Лекция: АВТОМАТИЗАЦИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ
9. Магматизм– глубинный эндогенный геологический процесс. Он основан на зарождении магмы в глубинах Земли и движении вверх по пути наименьшего сопротивления к поверхности. Энергией является внутреннее тепло Земли. Около 95% горных пород, слагающих земную кору, обязано своим происхождением процессам магматизма. Эффузивный магматизм (вулканизм) – магматизм, объединяющий все процессы, связанные с излиянием магмы на земную поверхность. Интрузивный магматизм– магматизм, при котором поднимающаяся магма медленно остывает и кристаллизуется на той или иной глубине, образуя разнообразные по форме тела – интрузивы.
10. Магма – огненно-жидкий силикатный расплав, насыщенный газообразными компонентами. Магма того же состава, что и земная кора, однако отличается значительным количеством легколетучих компонентов (паров воды, сернистых соединений, углекислого газа и т.п.). Благодаря высокому давлению в недра летучие соединения находятся в магме в растворённом виде. Тем самым уменьшая вязкость, увеличивая подвижность и химическую активность магмы по сравнению с окружающими породами. Движение магмы к поверхности обусловлено гидростатическим давлением, значительным увеличением объёма, которым сопровождается переход твердых горных пород в состояние расплава. Степень проникновения магматических расплавов зависит от конкретных геологических условий и может быть различной.Дифференциация – совокупность физико-химических процессов, приводящих к образованию из единого магматического расплава горных пород различного состава. Магматическая дифференциация происходит до начала кристаллизации. Основной физ-хим. процесс, приводящий к разделению магмы, ликвидация, т.е.единый гомогенный магматич. расплав на два ненасыщенных, несмешивающихся и разных по составу. Кристаллизационная дифференциациясвязана уже с процессом кристаллизации и сопровождает этот процесс. При остывании магмы по мере достижения температур кристаллизации первыми кристаллизируются наиболее тугоплавкие минералы, вторыми – среднеплавкие, третьими – лёгкоплавкие. Минералы с большой относительной плотностью (железо, магний, калий) погружаются в придонные горизонты, в верхних горизонтах повышается кислотность.
11. Эффузивный магматизм (вулканизм) – магматизм, объединяющий все процессы, связанные с излиянием магмы на земную поверхность. Излияние лавы происходит через вулканические аппараты. Типы вулканических аппаратов: центральный (геолог. постройка в виде конусовидных гор, извержение через центральной выводное отверстие, имеется жерло – выводной канал и кратер – чашеобразное углубление, у многих крупных вулканов – паразитические вулканы – побочные выводные отверстия, кальдера – обширная впадина после разрушения вершины конуса), трещинный(центр. выводное отверстие отсутствует, лава изливается через глубокие, протяжные трещины в земной коре, в результате образование мощных лавовых потоков ). Абсолютное большинство современных вулканов центрального типа.
12. Типы вулканов:гавайский тип (лава жидкая, основного состава — базальтовая,t 1200, движется со скоростью 8-10 м/с, конус с пологими стенками в основании иногда в 10 км); визувианский тип (лава с высокой вязкостью ,t 1000, среднего, реже основного состава, при извержении большое количество твёрдых продуктов – пепел, вулканические бомбы, сопровождается землетрясением, потоки лавы мощностью 4-5 м., конус высотой до 6000 м. и более); взрывной тип (Кракатау, лава кислая и вязкая, сама практически не изливается, а выбрасывается взрывом в виде огромного количества различных продуктов, конус тем же взрывом разрушается с образованием огромной кальдеры).
13. Продукты вулканических извержений:жидкие — лава кислая (SiO2 > 65%, светлая, вязкая t 1000-1100, Vтеч. = 5-7 км/ч.), основная (тёмная, жидкая, t 1300, Vтеч = до 30км/ч ); твёрдые (вулканический пепел, песок, лапилли – камни до 3 см, вулканические бомбы – камни от 3 см. до 20 м. ); газообразные(пары кислот F, Cl,сернистая, углекислые газы, пары воды, аммониак).
14. Послеокончания вулканической изверженияв течение очень долгого времени наблюдаются разного рода процессы, свидетельствующие о сохраняющейся активности магматического очага, так называемые поствулканические явления. Выделение газов (хлористый аммоний, борная кислота, сера, фтористый водород и т.п.), гейзеры (водяные, грязевые), термальные источники (горячие источники с повышенной концентрацией минеральных веществ ).
15. Зоны распространения вулканов: Тихоокеанскаязона или «Тихоокеанское огненное кольцо » (60% всех действующих вулканов, Камчатка, Курильские, Японские, Филиппинские острова, Новая Гвинея, Соломоновы, Новозеландские острова, западное побережье Америки ); Атлантическая зона (90 вулканов, приурочена в основном к центральной приподнятой части Срединно – Атлантического хребта + вулканы Исландии, Азорских, Канарских, Антильских и других островов. ); Средиземноморско-Индонезийскаязона (Везувий, Этна, Вулкано, наибольшее количество вулканов на юго-востоке зоны ); Индийско-Африканская зона (вулканы индийских островов и внутренние вулканы Африки ).
16. Интрузивный магматизм– магматизм, при котором поднимающаяся магма медленно остывает и кристаллизуется на той или иной глубине, образуя разнообразные по форме тела – интрузивы. Впоследствии благодаря различным геологическим процессам многие из интрузивов оказываются на дневной поверхности. Форма интрузивных тел, характер их контактов с вмещающими породами зависит как от механизма внедрения магматических расплавов, так и от физических свойств магмы и вмещающих пород. В природе интрузивный магматизм изучать не приходится из-за протекания процесса на большой глубине, недоступной человеку, t, несовместимая с жизнью, огромное давление, фактор времени. Но изучают вещественный состав пород, сам процесс путём постановки экспериментов (моделирование процесса), формы залегания интрузивных тел.
17.Формы залегания интрузивных тел. Согласные:силлы – пластообразные интрузивные тела, образующиеся путем внедрения магмы вдоль поверхностей напластованных осадков; лакколиты – грибообразные тела, имеющие выпуклую верхнюю поверхность и сравнительно плоскую нижнюю, к которой подходят подводящие каналы; лополиты – чашеобразные тела, образовавшиеся вследствие проседания пород под тяжестью магмы; факолиты – относительно небольших размеров чечевицеобразные тела, залегающие, как правило, в сводовых частях синклинальных и антиклинальных складок. Несогласные:батолиты – наиболее крупные интрузивные тела, занимающие площадь десятки и сотни кв.км и имеющие в плане удлиненно-овальную форму; штоки – интрузивные тела неправильной, часто близкой к цилиндрической, формы, площадь сечения не превышает 100 кв.км.; дайки – плоские плитообразные тела, возникшие в результате заполнения магмой вертикальных и наклонных трещин в земной коре; некки – трубообразные тела, представляющие собой жерла древних вулканических аппаратов централ. типа, заполненные магмой. Процессы магматизма необычайно продуктивны в смысле образования месторождений полезных ископаемых. Все месторождения, формирование которых связанные с магмой – магмогенные. На стадии кристаллизации магматич. расплавов образовываются месторождения горных пород с ультраосновным, основным и щелочным составом (хромиты, металлы группы платина, алмазы, апатиты); на стадии кристаллизации остаточных расплавов образовываются пегматитовые месторождения (слюда, литий, драг. камни, олово). Большинство металлических месторождений связано с гидротермальными растворами (медь, золото, серебро, цинк, свинец, молибден).
18. Метаморфизм –преобразования минералов и горных пород под воздействием высоких температур и давления, химически активных веществ.Факторы метаморфизма:температура (интервал t для метаморфизма от 250-300 до 8000с, повышение t на 10 градусов увеличивает скорость реакции в 2 раза, на 100 градусов – 1000 раз); давление: петростатическое (всестороннее, на 3 км увеличивается на 100МПа; ведёт к изменению объёма пород, ведет к образованию минералов с большей плотностью и меньшим удельным объёмом ), боковое, или стресс (возникает при интенсивных тектонических движениях дислокационного характера, вызывает дробление пород, деформацию минералов ); химически активные вещества (вода, углекислота, водород, соединения хлора, серы и др. ) – катализаторы, облегчающие реакцию между кристаллами; участвуют в минералообразовании.
19. Типы метаморфизма: Региональный (наиболее распространённый, охватывает огромные площади, участвуют давление, температура, химически активные вещества ): эпизона (верхняя зона, t0150 ), мезозона ( средняя зона,t0300, глубина 10 км), катазона ( t0> 300-500, глубина более 10 км ); Ультраметаморфизм (полное или частичное расплавление горных пород ); Контактный (контакт магматических расплавов с вмещающими породами): термальный (передача тепла от горячего к холодному ), гидротермальный (горячий водный раствор ), пневматический ( передача теплоты от газов); Динамический (в основном меняются структурно-текстурные особенность ). В результате метаморфизмавозникаютметаморфические месторождения, в основном неметаллических полезных ископаемых: мрамор, кварцит, кровельные сланцы, графит, яшма.
20. Землетрясение– внезапное колебание, сотрясение земной поверхности, вызванные искусственными и естественными причинами. Сейсмология – наука, изучающая землетрясения. Землетрясения регистрируются и изучаются на специальных сейсмических станциях. Станции оборудованы сейсмографами. Сейсмограф – прибор для фиксирования землетрясений. Запись с сейсмографа – сейсмограмма. Её изучение даёт возможность судить о длительности землетрясения, количестве колебаний, глубине гипоцентра, местоположении эпицентра. Место в земной коре или верхней мантии, где произошло мгновенное смещение горных пород и возник подземный удар – очаг землетрясения. Гипоцентр – глубинный центр очага землетрясения. Эпицентр– центр области, где землетрясение достигает наибольшей интенсивности.
22. Типы землетрясений:вулканические(результат глубинных взрывов газов из магмы, гидравлического удара магмы, движущейся по каналам разной формы; в районах современной вулканической активности); денудационные, илиобвальные (обвал значительных масс породы, в основном в горных районах, провал подземных полостей); тектонические (95%, причина — разгрузка длительно накапливаемого напряжения в недрах Земли ), искусственные. Если эпицентр на море, возникает моретрясение, образующее гигантская эллиптическую волну – цунами. Иногда цунами высотой до 30-40 м. у берега.
23. Сейсмические пояса Земли: Тихоокеанскийпояс (район Тихого океана, 68% всех землетрясений, в основном глубокофокусные ), Средиземноморскийпояс (район Средиземного моря, 21% всех землетрясений), Альпийско-гималайскийпояс.
24. В настоящее время предсказать точное время землетрясения и место его возникновения не возможно. Но намечаются следущие основные возможности решения этого вопроса: инструментальное (с помощью проборов определить деформации поверхности Земли, которые сопутствуют землетрясению); наблюдение за изменением магнитного поля в период, предшествующее землетрясению; изучение упругих свойств пород в районе предполагаемого землетрясения. В зависимости от потенциальной сейсмической опасности при строительстве инженерных сооружений применяются такие методы антисейсмического строительства: подбор специальных материалов, антисейсмические конструкции, поэтажные железобетонные и армокирпичные пояса, уменьшение и ограничение этажности, облегчение кровли.
25. Экзогенные процессы – геологические процессы, протекающие на поверхности земной коры и около её поверхности. Источником энергией является энергия солнечная радиация и сил гравитации. 4 группы (стадии):выветривании (глубокое изменение магматических, метаморфических и осадочных пород и минералов, оказавшихся неустойчивыми к действию к условиям земной поверхности); денудация (совокупность процессов удаления продуктов выветривания с места их образования и разрушения агентами денудации – вода морей, океанов, континентов, сила гравитации, ледники ); аккумуляция (геолог. процесс накопления рыхлых продуктов первичных горных пород в понижениях рельефа – речных долинах, озёрах, болотах, морях и океанах ), диагенез (сложный процесс преобразования экзогенных продуктов в осадочные породы под влиянием сил гравитации и изменений физико-химических условий в приповерхностной части земной коры ).
26. Выветривание — глубокое изменение магматических, метаморфических и осадочных пород и минералов, оказавшихся неустойчивыми к действию к условиям земной поверхности. Два типа выветривания: физическое и химическое. Физическое выветривание приводит к механическому разрушению горных пород – их измельчению и превращению в щебень, дресву, песок или глину. Факторы: изменение солнечной активности, воздействие воды, живых организмов, кристаллизация солей. Оно делится: температурное (результат колебания суточных и сезонных температур), морозное (происходит при повторяющемся расширении и сжатии, которые сопровождаются замерзанием и оттаиванием воды в трещинах пород). Химическое выветривание связано с хим. составом пород, их строением, климатическими условиями, наличием воды. Факторы: вода. Процессы хим.выветривания: окисление (переход акислых ковалентных соединений в окислые высоко ковалентные); гидратация (связана с воздействием на минералы и материнскую породу воду в жидком или газообразном состоянии); растворение (переход минерального вещества в раствор, связано с комбинаторным воздействием на материнскую породу воды и углекислоты, минеральных и органических кислот); гидролиз (реакция разложения минералов под действием воды с разрушением и перестройкой их кристаллических решёток). Элювий – остаточные продукты выветривания, представляющих один из важнейших генетических типов континентальных образований. Элювий состоит чаще всего из плохо отсортированных смесей щебня, дресвы, песка и глин и представляет собой рыхлую массу, по составу тесно связанную с материнской пордой.Коллювий, коллювиальные отложения — обломочный материал, накопившийся на склонах гор или у их подножий путем перемещения с расположенных выше участков под влиянием силы тяжести (осыпи, обвалы, оползни) и движения оттаивающих, насыщенных водой продуктов выветривания в областях распространения многолетнемерзлых горных пород. После достижения подошвы склона коллювиальные отложения обычно захватываются реками и ледниками. В зависимости от процесса, вызвавшего накопление, выделяют коллювий обрушения (дерупций и десерпций), коллювий оползания (оползневые и солифлюкционные) и коллювий смывания (делювий).
27. Кора выветривания– комплекс различных по составу остаточных продуктов выветривания, возникших в континентальных условиях магмат. метаморф. осадочных пород. Типы кор выветривания: 2) по геохимическим типом: Элювиальные (остаточные); Ортоэлювиальные (на плотных магматических породах); Параэлювиальные (на плотных осадочных породах); Неоэлювиальные (на рыхлых четвертичных осадочных породах); Транзитные (элювиально-аккумулятивные); Аккумулятивные. В коре выветривания образуются месторождения руд алюминия, железа, марганца, никеля, кобальта, урана, редких элементов, бария, неметаллических полезных ископаемых, таких, как каолины, огнеупорные глины, магнезиты и др. С корой выветривания связано образование россыпей золота, платины, касситерита, титаномагнетита, циркона, монацита, драгоценных камней и др., освобождающихся при выветривании включающих их горных пород.
28. Ветер — ветер является потоком воздуха, который движется преимущественно в горизонтальном направлении. На образование ветра влияет распределение континентов и океанов, размер и форма суши и водных масс, океанические течения, сезонное положение участков высокого и низкого давления и т.п. Все геологические явления, связанные с деятельностью ветра – эоловые процессы, а все отложения, образовавшиеся при помощи ветра — эоловые. Эоловые процессы протекают на всей территории суши, но наиболее активно проявляются в пустынях, полупустынях, на побережьях морей и океанов. Этому способствует оптимальное сочетание условий, способствующих развитию эоловых процессов: 1)отсутствие или разреженность растительного покрова, определяющее наличие непосредственного контакта горных пород, слагающих территорию, и воздушных потоков атмосферы; 2) частые ветры; 3) наличие больших объёмов рыхлого материала, способного перемещаться ветром. Необходимо отметить, что существенное значение при «поставке» обломочного материала, в дальнейшем перемещаемого ветром, в пустынях (для которых, как известно, характерны значительные суточные колебания температуры) имеет температурное выветривание. Существенную роль эоловые процессы играют в сухих степях, саваннах, приледниковых областях, долинах крупных рек и других открытых ландшафтах. Переносимый ветром тонкий материал может перемещаться на сотни и даже тысячи километров. Геологическая деятельность ветра складывается из процессов разрушения пород, переноса материала и его аккумуляции, тесно взаимосвязанных и протекающих одновременно. Разрушительная деятельность ветра складывается из двух процессов — дефляции и корразии. Дефляция — процесс выдувания и развевания ветром частиц рыхлых горных пород. Дефляции подвергаются мелкие частицы пелитовой, алевритовой и песчаной размерности. Различают площадную и локальную дефляцию. Корразия – процесс механического истирания горных пород обломочным материалом, переносимым ветром. Заключается в обтачивании, шлифовании, и высверливании горных пород.
29. Пустыня— природная зона, характеризующаяся равнинной поверхностью, разреженностью или отсутствием флоры и специфической фауной. Типы пустынь:Песчаные (на рыхлых отложениях древнеаллювиальных равнин); Лёссовые (на лёссовых отложениях подгорных равнинах); Суглинистые (на слабокарбонатных покровных суглинках равнин); Глинистые такыровые ( на подгорных равнинах и в древних дельтах рек); Глинистые (на низкогорьях, сложенных соленосными мергелями и глинами); Галечные и песчано-галечные (на гипсированных плато и подгорных равнинах); Щебнистые гипсированные (на платах и молодых подгорных равнинах); Каменистые ( на низкогорьях и мелкосопочниках); Солончаковые (в засоленных понижениях рельефа и по морским побережьям).Формы эоловых отложений: дюна (положительная форма рельефа; песчаный холм, образовавшийся под воздействием ветра); барханы ( положительная форма рельефа; подвижное скопление сыпучего песка, навеянное ветром и слабо закрепленное (либо не закреплённое) растительностью); бугристые пески ( холмистый рельеф, заросших кустарниковой и травянистой растительностью эоловых песков, представленный буграми неправильной формы); грядовые пески ( узкие и длинные, до нескольких десятков километров, полузаросшие гряды высотой от нескольких метров до 80 м, а оголенные — до 200 м).
АВТОМАТИЗАЦИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ