмосферы, но в определённом районе они обладают особыми свойствами, и потому их относят к местным ветрам и дают им собственные названия.

Например, только на Байкале вследствие разницы прогревания воды и суши и сложного расположения крутосклонных хребтов с глубокими долинами различают не менее 5 местных ветров: баргузин -- теплый северо-восточный, горный -- северо-западный ветер, вызывающий мощные штормы, сарма -- внезапный западный ветер, достигающий ураганной силы до 80 м/с, долинные -- юго-западный култук и юго-восточный шелоник.

вулканический извержение ветер горный

Список литературы

1. Озерянская В.В., Месхи Б.Ч., Свирская С.Н., Лазуренко Р.Р. Общая геология в курсах наук об окружающей среде. - Ростов н/Д: Изд. центр ДГТУ, 2012.

2. Мельничук В.С., Арабаджи М.С. Общая геология. - М.: Недра, 1989.

3. Короновский Н.В., Якушова А.Ф. Основы геологии. - М.: Высшая школа, 1991.

4. Филиппов Е.М. Вселенная, Земля, жизнь. - Киев: Наукова думка, 1983.

Размещено на Allbest.ur