Ingineria geologiei ca ramură a geologiei generale.

Geologie - este o știință complexă a Pământului, a structurii sale, compoziției, istoriei dezvoltării, precum și a proceselor care au loc în aer, apă și cochilii de piatră. Obiectul principal de studiu al geologiei este învelișul solid exterior al Pământului - litosferă(crusta terestră): compoziția sa, structura, procesele care au loc în ea și istoria dezvoltării, precum și modelele de distribuție și condițiile de formare a mineralelor, inclusiv diferite materiale de construcție.

Studiul diferitelor roci care alcătuiesc scoarța terestră ne oferă numeroase dovezi că aceasta este în continuă schimbare în procesul dezvoltării sale. Prin urmare, opiniile geologice științifice despre originea Pământului și dezvoltarea vieții pe acesta au jucat un rol important în triumful explicației materialiste a tuturor fenomenelor naturale.

Cunoștințele geologice sunt utilizate pe scară largă în practica diferitelor ramuri ale economiei naționale. Cunoștințele ajută la găsirea minereurilor, petrolului, cărbunelui, gazului, tot felul de materiale de construcție și alte minerale. Doar bazându-se pe cunoștințele de geologie, este posibilă ridicarea diferitelor structuri inginerești (clădiri, poduri, drumuri, baraje, tuneluri, structuri defensive etc.) și să le facă suficient de stabile și durabile cu cea mai mică cheltuială de fonduri, forță de muncă și timp. .

Odată cu dezvoltarea forțelor productive și aprofundarea cunoștințelor științifice despre lumea înconjurătoare, s-a dezvoltat și geologia. Dar pe măsură ce s-a dezvoltat, anumite ramuri ale geologiei au fost separate în științe independente. Astfel formate: cristalografie, mineralogie, petrografie, geologie dinamică și istorică, hidrogeologie, geomorfologie, geologie cuaternară, geologie inginerească, știința solului etc.

Una dintre cele mai vechi ramuri ale științelor geologice, care s-a dezvoltat în legătură cu extracția și utilizarea mineralelor, a fost mineralogie- știința mineralelor, compoziția lor, proprietățile fizice și procesele de formare.

Cristalografie- știința cristalelor, forma lor externă și structura internă. Cristalografia studiază atât corpurile minerale naturale, cât și diverse materiale artificiale. Starea cristalină a materiei este foarte importantă de luat în considerare în tehnologia materialelor de construcție.

Petrografie- știința rocilor din scoarța terestră, formată de obicei din mai multe minerale. Petrografia studiază originea, compoziția și proprietățile, condițiile de apariție și distribuția geografică a rocilor.

geologie dinamică- știința proceselor care au loc în scoarța terestră și pe suprafața acesteia și de transformare a acesteia (mișcarea scoarței terestre, vulcanismul, cutremure, distrugerea rocilor, transferul și depunerea produselor de distrugere).

geologie istorică- studiază istoria dezvoltării scoarţei terestre şi a organismelor vegetale şi animale care l-au locuit, precum şi formarea succesivă în timp a rocilor care alcătuiesc scoarţa terestră.

O ramură specială a geologiei este angajată în studiul resturilor fosile ale organismelor vegetale și animale care au existat în perioadele geologice trecute și fac posibilă stabilirea vârstei relative a rocilor. paleontologie.

hidrogeologie- știința apelor subterane, formarea, apariția, mișcarea, proprietățile și condițiile lor care determină utilizarea acesteia în economia națională, precum și influența acestora asupra stabilității structurilor inginerești, inclusiv a drumurilor etc.

De o importanță deosebită pentru construcția drumurilor este Geologie cuaternară, a cărui sarcină este să studieze zăcămintele din ultima perioadă cuaternară, continuând până în prezent.

Creșterea continuă a economiei și culturii naționale din țara noastră a dus la dezvoltarea de noi discipline geologice - geologia ingineriei, știința solului, permafrost etc.

Inginerie geologie studiază starea actuală și dinamica straturilor de suprafață ale scoarței terestre în legătură cu activitățile de inginerie umană. Sarcina acestuia este de a lua în considerare acele fenomene și procese geologice (alunecări de teren, alunecări de teren, givră, carstică etc.) care determină condițiile de construire a structurilor inginerești (poduri, clădiri, drumuri, baraje etc.) și natura măsurilor care asigura stabilitatea maselor naturale de pământ .

Știința terenului este o disciplină geologică relativ tânără și studiază originea, compoziția, structura și proprietățile oricăror roci din straturile de suprafață ale scoarței terestre pentru a le înțelege ca obiect al activității de inginerie umană. Știința solului este legată organic de geologia ingineriei și folosește pe scară largă metodele geologice pentru studiul rocilor (solurilor). În studiul solurilor, sunt utilizate pe scară largă metodele științei solului, chimia fizică și coloidală, mecanica structurală și mecanica corpurilor dispersate.

1.2. Rolul oamenilor de știință autohtoni în dezvoltarea geologiei inginerești.

Necesitatea implicării geologilor în construcții a apărut la mijlocul secolului al XIX-lea, când construcția de drumuri, poduri, tuneluri, diferite clădiri și structuri industriale și civile a fost larg dezvoltată în țările avansate din Europa și America. Experiența a arătat că fără studii inginerești și geologice și, uneori, studii speciale, este imposibil să se asigure fiabilitatea construcției și funcționarea eficientă și fără probleme a structurilor care devin din ce în ce mai complexe și mai costisitoare.

În Rusia, cercetarea geologică a fost efectuată inițial în timpul construcției căilor ferate, multe dintre acestea traversând zone cu o structură geologică complexă și dezvoltarea proceselor geologice periculoase pentru structuri. De exemplu, studii geologice majore au fost efectuate în timpul construcției căii ferate prin Lanțul Caucaz, Calea Ferată Siberiană, Drumul Trans-Caspic și alte structuri. În sondaje au fost implicați cei mai importanți geologi: A.L. Karpinsky (1847-1936), D.L. Ivanov, L.V. Mushketov, A.P. Pavlov (1854-1929), V.A. Obruchev (1863-1956) și mulți alții. Mai târziu, nevoia de studii geologice a început să se facă simțită și în alte tipuri de construcții.

La începutul secolului trecut, cercetările geologice pentru construcții hidrotehnice, de transport, industriale, civile, agricole și alte tipuri de construcții au căpătat o amploare largă. De la sfârșitul anilor 1920, aceste lucrări au fost numite inginerie-geologice. În 1932, la Institutul Geologic din Moscova a fost înființat primul departament de geologie inginerească din lume, condus de F.P. Savarinsky (1881-1946). De la începutul anilor 1930 au fost publicate manuale metodice, instrucțiuni și manuale de cercetare inginerească-geologică (I.V. Popov și alții). În 1937, un manual de F.P. Savarinsky „Geologia inginerească”.

Geologie - știința compoziției, structurii și modelelor de dezvoltare a Pământului, a altor planete ale sistemului solar și a sateliților lor naturali.

Istoria geologiei

Studiul materialelor fizice (mineralele) pământului datează cel puțin din Grecia antică, când Teofrast (372-287 î.Hr.) a scris Peri Lithon (Despre pietre). În perioada romană, Pliniu cel Bătrân a descris în detaliu multe minerale și metale și utilizările lor practice și a identificat corect originea chihlimbarului.

Unii savanți moderni, precum Fielding H. Garrison, cred că geologia modernă a început în lumea islamică medievală. Al-Biruni (973-1048 d.Hr.) a fost unul dintre primii geologi musulmani ale căror scrieri conțin o descriere timpurie a geologiei Indiei. El a presupus că subcontinentul indian a fost cândva o mare. Savantul islamic Ibn Sina (Avicenna, 981-1037) a oferit o explicație detaliată a formării munților, a originii cutremurelor și a altor subiecte care sunt centrale pentru geologia modernă și care oferă fundația necesară pentru dezvoltarea ulterioară a științei. În China, enciclopedistul Shen Kuo (1031-1095) a formulat o ipoteză despre formarea pământului: pe baza observațiilor de scoici fosile de animale într-un strat geologic din munții la sute de kilometri de ocean, a ajuns la concluzia că pământul era formată ca urmare a eroziunii montane și a depunerilor de mâl.

Niels Stensen (1638-1686) este creditat cu trei principii definitorii ale stratigrafiei: principiul suprapunerii (engleză), principiul orizontalității primare a straturilor (engleză) și principiul secvenței de formare a corpurilor geologice (engleză).

Cuvântul „geologie” a fost folosit pentru prima dată de Ulisse Aldrovandi în 1603, apoi de Jean André Deluc în 1778 și introdus ca termen fix de Horace Benedict de Saussure în 1779. Cuvântul provine din greacă ?? care înseamnă „Pământ” și ????? care înseamnă „învățătură”. Cu toate acestea, potrivit unei alte surse, cuvântul „Geologie” a fost folosit pentru prima dată de preotul și omul de știință norvegian Mikkel Pedersøn Escholt (1600-1699). Esholt a folosit pentru prima dată termenul în cartea sa intitulată Geologica Norvegica (1657).

Din punct de vedere istoric, a fost folosit și termenul de geognozie (sau geognostică). Acest nume pentru știința mineralelor, minereurilor și rocilor a fost propus de geologii germani G. Füchsel (în 1761) și A. G. Werner (în 1780). Autorii termenului au desemnat prin ei ariile practice ale geologiei care studiau obiecte care puteau fi observate la suprafata, spre deosebire de geologia de atunci pur teoretica, care se ocupa de originea si istoria Pamantului, scoarta si structura sa interna. Termenul a fost folosit în literatura de specialitate în secolul al XVIII-lea și începutul secolului al XIX-lea, dar a început să cadă în nefolosire în a doua jumătate a secolului al XIX-lea. În Rusia, termenul a fost păstrat până la sfârșitul secolului al XIX-lea în titlurile titlului și gradul academic „Doctor în Mineralogie și Geognozie” și „Profesor de Mineralogie și Geognozie”.

William Smith (1769-1839) a desenat unele dintre primele hărți geologice și a început procesul de ordonare a straturilor de roci studiind fosilele pe care le conțineau.

James Hutton este adesea considerat primul geolog modern. În 1785, a prezentat Societății Regale din Edinburgh o lucrare intitulată Teoria Pământului. În acest articol, el și-a explicat teoria conform căreia Pământul trebuie să fie mult mai vechi decât se credea anterior, pentru a oferi suficient timp pentru ca munții să se erodeze și pentru ca sedimentele să formeze noi roci pe fundul mării, care, la rândul lor, au fost ridicate. a deveni uscat. În 1795, Hutton a publicat o lucrare în două volume care descrie aceste idei (Vol. 1, Vol. 2).

Adepții lui Hutton erau cunoscuți ca plutoniști, datorită faptului că credeau că unele roci s-au format ca urmare a activității vulcanice și sunt rezultatul depunerii de lave dintr-un vulcan, spre deosebire de neptunistii, conduși de Abraham Werner, care credea că toate rocile s-au așezat dintr-un ocean mare, al cărui nivel a scăzut treptat în timp.

Charles Lyell a publicat pentru prima dată celebra sa carte Fundamentals of Geology în 1830. Cartea, care a influențat ideile lui Charles Darwin, a contribuit cu succes la răspândirea actualismului. Această teorie susține că procesele geologice lente au avut loc de-a lungul istoriei Pământului și se întâmplă și astăzi, spre deosebire de catastrofism, teoria conform căreia trăsăturile Pământului se formează într-un eveniment catastrofal și rămân neschimbate ulterior. Deși Hutton credea în actualism, ideea nu a fost larg acceptată la acea vreme.

În cea mai mare parte a secolului al XIX-lea, geologia s-a învârtit în jurul întrebării vârstei exacte a pământului. Estimările au variat de la 100.000 la câteva miliarde de ani. La începutul secolului al XX-lea, datarea radiometrică a făcut posibilă determinarea vârstei Pământului, o estimare de două miliarde de ani. Realizarea acestui interval vast de timp a deschis ușa către noi teorii despre procesele care au modelat planeta.

Cea mai semnificativă realizare a geologiei în secolul al XX-lea a fost dezvoltarea teoriei tectonicii plăcilor în 1960 și rafinarea epocii planetei. Teoria tectonicii plăcilor a apărut din două observații geologice separate: răspândirea fundului mării și deriva continentală. Teoria a revoluționat științele pământului. În prezent, se știe că vârsta Pământului este de aproximativ 4,5 miliarde de ani.

Pentru a trezi interesul pentru geologie, Națiunile Unite au proclamat 2008 „Anul Internațional al Planetei Pământ”.

Ramuri ale geologiei

În procesul de dezvoltare și aprofundare a specializării în geologie s-au format o serie de direcții (secții) științifice.

Secțiunile de geologie sunt enumerate mai jos.

• Geologia minerală studiază tipurile de zăcăminte, metodele de prospectare și explorare a acestora.
• Hidrogeologia este o ramură a geologiei care studiază apele subterane.
• Geologia ingineriei – ramură a geologiei care studiază interacțiunile
• mediul geologic și structurile inginerești.
• Geochimia este o ramură a geologiei care studiază compoziția chimică a Pământului, procese care concentrează și dispersează elemente chimice în diferite sfere ale Pământului.
• Geofizica este o ramură a geologiei care studiază proprietățile fizice ale Pământului, care include și un set de metode de explorare: gravitaționale, seismice, magnetice, electrice, diverse modificări etc.
• Următoarele ramuri ale geologiei se ocupă cu studiul sistemului solar: cosmochimia, cosmologia, geologia spațială și planetologia.
• Mineralogia este o ramură a geologiei care studiază mineralele, întrebările legate de geneza lor și calificările. Studiul rocilor formate în procesele asociate cu atmosfera, biosfera și hidrosfera Pământului este implicat în litologie. Aceste roci nu se numesc exact roci sedimentare. Rocile de permafrost dobândesc o serie de proprietăți și caracteristici caracteristice, care sunt studiate de geocriologie.
• Petrografia este o ramură a geologiei care studiază rocile magmatice și metamorfice în principal din punct de vedere descriptiv - geneza, compoziția, caracteristicile texturale și structurale ale acestora, precum și clasificarea.
• Petrologia este o ramură a geologiei care studiază geneza și condițiile de origine a rocilor magmatice și metamorfice.
• Litologia (Petrografia rocilor sedimentare) este o ramură a geologiei care studiază rocile sedimentare.
• Geobarotermometria este o știință care studiază un set de metode pentru determinarea presiunii și a temperaturilor de formare a mineralelor și rocilor.
• Geologia structurală este o ramură a geologiei care studiază perturbațiile din scoarța terestră.
• Geologia microstructurală este o ramură a geologiei care studiază deformarea rocilor la micronivel, la scara granulelor de minerale și agregate.
• Geodinamica este o știință care studiază procesele de cea mai mare scară planetară ca urmare a evoluției Pământului. Studiază relația proceselor din miez, manta și scoarța terestră.
• Tectonica este o ramură a geologiei care studiază mișcarea scoarței terestre.
• Geologia istorică este o ramură a geologiei care studiază datele despre succesiunea evenimentelor majore din istoria Pământului. Toate științele geologice, într-o măsură sau alta, sunt de natură istorică, ele consideră formațiunile existente sub aspect istoric și se ocupă în primul rând de clarificarea istoriei formării structurilor moderne. Istoria Pământului este împărțită în două etape majore - eoni, în funcție de aspectul organismelor cu părți solide, lăsând urme în rocile sedimentare și permițând, conform paleontologiei, să se determine vârsta geologică relativă. Odată cu apariția fosilelor pe Pământ, a început Fanerozoicul - timpul vieții deschise, iar înainte de aceasta a fost Criptotoza sau Precambrianul - timpul vieții ascunse. Geologia precambriană se remarcă ca disciplină specială, deoarece se ocupă cu studiul unor complexe specifice, adesea puternic și repetat metamorfozate și dispune de metode de cercetare speciale.
• Paleontologia studiază formele antice de viață și se ocupă cu descrierea resturilor fosile, precum și cu urmele activității vitale a organismelor.
• Stratigrafia este știința determinării vârstei geologice relative a rocilor sedimentare, a diviziunii straturilor de roci și a corelației diferitelor formațiuni geologice. Una dintre principalele surse de date pentru stratigrafie sunt definițiile paleontologice.
• Geocronologia este o ramură a geologiei care determină vârsta rocilor și a mineralelor.
• Geocriologia este o ramură a geologiei care studiază rocile de permafrost.
• Seismologia este o ramură a geologiei care studiază procesele geologice în timpul cutremurelor, zonarea seismică.
• Vulcanologia este ramura a geologiei care studiază

Principii de bază ale geologiei

Geologia este o știință istorică, iar sarcina sa cea mai importantă este de a determina succesiunea evenimentelor geologice. Pentru a îndeplini această sarcină, au fost dezvoltate încă din cele mai vechi timpuri o serie de semne simple și intuitive ale relațiilor temporale ale rocilor.

Relațiile intruzive sunt reprezentate de contactele dintre rocile intruzive și straturile care le înconjoară. Descoperirea semnelor unor astfel de relații (zone de întărire, diguri etc.) indică fără echivoc că intruziunea s-a format mai târziu decât rocile gazdă.

Relațiile sexuale vă permit, de asemenea, să determinați vârsta relativă. Dacă o greșeală rupe pietre, atunci s-a format mai târziu decât ei.

1. SECȚIUNI DE GEOLOGIE GENERALĂ. Geologia minerală studiază tipurile de zăcăminte, metodele de prospectare și explorare a acestora. Hidrogeologia este o ramură a geologiei care studiază apele subterane. Geologia ingineriei este o ramură a geologiei care studiază interacțiunile dintre mediul geologic și structurile inginerești. Geochimia este o ramură a geologiei care studiază compoziția chimică a Pământului, procese care concentrează și dispersează elemente chimice în diferite sfere ale Pământului. Geofizica este o ramură a geologiei care studiază proprietățile fizice ale Pământului, care include și un set de metode de explorare: gravitaționale, seismice, magnetice, electrice, diverse modificări etc. Studiul sistemului solar se realizează prin următoarele secțiuni de geologie: cosmochimie, cosmologie, geologie spațială și planetologie. Mineralogia este o ramură a geologiei care studiază mineralele, întrebările legate de geneza lor și calificările. Studiul rocilor formate în procesele asociate cu atmosfera, biosfera și hidrosfera Pământului este implicat în litologie. Aceste roci nu se numesc exact roci sedimentare. Rocile de permafrost dobândesc o serie de proprietăți și caracteristici caracteristice, care sunt studiate de geocriologie. Litologia este ramura a geologiei care studiază formarea rocilor sedimentare. Petrologia este o ramură a geologiei care studiază originea rocilor. Petrografia este o ramură a geologiei care studiază originea rocilor formate la temperaturi și presiuni ridicate. Geobarotermometria este o știință care studiază un set de metode pentru determinarea presiunii și a temperaturilor de formare a mineralelor și rocilor. Pământul este o planetă „vie”, în schimbare activă. În ea au loc mișcări, care diferă ca scară cu multe ordine de mărime. Geologia structurală este o ramură a geologiei care studiază perturbațiile din scoarța terestră. Geologia microstructurală este o ramură a geologiei care studiază deformarea rocilor la micronivel, la scara granulelor de minerale și agregate. Geodinamica este o știință care studiază procesele de cea mai mare scară planetară ca urmare a evoluției Pământului. Studiază relația proceselor din miez, manta și scoarța terestră. Tectonica este o ramură a geologiei care studiază mișcarea scoarței terestre. Geologia istorică este o ramură a geologiei care studiază datele despre succesiunea evenimentelor majore din istoria Pământului. Toate științele geologice, într-o măsură sau alta, sunt de natură istorică, ele consideră formațiunile existente sub aspect istoric și se ocupă în primul rând de clarificarea istoriei formării structurilor moderne. Istoria Pământului este împărțită în două etape majore - eoni, în funcție de aspectul organismelor cu părți solide, lăsând urme în rocile sedimentare și permițând, conform paleontologiei, să se determine vârsta geologică relativă. Odată cu apariția fosilelor pe Pământ, a început Fanerozoicul - timpul vieții deschise, iar înainte de aceasta a fost Criptotoza sau Precambrianul - timpul vieții ascunse. Geologia precambriană se remarcă ca disciplină specială, deoarece se ocupă cu studiul unor complexe specifice, adesea puternic și repetat metamorfozate și dispune de metode de cercetare speciale. Paleontologia studiază formele antice de viață și se ocupă cu descrierea resturilor fosile, precum și cu urmele activității vitale a organismelor. Stratigrafia este știința determinării vârstei geologice relative a rocilor sedimentare, a diviziunii straturilor de roci și a corelației diferitelor formațiuni geologice. Una dintre principalele surse de date pentru stratigrafie sunt definițiile paleontologice. Geocronologia este o ramură a geologiei care determină vârsta rocilor și a mineralelor. 2. LOCUL DE GEOLOGIE INGINERIE ŞI RELAŢII CU ALTE SUBIECTE. În dezvoltarea sa, geologia s-a bazat și se bazează pe diverse științe ale naturii, iar pe măsură ce materialele faptice se acumulează, ea însăși a devenit strămoșul unor științe ale naturii, care nu mai sunt considerate științe geologice. Astfel, în chestiunile legate de structura și schimbarea materiei, studiul proprietăților și legile ei de mișcare, geologia este strâns legată de fizică și chimie și folosește pe scară largă metodele de bază ale acestor științe. O expresie vie a acestei conexiuni este apariția geofizicii și geochimiei. Geofizica combină un complex de științe care iau în considerare proprietățile fizice ale Pământului și procesele fizice care au loc pe acesta. Geochimia studiază compoziția chimică a Pământului și legile de distribuție, distribuție, combinare și migrare a elementelor chimice din scoarța terestră. Geologia modernă nu se poate descurca fără aplicarea metodelor și concluziilor acestor științe, dar dezvoltarea lor a fost posibilă și numai pe o bază geologică solidă. O legătură la fel de strânsă unește geologia cu științe precum geodezia, care studiază dimensiunea și forma Pământului, sau geografia fizică, care acoperă o gamă largă de condiții naturale care determină mediul geografic (relief, climă, soluri etc.). În problemele legate de originea și dezvoltarea vieții pe Pământ, geologia este strâns legată de științele biologice și, pentru a clarifica problema originii Pământului, relația acestuia cu alte corpuri cerești și poziția sa în Univers, nu poate. se face fără concluziile astronomiei și realizările astronauticii. În consecință, întregul domeniu vast al științelor naturale este strâns legat de geologia. Acest lucru este resimțit mai ales în epoca noastră, când unitatea naturii din jurul nostru, interconectarea tuturor proceselor și fenomenelor naturale devin din ce în ce mai evidente. În același timp, specializarea domeniilor individuale ale științelor naturale crește în fiecare an, iar o persoană nu este capabilă să acopere în detaliu toate realizările și metodele diferitelor domenii ale științei, care se acumulează continuu în procesul de creativitate științifică și propuse prin practică. Acest lucru este pe deplin aplicabil și în geologie. Geologia, pe de o parte, este o singură știință a Pământului, pe de altă parte, este o serie de științe care se împletesc reciproc și strâns legate între ele, studiind diferite aspecte și rezultate ale procesului de dezvoltare și formare a Pământului, dar urmărind scopuri diferite și folosind metode diferite. În prezent, între ramurile geologiei se disting de obicei discipline științifice, care studiază în principal: 1) compoziția materială a scoarței terestre; 2) procese geologice; 3) manifestări ale vieții organice și istoria dezvoltării acesteia pe Pământ pe baza rămășițelor organismelor dispărute și a urmelor activității lor vitale; 4) succesiunea istorică a proceselor geologice. Din punct de vedere istoric, științele geologice care se ocupă de studiul problemelor practice s-au remarcat într-o grupă specială, deși prin conținut sunt strâns legate de „geologia teoretică”, iar aceasta din urmă, la rândul ei, se ocupă de rezolvarea celor mai importante probleme practice. . O grupă specială de discipline geologice este alcătuită din științe metodologice și geologice și economice care studiază metodele de cercetare utilizate în diverse ramuri ale geologiei, precum și metodele pentru soluționarea cât mai eficientă și economică cu ajutorul geologiei diverselor solicitări ale economiei naționale. legate de căutarea, extragerea și utilizarea materiilor prime miniere și construcția diverselor structuri. În cele din urmă, cel mai recent, „geologia marină” a apărut ca o ramură independentă - o știință care studiază compoziția, structura, mineralele și istoria formării fundului mărilor și oceanelor, folosind metode de cercetare specifice în condiții care diferă puternic. din cele subaeriene. Printre disciplinele geologice care studiază cu precădere compoziția materială a scoarței terestre se numără: mineralogia, cristalografia, petrografia, petrolologia și litologia. Mineralogia este știința mineralelor (compuși chimici naturali), care studiază compoziția și forma acestora, proprietățile fizice, condițiile de formare și schimbarea interconexiunii. Studiul structurii cristaline a mineralelor, proprietățile fizice ale unei substanțe cristaline, interacțiunea dintre cristale și mediul lor gazdă, precum și procesele care au loc într-un mediu cristalin, se realizează prin cristalografie - o știință care se învecinează cu geologia și fizica. . Petrografia, petrolologia și litologia sunt științe ale rocilor, luând în considerare din diferite puncte de vedere structura și compoziția acestora, modelele de formare, formele de apariție și distribuție. Complexul de științe care studiază procesele geologice este unit de geologia dinamică, care are în vedere procesele care provoacă modificări în scoarța terestră, formează relieful suprafeței terestre și determină dezvoltarea pământului în ansamblu. O mare varietate de obiecte de cercetare au condus la separarea unor astfel de științe independente de geologia dinamică precum vulcanologia, seismologia și geotectonica. Vulcanologia studiază procesele erupțiilor vulcanice, structura, dezvoltarea și cauzele formării vulcanilor și compoziția produselor pe care le emit. Seismologia este știința condițiilor geologice pentru apariția și manifestarea cutremurelor. Geotectonica (tectonica) este o știință care studiază mișcările și deformațiile scoarței terestre și caracteristicile structurii acesteia rezultate din aceste mișcări și deformații. Secțiunea de geotectonică care ia în considerare natura și modelele de plasare și combinație a diferitelor roci din scoarța terestră, care determină structura acesteia, se numește geologie structurală. Este adesea privită ca o disciplină geologică independentă. Științele care studiază procesele geologice externe (exogene) care au loc în părțile de suprafață ale scoarței terestre ca urmare a interacțiunii cu atmosfera, hidrosfera și biosfera sunt direct legate de rezolvarea problemelor care afectează viața socială și, prin urmare, determină mediul geografic. Prin urmare, ele sunt denumite geografie fizică, deși sunt indisolubil legate de geologia dinamică. Aceste științe includ: 1) geomorfologia - știința formării și dezvoltării formelor de relief; 2) hidrologia terestră, care studiază spațiile de apă (râuri, lacuri, mlaștini, ape subterane, strat de zăpadă, ghețari etc.) de pe Pământ, adică o gamă largă de probleme acoperite și de glaciologie - știința ghețarilor și limnologia - știința lacuri; 3) climatologia, etc. Științele care studiază dezvoltarea naturii vii în timpul geologic includ paleontologia - o știință care este la fel de biologică ca și geologică. Apariția și dezvoltarea acestei științe este strâns legată de geologia, iar semnificația ei pentru dezvoltarea geologiei este enormă. Paleontologia, bazată pe studiul rămășițelor animalelor și plantelor dispărute, stabilește vârsta relativă a rocilor și face posibilă compararea straturilor eterogene de formațiuni sedimentare care au apărut simultan. Cronologia geologică și periodizarea istoriei geologice se bazează pe datele acestei științe. De asemenea, este de mare importanță pentru elucidarea condițiilor fizice și geografice ale epocilor geologice trecute. Secvența istorică a proceselor geologice este studiată de geologia istorică. Aceasta este o înregistrare geologică care reproduce întreaga istorie complexă și diversă a dezvoltării suprafeței pământului, manifestări de construcție a munților, vulcanism, avansuri și retrageri ale mării, modificări ale condițiilor fizice și geografice etc. Una dintre secțiunile principale ale geologia istorică - stratigrafia - are în vedere succesiunea de stratificare a rocilor sedimentare stratificate și stabilește vârsta acestora în funcție de paleontologie, și, mai nou, de geofizică. Celelalte secțiuni ale sale - doctrina faciesului și paleogeografia - au ca scop identificarea condițiilor fizice și geografice ale trecutului îndepărtat și recrearea naturii suprafeței pământului în diferite perioade geologice. Cele mai importante dintre științele geologice care se ocupă cu studiul problemelor practice includ: doctrina mineralelor, hidrogeologia, geologia ingineriei. Doctrina mineralelor este cea mai veche ramură a cunoștințelor geologice, care este pe bună dreptate considerată strămoșul geologiei moderne. Studiază toate formațiunile minerale naturale care pot fi fie folosite direct de oameni, fie servi ca obiect pentru extracția metalelor, mineralelor și elementelor chimice necesare economiei naționale. Varietatea mineralelor și importanța lor enormă, dar departe de a fi egală, a condus la separarea multor secțiuni ale științei în cauză în discipline independente, cum ar fi teoria minereului și teoria zăcămintelor neminerale. Ulterior, a apărut geologia cărbunelui, geologia petrolului, geologia elementelor radioactive etc.. În cele din urmă, o nouă ramură importantă a științei mineralelor este metalogenia. GEOSFERE ȘI PROCESE DE INTERACȚIUNEA LOR. Structura internă a Pământului a fost întotdeauna de interes pentru omenire și a servit drept subiect de cercetare de către mulți oameni de știință din cele mai vechi timpuri până în zilele noastre. În ciuda acestui fapt, există încă foarte puține date fiabile despre structura internă a Pământului. Studiul și cunoașterea precisă a structurii Pământului este de mare importanță științifică și practică. Corpul Pământului are o structură concentrică și este format dintr-un miez și un număr de învelișuri, a căror densitate crește brusc de la suprafața Pământului până la centrul său. Învelișurile concentrice care alcătuiesc Pământul se numesc geosfere. Geosfera exterioară a Pământului este atmosfera, care este o înveliș de aer, a cărei grosime este aproximativ egală cu 20.000 km. Atmosfera, ținând cont de compoziția sa în schimbare, este împărțită în trei învelișuri: troposfera, stratosfera și ionosfera. Troposfera - stratul de suprafață al atmosferei, a cărui grosime la latitudinile mijlocii este de 10-12 km. Troposfera conține aproape 9/10 din masa totală a gazelor care formează atmosfera și aproape toți vaporii de apă. Pe măsură ce altitudinea crește (îndepărtându-se de suprafața Pământului), temperatura scade brusc. La o altitudine de 10-12 km, temperatura medie este de minus 55 ° C. În acest strat se formează nori și se concentrează mișcările termice ale aerului, incluzând și toate procesele geologice care au loc deasupra suprafeței terestre (de exemplu, transportul de substanțe în timpul vulcanic). erupții, eoliene și alte procese). Stratosfera este stratul care urmează troposferei, atingând 80-90 km înălțime. Datorită prezenței ozonului în stratosferă, se detectează o creștere a temperaturii până la plus 50 °C în straturi la o înălțime de 30-55 km. La o altitudine de 80-90 km, temperatura scade din nou la minus 60-90 ° C. Ionosfera este partea cea mai sus și cea mai îndepărtată a atmosferei de suprafața Pământului. La o altitudine de 20 de mii de km, trece treptat în spațiul interplanetar. Instrumentele instalate pe sateliții artificiali Pământului au arătat că densitatea straturilor superioare ale atmosferei este de 5 până la 10 ori mai mare decât se credea anterior. Sateliții au înregistrat o creștere a temperaturii în stratul ionosferic la o altitudine de 225 km. Hidrosfera - este învelișul de apă al Pământului. Include toate apele naturale ale mărilor și oceanelor, râurilor, lacurilor, precum și gheața continentală din Arctica și Antarctica. Apa subterană este, de asemenea, strâns legată de apele hidrosferei. Spre deosebire de alte geosfere, hidrosfera nu formează o înveliș continuă a Pământului. Acoperă 70,8% din suprafața pământului și formează oceanele. Adâncimea medie a hidrosferei este de 3,75 km, cea mai mare adâncime ajunge la 11,5 km (Șanțul Marian). Geosfera solidă exterioară a Pământului se numește litosferă, adesea combinată cu termenul de scoarță terestră. Învelișul solid al Pământului a fost studiat prin diferite metode până la o adâncime de 15-20 km. Stratul a fost supus studiului direct cu ajutorul forajelor doar la o adâncime de 8 km. A treia parte a suprafeței scoarței terestre cade pe marginile litosferei, care formează continentele. Cel mai înalt punct de pe continente este Muntele Everest din Himalaya, a cărui înălțime ajunge la 8,88 km. Înălțimea medie a proeminențelor continentale este de numai aproximativ 0,7 km deasupra nivelului mării. Adesea, munții înalți sunt localizați în apropierea șanțurilor oceanice adânci. Litosfera este formată dintr-o varietate de roci și minerale, adică anumiți compuși chimici sau, mai rar, elemente chimice native care se disting prin compoziția lor uniformă și proprietățile fizice. Compoziția chimică a litosferei la o adâncime de 16 km se caracterizează prin predominanța următoarelor elemente (după A.P. Vinogradov, în % din greutate): oxigen 46,8 sodiu 2,6 siliciu 27,3 potasiu 2,6 aluminiu 8,7 titan 0,6 hidrogen fier 0,6 calciu 5,1 3,6 fosfor 0,08 magneziu 2,1 carbon 0,1 Restul multor elemente chimice alcătuiesc împreună aproximativ 0,5% din compoziția scoarței terestre. Astfel, compoziția litosferei este dominată de oxigen, siliciu, aluminiu, fier și calciu, care formează diverse roci. Observațiile din puțuri adânci, mine și tuneluri au arătat că, pe măsură ce pătrundem mai adânc în Pământ, temperatura crește în medie la fiecare 33 m cu 1 ° C. pas geotermal. Etapa geotermală în diferite părți ale globului se abate de la valoarea medie și în unele zone ajunge la 100 m sau mai mult. Între atmosferă, hidrosferă și litosferă există o interacțiune constantă, în urma căreia apar modificări semnificative în compoziția și structura învelișului exterior al scoarței terestre. În litosfera de sub stratul superior al acesteia, compusă din roci sedimentare / în ordine descrescătoare, se disting cochilii de granit și bazalt. Cochilia de granit atinge cea mai mare grosime (până la 50 km) sub lanțurile muntoase moderne (de exemplu, Pamir, Alpi etc.). Sub depresiunile oceanice (fundul oceanelor Atlantic și Indian), acest înveliș este complet absent pe alocuri sau are o grosime mică. Învelișul de granit are o densitate de 2,6-2,7 g/cm3 și este compus din roci de compoziție granitică. Învelișul de bazalt este situat direct sub cel de granit. Grosimea sa atinge 30 km sub câmpiile continentale (platforme). Densitatea învelișului de bazalt este de 2,8-2,9 g/cm3, deoarece este compusă din roci bazice (bazalt, etc.) care sunt sărace în acid silicic. Datorită predominării siliciului și aluminiului în cochiliile de granit și bazalt, acestea sunt combinate într-o geosferă numită sialic, sau s și a l (de la cuvântul silicium, care înseamnă siliciu). Grosimea totală a litosferei, inclusiv învelișul sialic, este în medie de 50-70 km. Sub litosferă se află o înveliș de peridotită, constând din și mai multe roci de bază (adică, adică cu un conținut mai mic de acid silicic) decât în ​​învelișul de bazalt. Densitatea rocilor acestei geosfere, numită și înveliș simatic, este de 3,2–3,4 g/cm3 în partea superioară și de 4,0–4,5 g/cm3 în straturile inferioare. Cochilia de peridotită este distribuită la o adâncime de 1200 km și acoperă globul în întregime, fără întreruperi. Mai jos este o carcasă intermediară la o adâncime de 2900 km. Densitatea sa este de 5,3-6,5 g/cm3. Academicianul A.E. Fersman a numit această zonă geosfera minereului, crezând că conține cantități mari de metale pure, cum ar fi fierul și nichelul. Partea interioară a Pământului, sau nucleul central, începe de la o adâncime de 2900 km și ajunge în centrul Pământului, adică la o adâncime de 6370 km. Astfel, raza nucleului central este de 3470 km, iar densitatea acestuia este de 9,0-10,0 și 11,0 g/cm3 chiar în centru. Se presupune că nucleul Pământului are o compoziție de silicați, iar compoziția sa conține fier nu mai mult decât în ​​alte geosfere interne (cochilii). Densitatea mare a miezului se explica prin faptul ca substanta de aici, fiind sub presiune foarte mare, a capatat densitatea metalelor. Conform conceptelor moderne, temperatura din partea superioară a nucleului central al Pământului nu depășește 2,0-2,5 mii de grade. Presiunea ridicată combinată cu temperatura ridicată în miezul Pământului determină o stare elastic-vâscoasă specială a substanței sale constitutive, care din punct de vedere al proprietăților fizice se apropie de un lichid. 4. CONCEPTE DESPRE MINERALE. Rocile care se află la sau aproape de suprafață oferă geologilor informațiile de bază de care au nevoie pentru a studia trecutul geologic. Rocile sunt compuse din minerale sau fragmente de roci mai vechi, care la rândul lor sunt, de asemenea, compuse din minerale. Comun pentru minerale este esența lor cristalină. I. Legea fundamentală a cristalografiei. Nașterea cristalografiei ca știință este asociată cu numele lui Nicholas Stenon, care în 1669 a formulat legea constanței unghiurilor: „Cristalele de forme diferite ale aceleiași substanțe (minerale) au unghiuri constante între fețele corespunzătoare”. Deoarece, independent unul de celălalt, încă doi oameni de știință M. V. Lomonosov (1740) și mineralogul francez Jean - B. Rome de Lisle au descoperit această lege, ea ar trebui numită legea Stenon - Lomonosov - Rome de Lisle. 2. Proprietăţile substanţelor cristaline naturale. Una dintre principalele proprietăți ale unui cristal este uniformitatea. Un corp trebuie considerat omogen dacă, la distanțe finite față de oricare dintre punctele sale, există altele care îi sunt echivalente nu numai fizic, ci și geometric; t. adică sunt în același mediu cu cele inițiale, deoarece plasarea particulelor de material în spațiul cristalin este „controlată” de rețeaua spațială, putem presupune că fața cristalului este o rețea nodal plată materializată, iar marginea este un rând nodal materializat. De regulă, fețele de cristal bine dezvoltate sunt determinate de grile nodale cu cea mai mare densitate de noduri. Punctul în care trei sau mai multe fețe converg se numește vârful cristalului. Anizotropia este capacitatea unui cristal de a prezenta proprietăți diferite în direcții diferite. Deoarece direcții diferite în structura cristalină a unei substanțe construite conform legii periodicității tridimensionale pot avea distanțe inegale între atomi (noduri) și, în consecință, legături chimice de rezistență diferită, proprietățile în astfel de direcții pot diferi și cristalele în sine vor fi anizotrope în ceea ce privește aceste proprietăți. Dacă proprietatea nu se schimbă cu direcția, atunci substanța este izotropă. Capacitatea de a se autolimita, adică, în anumite condiții, de a lua o formă naturală cu mai multe fațete. Acest lucru arată, de asemenea, structura sa internă corectă. Această proprietate este cea care distinge o substanță cristalină de una amorfă. Un exemplu ilustrează acest lucru. Două bile sculptate din cuarț și sticlă sunt coborâte într-o soluție de silice. Ca urmare, bila de cuarț va fi acoperită cu fațete, iar cea de sticlă va rămâne rotundă. Simetria este modelul cel mai general asociat cu structura și proprietățile unei substanțe cristaline. Este unul dintre conceptele fundamentale generalizatoare ale fizicii și ale științelor naturale în general. E. S. Fedorov (1901) a dat o definiție a simetriei. ╚Simetria este proprietatea figurilor geometrice de a-și repeta părțile sau, pentru a fi mai precis, proprietatea lor în diferite poziții de a se alinia cu poziția inițială╩. Astfel, un astfel de obiect este simetric, care poate fi combinat cu el însuși prin anumite transformări: rotații și (și) reflexii (vezi figura). Astfel de transformări se numesc operații simetrice. (Mai multe despre asta în laborator). 3. Cristalogeneza. În natură, cristalele se formează în timpul diferitelor procese geologice din soluții, topituri, vapori, gaze sau faze solide. Din soluții apoase, o parte semnificativă a speciei minerale își datorează originea cristalizării: precipitarea cristalelor de sare în rezervoare închise la temperatură și presiune atmosferică normale; creșterea cristalelor pe pereții fisurilor și cavităților în timpul proceselor hidrotermale la adâncimi mari în condiții de presiune și temperatură; formarea de cristale separate de minerale secundare în zonele de oxidare a zăcămintelor de minereu. Cristalele multor minerale sunt formate din magmă lichidă cu mai multe componente. În același timp, dacă camera de magmă este situată la o adâncime mare și magma se răcește lent, atunci are timp să se cristalizeze bine, iar cristalele cresc destul de mari și bine fațetate. Dacă răcirea are loc rapid (de exemplu, în timpul erupțiilor vulcanice, revărsărilor de lavă pe suprafața Pământului), se observă o cristalizare aproape instantanee cu formarea celor mai mici cristale de minerale și chiar a unei substanțe sticloase. Cristalele acelorași minerale se pot forma în natură atât din soluții apoase, cât și din topituri magmatice. De exemplu: olivină, cuarț, mica și altele. Din gaze și vapori se formează o cantitate mică de minerale. Au în principal minerale de origine vulcanică. De exemplu: sulf nativ, amoniac etc. Toată lumea cunoaște fulgii de zăpadă - rezultatul cristalizării din vapori de apă. Cristalele se pot forma în timpul recristalizării solidelor. Prin încălzire prelungită (recoace), pot fi obținute cristale cu granulație grosieră și chiar monocristale din agregate cu granulație fină. De exemplu: recristalizarea calcarelor - se formează un agregat de marmură cu granulație grosieră (sub influența temperaturilor și presiunii ridicate). 4. Cauze și condiții pentru formarea mineralelor. Particulele materiale (atomi, molecule, ioni) care alcătuiesc substanțele gazoase și lichide (topite) sunt în mișcare continuă. Din când în când se ciocnesc, formând nuclee - fragmente microscopice ale structurii viitoare. În cea mai mare parte, acești embrioni se dezintegrează. Cu toate acestea, dacă ating o valoare critică, adică conțin un astfel de număr de particule încât adăugarea următoarei particule ar face creșterea nucleului mai favorabilă din punct de vedere energetic decât dezintegrarea acestuia, atunci are loc post-cristalizarea. O astfel de posibilitate pentru majoritatea substanțelor apare fie cu o scădere a temperaturii, ca urmare a căreia fluctuațiile termice scad, fie cu o creștere a concentrației unei substanțe într-o soluție sau gaz, ceea ce duce la o creștere a probabilității de întâlnire a particulelor. unul pe altul, adică la apariția nucleelor. În acest caz, cristalizarea nu are loc în întregul volum, ci doar acolo unde apar nucleele. Apariția nucleelor ​​este facilitată de prezența fragmentelor străine de cristale sau particule de praf, pe suprafața cărora sunt colectate particule, facilitând astfel debutul cristalizării. Motivul cristalizării substanțelor gazoase și lichide este că o astfel de stare este mai favorabilă din punct de vedere energetic, în care forțele care acționează asupra particulelor sunt echilibrate, iar acest lucru se realizează numai în cazul unei dispoziții ordonate a particulelor materiale. Și, s-ar părea, un cristal în creștere, care tinde spre o stare de echilibru, ar trebui să dobândească un anumit, unic pentru fiecare substanță. Formă de echilibru ideal posibil din punct de vedere fizic, datorită doar compoziției și structurii. De fapt, cristalele aceluiași mineral sau compus apar într-o mare varietate de forme. Acest lucru se explică prin faptul că diferitele condiții schimbătoare de cristalizare își lasă amprenta asupra formei unui cristal: temperatura, presiunea, chimia și dinamica mediului de formare a cristalului etc. 5. Originea mineralelor Originea mineralelor este foarte interesant. Formarea lor în timpul cristalizării se datorează anumitor modele care determină trei cicluri de procese geologice: 1. ciclu magmatic(din grecescul „magma” - o mizerie), adică formarea de minerale din mase lichide de origine profundă; 2. ciclu de sedimentare(sedimentar, din lat. „sedimentum” - sediment) - formarea mineralelor prin intemperii, transfer, depunere; 3. ciclu metamorfic (din grecescul „metamorfism” - transformare, modificare) - aparitia de noi minerale ca urmare a transformarii celor vechi aparute in primele doua cicluri. Orice modificări în structura mineralelor au loc imperceptibil; dezvoltarea mineralelor are loc foarte lent. În funcție de origine, mineralele se disting primare și secundare. Mineralele primare sunt cele formate pentru prima dată în scoarța terestră sau la suprafața acesteia în procesul de cristalizare a magmei. Cele mai comune minerale includ cuarț, feldspat, mica, care formează granitul sau sulful în craterele vulcanice. Mineralele secundare s-au format în condiții normale din produsele de distrugere a mineralelor primare din cauza intemperiilor, precipitațiilor și cristalizării sărurilor din soluții apoase sau ca urmare a activității vitale a organismelor vii. Acestea sunt sarea de bucătărie, gipsul, sylvinul, minereul de fier brun și altele. Există multe procese care au ca rezultat formarea mineralelor în natură. Se disting următoarele procese: magmatice, supergene sau climatice și metamorfice. Procesul principal este magmatic. Este asociat cu răcirea, diferențierea și cristalizarea magmei topite la diferite presiuni și temperaturi. Magma constă în principal din următoarele componente chimice: Si02, Al203, FeO, CaO, MgO, K2O, conține și alți compuși chimici, dar în cantități mai mici. Mineralele în acest caz se formează în principal la o temperatură de 1000-1500 ° C și o presiune de câteva mii de atmosfere. Toate rocile cristaline primare sunt formate din minerale de origine magmatică. Mineralele, a căror origine este asociată cu magma și căldura internă a Pământului, sunt numite primare. Acestea includ feldspați - ortoclază, albit, anortit, ortosilicați - olivină și altele. Mineralele se formează și din gaze (faza gazoasă a magmei). Cele mai frecvente dintre ele sunt pegmatitele, sau mineralele filonare, ortoclaza cu cuarț, microclin, apatit, muscovit, biotit și multe altele. Astfel de minerale sunt numite pneumatogene. Din lichidul fierbinte al magmei (fază lichidă) se formează minerale hidrotermale - pirita, aur, argint și multe altele. Procesele hipergene au loc pe suprafața Pământului în condiții normale, sub influența apei, a temperaturii și a altor factori. Ca urmare, diverși compuși chimici se dizolvă și se mișcă, apar minerale noi (secundare), precum silvina, cuarțul, calcitul, minereul de fier brun și caolinitul. Mineralele ciclului hipergenelor se formează la presiuni de până la 1 atm și temperaturi sub 100°C. Compoziția calitativă a acestor minerale de pe suprafața Pământului depinde într-o anumită măsură de latitudinile geografice. Trebuie remarcat faptul că transformarea aceluiași mineral în condiții diferite poate avea loc diferit. De exemplu, hidromica se formează nu numai din mica, ci și artificial. Principalul material pentru formarea mineralelor de origine supergenică sunt rocile primare afectate de intemperii sau cele care au suferit deja un proces de transformare. Organismele vii participă și ele la acest proces. Mineralele ciclului hipergenelor, formate sub acțiunea unor procese externe, fac parte din rocile sedimentare și părinte. Procesele exogene de formare a mineralelor au loc atât pe suprafața Pământului, cât și în scoarța de intemperii. Pentru formarea mineralelor de origine exogenă sunt importante procesele de meteorizare fizică, chimică și biologică. În timpul procesului metamorfic, mineralele se formează la adâncimi mari de la suprafața Pământului când se schimbă condițiile fizice și chimice (temperatura, presiunea, concentrația componentelor active chimic). În aceste condiții, multe minerale primare și secundare formate anterior sunt transformate. Printre acestea, cele mai comune sunt hematitul, grafitul, cuarțul, hornblenda, talcul și multe altele. 6. PROPRIETĂȚI FIZICE ALE MINERALELOR 1. Proprietăți optice Transparența este proprietatea unei substanțe de a transmite lumină. În funcție de gradul de transparență, toate mineralele sunt împărțite în următoarele grupe: transparent - cristal de stâncă, spatar islandez, topaz etc.; translucid - sfalerit, cinabru etc.; opace - pirită, magnetit, grafit etc. Multe minerale care par opace în cristale mari sunt translucide în fragmente subțiri sau margini de granule. Culoarea mineralelor este cea mai importantă caracteristică de diagnostic. În multe cazuri, se datorează proprietăților interne ale mineralului (culori idiocromatice) și este asociată cu includerea elementelor cromofore (Fe, Cr, Mn, N1, Co etc.) în compoziția sa. De exemplu, prezența cromului provoacă culoarea verde a uvarovitului și a smaraldului, prezența manganului provoacă culoarea roz sau liliac a lepidolitului, turmalinei sau vrăbiilor. Natura colorării altor minerale (cuarț fumuriu, ametist, morion etc.) constă în încălcarea uniformității structurii rețelelor lor cristaline, în apariția diferitelor defecte ale acestora. În unele cazuri, culoarea unui mineral poate fi cauzată de prezența celor mai fine impurități mecanice împrăștiate (culori alocromatice) - jasp, agat, aventurin etc. Pentru a desemna culoarea în mineralogie, o metodă de comparare cu culoarea bine- obiectele sau substanțele cunoscute este obișnuită, ceea ce se reflectă în denumirile culorilor: verde măr, albastru azur, maro ciocolată etc. Denumirile culorilor următoarelor minerale pot fi considerate standarde: violet - ametist, albastru - azurit, verde - malachit, galben - orpiment, roșu - cinabru, maro - limonit „staniu-var- alb - arsenopirit, gri-plumb - molibdenit, fier-negru - magnetit, alamă-galben - calcopirit, aur metalic - aur. Culoarea liniuței este culoarea pulberii fine a mineralului. O trăsătură a unui mineral poate fi obținută prin trecerea mineralului testat peste suprafața mată neglazuită a unei farfurii de porțelan (biscuiți) sau a unui fragment din aceeași suprafață a unei articole din sticlă chimică din porțelan. Aceasta este o caracteristică mai permanentă în comparație cu colorarea. În unele cazuri, culoarea liniei coincide cu culoarea mineralului în sine, dar uneori există o diferență accentuată: de exemplu, hematitul gri-oțel lasă o linie roșu-vișin, pirita galben-alama - neagră etc. strălucirea depinde de indicele de refracție al mineralului, adică de o cantitate care caracterizează diferența de viteză a luminii în timpul tranziției sale de la aer la un mediu cristalin. S-a stabilit practic că mineralele cu indicele de refracție de 1,3-1,9 au un luciu vitros (cuarț, fluorit, calcit, corindon, granat etc.). ), cu un indicator de 1,9-2,6 - strălucirea diamantului (zircon, casiterit, sfalerit, diamant, rutil etc.). Luciul polimetalic corespunde mineralelor cu un indice de refracție de 2,6-3,0 (cuprita, cinabru, hematit) și metalic - peste 3 (molibdenit, antimonit, pirit, galena, arsenopirit etc.). Luciul unui mineral depinde și de natura suprafeței. Așadar, mineralele cu structură fibroasă paralelă au un luciu mătăsos tipic (azbest), „stratificat” translucid, iar mineralele lamelare au adesea o tentă sidef (calcit, albit), minerale opace sau translucide, amorfe sau caracterizate printr-un Structura rețelei cristaline perturbate (minerale metamictice) diferă în luciu rășinoase (piroclor, pentblendă etc.). 2. Proprietăţi mecanice Clivaj - proprietatea cristalelor de a se scinda în anumite direcții cristalografice, datorită structurii rețelelor lor cristaline. Astfel, cristalele de calcit, indiferent de forma lor externă, se împart întotdeauna de-a lungul clivajului în romboedre, iar cristalele cubice de fluorit în octaedre. Gradul de perfecțiune al clivajului diferă în conformitate cu următoarea scară acceptată: Decolteul este foarte perfect- cristalul se desprinde usor in foite subtiri (mica, clorit, molibdenit etc.). Decolteul perfect- la lovit cu ciocanul se obțin decoltații de clivaj; este greu de obtinut o ruptura in alte directii (calcit, galena, fluorit). Decolteul este mediu- se poate obține o fractură în toate direcțiile, dar pe fragmentele de mineral, alături de o fractură neuniformă, se observă clar planuri de clivaj netede și lucioase (piroxeni, scapolit). Clivajul este imperfect sau absent. Granulele unor astfel de minerale sunt limitate de suprafețe neregulate, cu excepția fețelor cristalelor lor. Destul de des, planurile de clivaj orientate diferit în același mineral diferă în grad de perfecțiune. Deci, gipsul are trei direcții de clivaj: după una - clivajul este foarte perfect, după altul - mediu, iar după a treia - imperfect. Fisurile de separare, spre deosebire de clivaj, sunt mai grosiere și nu chiar plate; cel mai adesea orientate peste alungirea mineralelor. Pauză. În mineralele cu clivaj imperfect, o rupere joacă un rol semnificativ în diagnostic - concoidal (cuarț, piroclor), așchiu (în metale native), mic-crack-. vâscos (pirită, calcopirită, bornit), neuniform etc. Duritatea, sau gradul de rezistență al unui mineral la stresul mecanic extern. Cel mai simplu mod de a-l determina este să zgârie un mineral cu altul. Pentru aprecierea durității relative s-a adoptat scara Mohs, reprezentată de 10 minerale, dintre care fiecare ulterioară le zgârie pe toate precedentele. Următoarele minerale sunt acceptate ca standarde de duritate: talc - 1, gips - 2, calcit - 3, fluorit - 4, apatit - 5, ortoclază - 6, cuarț - 7, topaz - 8, corindon - 9, diamant - 10. Când diagnosticarea este, de asemenea, foarte convenabilă de utilizat pentru zgârierea unor obiecte precum un ac de cupru (solid 3-3,5) și oțel (5,5-6), cuțit (5,5-6), sticlă (~ 5); mineralele moi pot fi încercate să fie zgâriate cu unghia (tv. 2.5). fragilitate, maleabilitate, elasticitate. Fragilitatea în practica mineralogică înseamnă proprietatea unui mineral de a se prăbuși atunci când o linie este trasă cu un cuțit sau un ac. Proprietatea opusă - o urmă netedă, strălucitoare de la un ac (cuțit) - indică proprietatea mineralului de a se deforma plastic. Mineralele maleabile sunt aplatizate sub o lovitură de ciocan într-o placă subțire, cele elastice își pot restabili forma după îndepărtarea încărcăturii (mica, azbest). 3. Alte proprietăți Greutatea specifică poate fi măsurată cu precizie în laborator prin diferite metode; o judecată aproximativă asupra greutății specifice a unui mineral poate fi obținută prin compararea acestuia cu mineralele obișnuite, a căror greutate specifică este luată ca standard. Toate mineralele pot fi împărțite după greutatea specifică în trei grupe: lumină - cu bătăi. cântărind mai puțin de 3 (halit, gips, cuarț etc.); mediu - cu bătăi. cântărind aproximativ 3-5 (apatit, corindon, sfalerit, pirit etc.); grea - cu ud. cântărind mai mult de 5 (cinabru, galenă, aur, casiterit, argint etc.). Magnetic. Unele minerale se caracterizează prin pronunțat proprietăți feromagnetice, adică atrag obiecte mici de fier - rumeguș, știfturi (magnetită, fier de nichel). Minerale mai puțin magnetice (paramagnetice) atras de un magnet(pirotita) sau un electromagnet; În cele din urmă, există minerale care sunt respinse de un magnet, diamagnetic(bismut nativ). Testul de magnetism se efectuează folosind un ac magnetic care se rotește liber, la capetele căruia este adusă proba de testat. Deoarece numărul de minerale cu proprietăți magnetice distincte este mic, această caracteristică are o mare valoare de diagnostic pentru unele minerale (de exemplu, magnetita). Radioactivitate. Toate mineralele care conțin elemente radioactive - uraniu sau toriu - se caracterizează prin capacitatea de a produce radiații spontane alfa, beta și gamma. În rocă, mineralele radioactive sunt adesea înconjurate de margini roșii sau maro, iar fisurile radiale radiază din granulele unor astfel de minerale, incluse în cuarț, feldspat etc. Radiația radioactivă acționează asupra hârtiei fotografice. Alte proprietăți. Pentru diagnosticarea pe teren, solubilitatea mineralelor în apă (cloruri) sau acizi și baze, sunt importante reacțiile chimice speciale la elementele individuale (Reacția cu HCl este importantă pentru diagnosticarea carbonaților, cu molibdat de amoniu pentru fosfați, cu KOH pentru talc și pirofilită etc. (a se vedea „Diagnosticare” în descrierile unor minerale specifice), colorarea la flacără (de exemplu, mineralele care conțin stronțiu colorează roșu flacără, sodiu - galben). Unele minerale emit un miros atunci când sunt lovite sau sparte (astfel, arsenopiritul și arsenul nativ). emit un miros caracteristic de usturoi), etc. Mineralele separate sunt determinate prin atingere (de exemplu, talcul este gras la atingere). Sarea de masă și alte minerale de sare sunt ușor de recunoscut după gust.

Manual de geognozie

Din punct de vedere istoric, termenul de geognozie (sau geognostică) a fost folosit în paralel. Acest nume pentru știința mineralelor, minereurilor și rocilor a fost propus de oamenii de știință germani G. Fuchsel (în 1761) și A. G. Werner (în 1780). Ei au desemnat domeniile practice ale geologiei care studiau obiectele care puteau fi observate la suprafață, spre deosebire de geologia pur teoretică de la acea vreme, care se ocupa de originea și istoria Pământului, structura sa internă. Termenul de geognozie a fost folosit în literatura occidentală până în a doua jumătate a secolului al XIX-lea.

În Rusia, termenul de geognozie s-a păstrat până la sfârșitul secolului al XIX-lea în numele disciplinelor și titlurilor: „Doctor în Mineralogie și Geognozie” sau „Profesor de Mineralogie și Geognozie”. De exemplu, V.V. Dokuchaev a primit în 1883 diploma de doctor în mineralogie și geognozie.

În anii 1840, „Geologie și geognozie” era o secțiune tematică în Jurnalul de minerit

În ficțiune, cuvintele geolog și geologie au fost publicate în 1862 în romanul lui I. S. Turgheniev - Părinți și fii.

SECȚIUNI DE GEOLOGIE

Principalele direcții ale cercetării geologice.

Instrumente pentru geologi:

• 1. Descriptiv - se ocupă cu studiul locației și compoziției corpurilor geologice, inclusiv forma, dimensiunea, relația, succesiunea de apariție a acestora, precum și o descriere a diferitelor minerale și roci.
• 2. Dinamic - are în vedere evoluția proceselor geologice, precum distrugerea rocilor, transferul acestora prin vânt, ghețari, ape subterane sau subterane, acumularea de precipitații (externe în raport cu scoarța terestră) sau mișcarea scoarței terestre. , cutremure, erupții vulcanice (interne).
• 3. Geologie istorică - se ocupă cu studiul succesiunii proceselor geologice din trecut.

Disciplinele geologice lucrează în toate cele trei direcții ale geologiei și nu există o împărțire exactă în grupuri. Noi discipline apar la intersecția geologiei cu alte domenii ale cunoașterii. TSB oferă următoarea clasificare: științe ale scoarței terestre, științe ale proceselor geologice moderne, științe ale secvenței istorice a proceselor geologice, discipline aplicate, precum și geologia regională

științele pământului

explorarea geologică a scoarței terestre

Obiecte de mineralogie:

• · Mineralogie -- o ramură a geologiei care studiază mineralele, întrebările despre geneza lor, calificările. Studiul rocilor formate în procesele asociate cu atmosfera, biosfera și hidrosfera Pământului este implicat în litologie. Aceste roci nu se numesc exact roci sedimentare. Rocile de permafrost dobândesc o serie de proprietăți și caracteristici caracteristice, care sunt studiate de geocriologie.
• · Petrografia (Petrologie) - o ramură a geologiei care studiază rocile magmatice, metamorfice și sedimentare - descrierea, originea, compoziția, caracteristicile texturale și structurale ale acestora, precum și clasificarea.
• · Geologie structurală - o ramură a geologiei care studiază formele de apariție a corpurilor geologice și perturbările în scoarța terestră.
• · Cristalografia - inițial una dintre domeniile mineralogiei, acum mai mult o disciplină fizică.

Științe ale proceselor geologice moderne

Vulcanologia este studiul vulcanilor.

Sau geologie dinamică:

• · Tectonica -- o ramură a geologiei care studiază mișcarea scoarței terestre (geotectonica, neotectonica și tectonica experimentală).
• · Vulcanologia este o ramură a geologiei care studiază vulcanismul.
• · Seismologie -- o ramură a geologiei care studiază procesele geologice în timpul cutremurelor, zonarea seismică.
• · Geocriologia este o ramură a geologiei care studiază rocile de permafrost.
• · Petrologie (petrografie) -- o ramură a geologiei care studiază geneza și condițiile de origine a rocilor magmatice și metamorfice.

Științe despre succesiunea istorică a proceselor geologice

Resturile fosile sunt studiate de paleontologie

Straturile geologice sunt studiate prin stratigrafie

Sau geologie istorică:

• · Geologie istorică - o ramură a geologiei care studiază datele despre succesiunea evenimentelor majore din istoria Pământului. Toate științele geologice, într-o măsură sau alta, sunt de natură istorică, ele consideră formațiunile existente sub aspect istoric și se ocupă în primul rând de clarificarea istoriei formării structurilor moderne. Istoria Pământului este împărțită în două etape majore – eoni, în funcție de aspectul organismelor cu părți solide, lăsând urme în rocile sedimentare și permițând, conform datelor paleontologice, să se determine vârsta geologică relativă. Odată cu apariția fosilelor pe Pământ, a început Fanerozoicul - timpul vieții deschise, iar înainte de aceasta a fost Criptotoza sau Precambrianul - timpul vieții ascunse. Geologia precambriană se remarcă ca disciplină specială, deoarece se ocupă cu studiul unor complexe specifice, adesea puternic și repetat metamorfozate și dispune de metode de cercetare speciale.
• · Paleontologia studiază formele antice de viață și se ocupă de descrierea resturilor fosile, precum și de urmele activității vitale a organismelor.
• · Stratigrafie - știința determinării vârstei geologice relative a rocilor sedimentare, a împărțirii straturilor de rocă și a corelării diferitelor formațiuni geologice. Una dintre principalele surse de date pentru stratigrafie sunt definițiile paleontologice.

Discipline aplicate

• · Geologia minerală studiază tipurile de zăcăminte, metodele de prospectare și explorare a acestora. Este împărțit în geologie petrol și gaze, geologie cărbune, metalogenie.
• · Hidrogeologie -- o ramură a geologiei care studiază apele subterane.
• · Geologia ingineriei -- o ramură a geologiei care studiază interacțiunea dintre mediul geologic și structurile inginerești.

Alte ramuri ale geologiei

Ele sunt în principal legate de științe conexe:

• · Geochimie -- o ramură a geologiei care studiază compoziția chimică a Pământului, procese care concentrează și dispersează elemente chimice în diferite sfere ale Pământului.
• Geofizica - ramură a geologiei care studiază proprietățile fizice ale Pământului, care include și un set de metode de explorare: gravitaționale, seismice, magnetice, electrice, diverse modificări etc.
• · Geobarotermometria -- o știință care studiază un set de metode pentru determinarea presiunii și a temperaturii formării mineralelor și rocilor.
• · Geologie microstructurală - ramură a geologiei care studiază deformarea rocilor la micronivel, la scara granulelor de minerale și agregate.
• · Geodinamica -- o știință care studiază evoluția Pământului la scară planetară, relația dintre procesele din nucleu, manta și scoarță.
• · Geocronologie -- o secțiune a geologiei care determină vârsta rocilor și a mineralelor.
• · Litologia (Petrografia rocilor sedimentare) este o ramură a geologiei care studiază rocile sedimentare.
• · Istoria geologiei -- o secțiune a istoriei cunoștințelor geologice și mineritului.
• · Agrogeologie -- o ramură a geologiei despre căutarea mineritului și utilizarea minereurilor agricole în agricultură, precum și compoziția mineralogică a solurilor agricole.
• · Unele secțiuni ale geologiei depășesc Pământul - geologia spațială sau planetologie, cosmochimie, cosmologie.

De asemenea, puteți vedea lista completă a științelor ciclului geologic.

Printre științele geologice, există multe domenii diferite. Articolul se va concentra pe geologia petrolului și gazelor. Aceasta este știință aplicată. Sarcina sa este de a studia proprietățile chimice și fizice ale gazelor, petrolului, zăcămintelor acestora, câmpurilor, rezervoarelor, anvelopelor, geochimiei materiei organice.

Informatii generale

Pregătirea specialiștilor în domeniul geologiei petrolului și gazelor se realizează la universitățile specializate în studiul mineritului și al industriei petrolului și gazelor. Cursul numit „Geologie aplicată” are ca scop și studierea proceselor de acumulare și migrare a hidrocarburilor, studierea principalelor modele de amplasare a zăcămintelor de petrol și gaze.

Uleiul este un cuvânt care provine din arabul „nafat” (tradus - a vărsa). De când un antreprenor american a forat o sondă de petrol în Pennsylvania și oamenii și-au dat seama de importanța producției de petrol, geologii au fost interesați de o întrebare: unde ar trebui să fie forate aceste puțuri?

De atunci, au fost propuse multe teorii diferite cu privire la condițiile de formare a zăcămintelor de petrol, prognozând condițiile pentru descoperirea rezervelor sale. A început să se dezvolte știința geologiei aplicate, care nu își pierde relevanța și este angajată nu numai în domeniul producției de petrol, ci și în industria gazelor.

Ce discipline sunt studiate?

Studiind această specialitate, studenții se cufundă în lumea celor mai interesante teorii, dintre care una este anticlinală. Atrage o atenție destul de lungă și serioasă. Teoria anticlinală s-a născut chiar înainte de forarea primei sonde de petrol. Dar nu și-a pierdut relevanța până astăzi. În teorie, vorbim despre relația dintre depozitele de petrol și plierea anticlinală. În plus, studenții studiază chimia petrolului și gazelor, compoziția lor chimică și metodele de analiză. În procesul de învățare se studiază în mod necesar sursele de căldură și fluxul de căldură ale Pământului, magnetismul rocilor și mineralelor. Viitorii specialiști trebuie să aibă cunoștințe în domeniul zăcămintelor de apă subterană și metode de studiu, precum și problemele de eliminare a deșeurilor în intestinele Pământului.

Această știință studiază baza puternică de resurse interne și dezvoltarea producției de petrol și gaze. Materialele didactice oferă o oportunitate de a studia problemele teoretice ale proceselor geologice, proprietățile fizice și chimice ale petrolului și gazelor, precum și problemele legate de formarea zăcămintelor și amplasarea acestora. În plus, o condiție prealabilă este prezența unei părți practice: lucrări de laborator și de control asupra geologiei petrolului și gazelor. O atenție deosebită în procesul de predare a acestei specialități este acordată disciplinelor fundamentale, deoarece fără o fundație, după cum știți, casa cunoașterii va fi fragilă. De regulă, geologia aplicată poate fi studiată atât cu normă întreagă, cât și cu normă parțială.

Ce competențe vor avea absolvenții?

Ce oportunități oferă geologia aplicată ca specialitate? Ce este? Pregătind specialiști în această specializare, compilatorii programelor de formare prevăd ca absolvenții universităților din domeniul geologiei petrolului și gazelor să stăpânească metodele de prospectare și explorare (geologică și geofizică) a zăcămintelor de petrol și gaze, dezvoltarea și principiile construcției. modele dinamice și statistice care prezintă zăcăminte de hidrocarburi. Inginerii minieri sunt absolvenți ai secțiilor de geologie cu specializare în Geologie Aplicată.

Unde să lucrezi după absolvire?

Inginerii minieri participă la expediții și lucrări de explorare geologică, cercetare și proiectare în producția de petrol și gaze, în monitorizarea dezvoltării zăcămintelor. Astfel de specialiști sunt capabili să efectueze studii geofizice și geologice de teren, să efectueze o justificare geologică pentru dezvoltarea zăcămintelor și să evalueze resursele și rezervele minerale. Ei studiază rocile rezervorului de petrol și gaze și pot recrea condițiile antice în care s-au format bazinele de petrol și gaze. Inginerii minieri sunt cei care determină tehnologia de foraj și operațiuni miniere. Toate aceste cunoștințe și abilități sunt dobândite de viitorii specialiști în specialitatea geologică „Geologie aplicată”.

Ce este această specialitate și cu ce diferă de geologia generală?

Când vă specializați în geologia petrolului și gazelor, studiați un domeniu specific de știință și producție de materiale legate de dezvoltarea industrială și exploatarea zăcămintelor de petrol și gaze. Acest lucru se aplică atât zonelor de uscat, cât și de apă. Obiectele activității profesionale ale unui astfel de specialist sunt depozitele directe de petrol și gaze, precum și condens de gaz.

Geologia generală studiază structura complexă a Pământului și chiar a altor planete ale sistemului solar, principalele modele de evoluție și formare a corpurilor geologice, principiile fundamentale și metodele de bază ale cercetării geologice.

Prin urmare, dacă sunteți interesat de producția de gaze și petrol, atunci ar trebui să alegeți o universitate care se numește „minerit”. Geologia aplicată se studiază și la universitățile cu titlu de specializare specific: „petrol și gaz”.

Nivel de predare

De regulă, în astfel de universități lucrează cadre didactice cu înaltă calificare, cu un procent ridicat de cadre didactice, cunoscute în comunitățile geologice ale oamenilor de știință.

Astăzi, majoritatea facultăților de geologie dispun de o bază materială și tehnică modernă, ceea ce face posibilă rezolvarea unor sarcini extrem de complexe în domeniul prospectării, explorării, evaluării potențialului petrolului și gazelor și problemelor geoecologice. În procesul de studii în specialitatea „Geologie aplicată” („Geologia petrolului și gazelor”), sunt utilizate cele mai noi tehnologii informatice, iar studenții înșiși au posibilitatea de a lucra la stații de lucru profesionale, de a stăpâni pachete de software specializate ale liderilor mondiali. operatori din industria petrolului si gazelor.

Ce studiază geodezia?

Această știință vine din cele mai vechi timpuri. Numele este de origine greacă. În cele mai vechi timpuri, ea a fost angajată în studiul Pământului, împărțindu-l într-un sistem de coordonate. Știința modernă a geodeziei este asociată cu studiul sateliților artificiali, cu utilizarea mașinilor electronice, a instrumentelor și a calculatoarelor pentru a determina poziția unui obiect pe suprafața Pământului. Ea studiază forma acestui obiect, dimensiunile lui. Prin urmare, această știință este în strânsă relație cu matematica, în special geometria și fizica. Sarcina unui astfel de specialist este de a crea un sistem de coordonate și de a construi rețele geodezice pentru a determina poziția punctelor de pe suprafața planetei noastre.

Angajare

În general, toate specialitățile facultăților de geologie sunt prestigioase. Este interesant să studiezi geologia. Și o astfel de specializare precum geologia aplicată și geodezia vă permite să obțineți un loc de muncă în cele mai mari companii interne de petrol și gaze și în străinătate. Activitățile profesionale ale absolvenților se desfășoară adesea în organizații academice și departamentale de cercetare. Acești specialiști sunt solicitați în companiile de explorare și producție, instituții de diferite tipuri (superioare, secundare speciale și secundare generale) ale sistemului de învățământ.

Specialiști calificați sunt mereu solicitați în aparatul administrativ, în regiunile în care se ocupă de problemele bazei de resurse minerale, precum și în management și departamente de utilizare a subsolului. În plus, mulți absolvenți lucrează în instituții legate de probleme hidrogeologice, inginerie-geologice și probleme de mediu. Ei lucrează în organizații implicate în explorarea și exploatarea apelor subterane, protecția acestora împotriva epuizării și poluării. Mulți specialiști lucrează la întreprinderi care desfășoară lucrări de proiectare și sondaj în construcții.