Содержание программы курса «Геология»

(1 курс)

Лекции

Лекция 1. Введение в геологию (2 час.)

1. Значение геологии как одной из важнейших наук о Земле. Состояние логической организации знания геологии. Взаимосвязь её с другими естественно-научными дисциплинами.

Развитие основных научных идей в геологии и её перспективы.

Характеристика учебников и учебных пособий по геологии.

2. Земля как элемент космического пространства. Космология и космогония. Планетология. Их состояние. Малые космические тела.

Лекция 2. Земля как пространственная категория. (2 час.)

1. Геоморфология Земли. Её форма. Геоморфология суши. Горы и равнины. Геоморфология морей. Характеристика шельфа, континентального склона, континентального подножия, вулканических дуг и глубоководных впадин, океанического дна и срединно-океанических хребтов.

2. Внутреннее строение Земли и её внешних сфер. Основы геофизики. Геофизические поля. Гравиметрия и изостазия, сейсмология, геотермика (геотермия), магнитометрия.

Сферы Земли. Земная кора (континентальная и океаническая). Литосфера. Мантия и её зоны. Астеносфера. Ядро и его зоны.

Лекция 3. Проблемы времени в геологии (2 час.).

1. Время и его основные свойства. Связь пространства и времени.

Геология как историческая наука.

2. Относительная геохронология. Стратиграфия и биостратиграфия. Геохронологическая шкала. Стратиграфическая хронология (хроностратиграфическая, геохронологическая, биостратиграфическая).

3. Абсолютная геохронология. Её основы, значения, возможности и проблемы. Геофизические методы определения возраста (магнитный, сейсмологический). Сопоставления относительного и абсолютного времени. Возраст океанической коры.

Лекция 4. Уровни организации минерального вещества.

I. Атомный (элементарный) уровень. (2 час.)

1. Геохимия, история становления. Представление о космохимии. Кларк как новая константа мира. Основные положения геохимии о распространённости химических элементов (экспоненциальная зависимость, чётные-нечётные элементы, избыточные и недостаточные, устойчивые и радиоактивные). Кларки концентрации В.И. Вернадского. Геохимическое сродство В. Гольдшмидта. Представления о петрогенных и металлогенных элементах Г. Вашингтона.

2. Кристаллография и кристаллохимия. Типы межатомных связей. Гомодесмические и гетеродесмические соединения. Предствления о полиморфизме – изоморфизме.

Учение о симметрии. Элементы симметрии. Виды симметрии. Группы видов симметрии (сингонии): триклинная, моноклинная, ромбическая, тригональная, тетрагональная, гексагональная, кубическая. Критерии отнесения кристаллов к сингониям.

Лекция 5. Уровни организации минерального вещества.

II. Минералогия (минеральный уровень) (2 час.)

1. Особенности внутренних связей элементов в минералах. Координационное число. Типы связей элементов и ионов между собой (металлическая, ионная, ковалентная, вандерваальсовская). Плотнейшие упаковки элементов в минералах: гранецентрированная, объёмноцентрированая, кубическая, плотноупакованная гексагональная. Роль структуры в минералах (алмаз и графит).

2. Структурные мотивы строения силикатов. Кремнекислородные тетраэдры. Полимеризация и ограниченный изоморфизм.

Типы структурных мотивов в кристаллах минералов силикатов – изолированные тетраэдры, сдвоенные тетраэдры, 3-4-6-звенные кольцевые структуры, цепочечный мотив, ленточный, листовой (слоистый), каркасный.

3. Основы классификации минералов. Структурная классификация. Структурные мотивы – координационный, островной, кольцевой, цепочечный, слоистый, каркасный.

Изоморфные ряды («твёрдые растворы»), псевдоморфизм, двойниковые и полисинтетические срастания. Друзы. Конкреции – секреции. Оолиты. Дендриты и другие структурные связи между минералами.

Лекция 6. Уровни организации минерального вещества.

III. Горные породы. Петрография (2 час.)

1.Минералогический состав космических тел и Земли. Минералогический разрез земной коры.

2. Понятия о горных породах и предмете петрографии. Петрология. Типы петрогенеза.

Структуры и текстуры пород из различных минеральных видов.

3. Классификация горных пород – магматических (вулканических и интрузивных), осадочных (терригенных, хемогенных, органических), метаморфических (региональноморфических, контактовометаморфических, динамометаморфических).

Лекция 7. Процессы петрогенеза. I. Литогенез.

А. Механизмы осадкообразования (2час.)

1. Экзогенные и эндогенные процессы. Седиментация. Выветривание и его роль в процессах осадконакопления. Значение грунтовых вод в формировании кор выветривания. Представление о гидрогеологии.

Значение экзогенных факторов в деструкции горных пород. Выветривание как одно из важнейших звеньев круговорота веществ в литосфере. Физические процессы выветривания. Роль химического выветривания и его фазы (гидролиз, гидратация, карбонизация, растворение, фотохимические реакции, окисление). Гальмиролиз – подводное выветривание и его стадии (консолидации, гальмиролиза, активного окисления, гидротермальная).

2. Механизмы осадконакопления.

Терригенная седиментация. Дефляция. Эрозия. Аккумуляция. Речные террасы, дельты, конусы выноса. Делювиальные шлейфы. Пролювий. Перлювий. Аллювий. Илювий.

3. Хемогенная седиментация. Химический потенциал. Растворимость. Конгруэнтность и инкогруэнтность. Буферное действие глинистых минералов. Лизоклин. Апвеллинг. Синкинг.

4. Биогенное породообразование. Коралловые рифы, биогермы, ракушечники.

Лекция 8. Процессы петрогенеза. I. Литогенез.

Б. Обстановки осадконакопления (2 час)

1. Палеогеография – наука о географических ландшафтах прошлого и их развитии. Континентальные, морские и промежуточные обстановки.

2. Континентальные обстановки – эоловые, флювиальные, пролювиальные, лимнические, гляциальные.

Эоловые обстановки. Пески. Дюны: тропических пустынь, перигляциальных регионов, прибрежно-морские. Лёссы – зандровые равнины.

Флювиальные обстановки. Аллювий. Меандры. Разветвлённые русла. Ландшафтная и вертикальная аккреция. Верхние и нижние косы. Косая слоистость осадков.

Примеры лимнических обстановок, осадочных бассейнов пролювиальных отложений. Гляциальные обстановки. Морены. Друмлины. Озы. Камы. Ледникоыве парагенезисы.

3. Морские обстановки. Осадки шельфа. Турбинные потоки континентального подножья. Аккреционные призмы и олигостромы преддуговых склонов. Обстановки котловин – окислительные, восстановительные, окислительно-восстановительные.

4. Переходные обстановки. Примеры переходных обстановок: дельты Миссисипи, типичные коралловые рифы.

Характер переслаивания континентальных и морских отложений.

5. Понятия фация и формация. Фации: топофация, литофация, биофация. Трансгрессивные и регрессивные ряды фаций и их критерии.

Формация как парагенетическая ассоциация горных пород (более высокий уровень организации минерального вещества). Геосинклинальные, платформенные и переходные формации. Формационные ряды.

Лекция 9. Процессы петрогенеза.

II. Образование магматических горных пород. А. Вулканизм (3 час.).

1. Эндогенные процессы.

Тепловые потоки Земли и образование магматических горных пород. Тепловой поток. Кондукция и конвекция. Появление магм в восходящем конвективном потоке. Магма как флювиально-силикатный расплав. Её характеристика.

Магматические камеры, резервуары, очаги. Их уровни и объёмы расплавов.

2. Общие особенности вулканизма и типизация форм его проявления.

Эффузивные образования. Вековое кипение магм. Эксплозии. Палящие тучи. Фреатические взрывы. ״Военные״ взрывы. Курильщики.

Формы вулканов, продуктов вулканической деятельности, типы лавовых структур. Щитовые и стратиформные вулканы.

Типы вулканических извержений (по характеру проявлений, типам магм).

3. Географическая зональность вулканизма. Тихоокеанское огненное кольцо, Средиземноморско-Индонезийская, Атлантическая и Индийско-Африканская зоны.

Геоструктурный контроль размещения вулканических зон.

Океаническая рифтовая зона – Вулканизм исландского типа. Океаническая плитная зона – вулканизм гавайского типа. ״Горячие точки״ Дж. Уилсона. Материковые рифтовы зоны – центральноафриканский тип вулканизма. Плюм как мантийный диапир. Этапность континентального рифта: рассеянный и концентрированный рифтинг, рассеянный и концентрированный (осесимметричный) спрединг. Активная континентальная окраина – зона субдукции. Строение зоны. Возникновение тылового спрединга. Смешанные типы вулканизма – стромболианского, этнийского, вулканского, эксклозивных проявлений - плинианского, кракатауского, пелейского и катмайского.

Лекция 10. Процессы петрогенезиса. II.

Образование магматических горных пород. Б.. Интрузивный магматизм (1 час).

1. Магматическая эвтектика. Диаграмма температура-состав. Ликвидус–солидус.

Глубинность интрузивного образования магматических горных пород – субвулканические, гипабиссальные и абиссальные интрузии. Автохтонные и аллохтонные граниты. Процессы ассимиляции, гибридизации, дифференциации (гравитационной и кристаллографической), ликвации.

Причины петрографического разнообразия интрузивных пород.

2. Формы вулканических тел (силл, лакколит, лополит, факолит, дайка, некк, коническая интрузия, хонолит, батолит, шток).

Лекция 11. Процессы петрогенеза.

III. Образование метаморфических горных пород. А. Метаморфизм (2 час.)

1. Факторы метаморфизма. Температура. Давление. Время. От диагенеза до ультраметаморфизма. Динамоморфизм. Закон Гука. Деформации материала. Типы метаморфных превращений (твёрдое тело → твёрдое + газ; твёрдое → твёрдое). Полиморфизм превращения. Порядок → беспорядок. Реакции смешения. Реакции между твёрдыми веществами.

2. Термодинамические понятия и принципы термодинамики. Термодинамические поля и диаграммы. Типы метаморфизма: геотермический, гидростатический, дислокационный.

Лекция 12. Процессы петрогенеза.

III. Образование метаморфических горных пород. А. Обстановки метаморфизма (2час.)

1.Физико-химические основы парагенезиса минералов. Отличие метаморфных явлений от метасоматических. Метасоматоз диффузионный и инфильтрационный. Правило Гиббса. Фазовые диаграммы. Минеральные фации.

2. Метаморфические обстановки.

Стадии диагенеза (синдиагенез, анадиагенез, эпидиагенез). Метаморфическая зональность, метаморфические пояса. Обстановки ультраморфизма. Анатексис и палингенез.

Импактный метаморфизм. Астроблемы.

Лекция 13. Тектоника (2 час.).

1. Тектонические движения. Землетрясения. Энергетические единицы сейсмической интенсивности.

2. Элементарные деформации. Стратиграфические несогласия. Элементы складчатых форм дислокаций (синклинали, антиклинали, флексуры). Типы складок и их замыкания. Голоморфная, идиоморфная, промежуточная складчатость. Диапиры.

3. Основные структурные типы земной коры. Континенты – океаны. Платформы – щиты и плиты. Подвижные пояса. Геосинклинали и орогены. Тафрогенез.

Лекция 14. Глобальная тектоника. (2 час.)

1. История вопроса. Дрейф континентов А. Вегенера. Возможный механизм движения литосферных плит. Главные процессы плитной тектоники: спрединг, субдукция (обдукция), коллизия. Трансформные разломы.

2. Последовательность развития земной коры. Расколы континентов. Разрастание океанов. Сущность и особенности тектоники литосферных плит.

3. Понятия о плюм-тектонике. Структура и динамика плюмов.

Взаимодействие динамики плит и плюмов. Единство геодинамической эволюции Земли.

4. Геосферы как высший уровень организации минерального вещества.

Лекция 15. Горообразование как результат взаимодействия эндогенных и экзогенных сил (2 час.).

1. История вопроса. Сводовые поднятия. Блоковая тектоника. Коллизионные обстановки столкновения литосферных плит. Телевизионные эффекты.

2. Заданные сценарии или самоорганизованные процессы. Синергетическая теория. Орогенез, киматогенез и горообразование.

История формирования Алтайской горной страны.

3. Перспективы геологии как интегрального учения о Земле

Лабораторные занятия по геологии (24 часа) ¹

В ходе лабораторных работ студенты

получают представление: об основах кристаллографии, кристаллохимии, минералогии и петрографии, практическом значении минералогии и петрографии, применении минералов в отраслях промышленности;

приобретают опыт: практического определения минералов и горных пород по их диагностическим признакам.