Геология и литология



страница1/5
Дата02.05.2016
Размер0.75 Mb.
  1   2   3   4   5
Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Пермский национальный исследовательский политехнический университет»

Кафедра «Геология нефти и газа»

А.Г. Иванов, О.Е.Кочнева, А.А. Ефимов



Геология и литология

Учебно-методическое пособие

Издательство

«Пермский национальный исследовательский политехнический университет»

2012

УДК 551.08А



К75

Рецензенты:

доцент кафедры ГНГ, канд. геол.-мин. наук В.И. Дурникин

(Пермский национальный исследовательский политехнический университет);

доцент кафедры региональной и нефтегазовой геологии,

канд. геол.-мин. наук О.Л. Алексеева

(Пермский государственный национальный исследовательский университет)

Иванов, А.Г.

К75 Геология и литология: учеб.-метод. пособие / А.Г. Иванов, А.А. Ефимов, О.Е.Кочнева , А.А. Ефимов – Пермь: Изд-во ПНИПУ, 2012. – 69 с.

ISBN 978-5-398-00277-5

Представлена рабочая программа, разобраны цели и задачи дисциплины. Приведено краткое описание главнейших минералов и горных пород; составлены варианты контрольной работы по теоретическому курсу и составлению геологических разрезов.

Предназначено для студентов заочного отделения специальностей 130304 «Геология нефти и газа», 130503 «Разработка и эксплуатация нефтяных и газовых месторождений», 130504 «Бурение нефтяных и газовых скважин», 130501 «Проектирование, сооружение и эксплуатация нефтегазопроводов и нефтегазохранилищ».

УДК 551.08А

ISBN 978-5-398-00277-5 © ГОУ ВПО

«Пермский национальный исследовательский политехнический университет», 2012



Рабочая программа

  1. Цели и задачи дисциплины, ее место в учебном процессе.

1.1. Цель преподавания дисциплины.

Курс «Геология и литология» относится к одному из основных, изучаемых студентами специальностей ГНГ, РНГМ, БНГС, ГНП и НГД. Необходимость знания основ геологии диктуется спецификой работы инженера-нефтяника. Находясь в постоянном контакте с геологом, он должен четко представлять себе геологические условия залегания месторождения нефти и газа, чтобы грамотно вести его разведку или разработку.

1.2. Задачи изучения дисциплины.

Основной задачей курса является ознакомление студентов с важнейшими породообразующими минералами, с горными породами, с геохронологией и основными структурами земной коры, с процессами внешней и внутренней геодинамики, особенностями геологического строения России.



В результате изучения дисциплины студент должен:

  • уметь работать с геологической литературой;

  • знать породообразующие минералы и основные типы осадочных, магматических и метаморфических пород;

  • получить представление о геологическом времени, истории развития Земли, методах определения возраста горных пород, шкале относительной и абсолютной геохронологии;

  • научиться читать геологические карты, геологические разрезы через зоны складчатых и разрывных нарушений, производить простейшие геологические построения;

  • овладеть навыками работы с горным компасом.

2. Содержание дисциплины.

  1. Наименование тем, их содержание, объем в часах лекционных занятий.

  1. Геология и литология, ее предмет и разделы. Связь геологии и литологии с другими науками. Методы исследования в геологии и их специфика. Теоретическое и практическое значение геологии.

  2. Земля в мировом пространстве. Общие сведения о Земле. Форма, размеры, масса и плотность Земли. Рельеф земного шара. Физические поля Земли: гравитационное, магнитное, тепловое. Внешние и внутренние оболочки земного шара: атмосфера, гидросфера, биосфера, земная кора, мантия и ядро. Вещественный состав Земли. Главнейшие минералы и горные породы.

  3. Общие сведения о геодинамических процессах. Экзогенные и эндогенные процессы. Источники энергии геодинамических процессов.

  4. Геологическая история Земли. Понятие о геологическом времени. Относительные и абсолютные методы определения возраста горных пород. Общие и местные стратиграфические шкалы.

  5. Экзогенные геологические процессы преобразования земной коры.

  1. Выветривание. Общее понятие о выветривании. Физическое выветривание и его продукты. Химическое выветривание и составляющие его процессы. Биохимическое выветривание. Подводное выветривание. Коры выветривания (древние и современные) и связанные с ними полезные ископаемые. Почвы и их подразделение по составу и климатическим зонам.

  2. Геологическая деятельность ветра. Ветер как атмосферный процесс. Разрушительная работа ветра. Транспортировка продуктов разрушения. Эоловая аккумуляция. Лесс, его состав, распространение и гипотезы образования.

  3. Геологическая деятельность поверхностных текучих вод. Понятие о текучих водах. Плоскостной и линейный сток. Транспортирующая, эрозионная и аккумулятивная работа постоянных и временных водных потоков. Устья рек (дельты и эстуарии). Полезные ископаемые, связанные с речными отложениями.

  4. Геологическая деятельность озер и болот. Водный режим и химический состав озерных вод. Разрушительная и транспортирующая работа озер. Озерные отложения и связанные с ними полезные ископаемые. Происхождение и типы болот. Болотные отложения. Процессы углеобразования и генетические виды углей.

  5. Геологическая деятельность подземных вод. Физико-химические свойства воды. Виды вод в горных породах. Гидрогеологические свойства горных пород. Классификация подземных вод: по генезису, по условиям залегания, по температуре, по концентрации водородных ионов, по степени минерализации, по растворенным газам. Воды нефтяных и газовых месторождений. Разрушительная работа подземных вод. Суффозия и карст. Оползни и обвалы. Транспортирующая и созидательная деятельность подземных вод. Полезные ископаемые, связанные с подземными водами.

  6. Геологическая деятельность льда. Типы льдов и ледников. Разрушительная и транспортирующая работа ледников. Ледниковые и водно-ледниковые отложения. Оледенения в геологической истории Земли и их причины. Геологические процессы в мерзлой зоне литосферы. Мерзлые горные породы, их географическое распространение и мощность.

  7. Геологическая деятельность морей и океанов. Общая характеристика Мирового океана: рельеф дна, химический состав вод, газовый режим, температура, давление и плотность морской воды. Органический мир морей и океанов. Движения вод Мирового океана: волнения, приливы и отливы, течения. Разрушительная, транспортирующая и аккумулятивная работа моря. Типы морских осадков и их распределение по областям морского дна. Цикличность осадконакопления. Полезные ископаемые, связанные с морскими отложениями.

  8. Осадочные горные породы. Преобразование осадков в осадочные породы. Понятие о диагенезе и катагенезе. Основные типы и особенности осадочных пород. Методы исследования осадочных пород. Понятие о фациях, генетических типах и формациях. Фациальный и генетический анализы как основные методы реконструкции физико-географических условий и движений земной коры в прошлые геологические эпохи.

  1. Эндогенные геологические процессы преобразования земной коры.

2.1.6.1. Тектонические движения земной коры. Понятие о тектоносфере и эндогенных режимах. Колебательные и складчатые движения земной коры. Методы их изучения. Землетрясения, их географическое распространение и классификация. Методы изучения землетрясений. Цунами. Прогноз землетрясений и сейсмостойкое строительство.

  1. Тектонические нарушения земной коры. Первичная и нарушенная формы залегания осадочных пород. Элементы залегания слоев горных пород и их определение с помощью горного компаса. Складчатые и разрывные структуры земной коры. Элементы складки. Классификация складок. Разрывные нарушения. Элементы разрывного нарушения. Типы разрывных нарушений.

  2. Магматизм. Интрузивный магматизм. Происхождение магм и причины их разнообразия. Формы залегания интрузивных тел. Понятие о дифференциации магмы и об ассимиляции вмещающих пород. Постмагматические процессы (пневматолитовый и гидротермальный). Метасоматоз и скарны. Магматические горные породы, их классификация, структуры и текстуры. Полезные ископаемые, связанные с магматизмом. Эффузивный магматизм. Строение и типы вулканических аппаратов. Стадии вулканического процесса. Классификация вулканических извержений. Продукты извержений вулканов. Формы залегания эффузивных тел. Географическое распространение действующих вулканов. Практическое значение вулканизма.

  3. Метаморфизм. Основные типы метаморфизма. Метаморфические горные породы, их классификация, структуры и текстуры. Полезные ископаемые, связанные с метаморфизмом.

  1. Важнейшие структурные элементы земной коры и литосферы. Основные этапы эволюции земной коры. Основные закономерности геологического развития Земли. Геотектонические гипотезы.

  1. Геологическая документация. Понятие о геологической съемке. Основные геологические документы: геологическая карта, геологический разрез, блок-диаграммы, стратиграфическая колонка. Тектонические, гидрогеологические, литологические и другие карты.

  2. Геологическая служба в нашей стране и за рубежом. Геологическая деятельность человека и охрана природы. Понятие о ноосфере. Геоэкологические проблемы охраны окружающей среды. Перспективы развития геологии.

2.2. Лабораторные работы.

  1. Цель лабораторных работ – ознакомление с основными породообразующими минералами и горными породами.

  2. Перечень лабораторных занятий:

а) изучение и описание минералов – 2 ч;

б) изучение и описание горных пород – 2 ч.



  1. Содержание лабораторных занятий.

  1. Изучаются и описываются следующие минералы:

самородные элементы – графит, сера; сульфиды – пирит, халькопирит, галенит, киноварь; галоиды – сильвин, галит, карналлит; окислы – кварц, гематит, лимонит, магнетит; карбонаты – кальцит, доломит, магнезит; сульфаты – ангидрит, гипс; фосфаты – апатит, фосфорит; силикаты – роговая обманка, мусковит, биотит, каолин, тальк, ортоклаз, лабрадор, нефелин, серпентин, авгит, оливин.

  1. Изучаются и описываются следующие горные породы:

магматические – гранит, пегматит, диорит, порфирит, нефелиновый сиенит, габбро, базальт, обсидиан, дунит, пироксенит;

осадочные – галечник, конгломерат, брекчия, гравелит, песчаник, алевролит, глина, аргиллит, известняк, мергель;

метаморфические – мрамор, гнейс, кварцит, сланцы: глинистый, тальковый, слюдяной, хлоритовый.


  1. Посещение геологического музея ПГТУ.


Методические указания к подготовке теоретического

курса и к лабораторным занятиям

Установочные лекции в объеме 6 ч знакомят с программой курса, литературой, заданиями по контрольной работе и охватывают наиболее трудные для самостоятельного изучения разделы курса.

Лабораторные занятия (4 ч) проводятся по изучению минералов и горных пород, которые указаны в перечне. Для лабораторных занятий необходимы: учебные пособия по курсу, шкала Мооса, стекла, фарфоровые плитки, раствор соляной кислоты, горный компас, коллекции минералов и горных пород.

В период подготовки к лабораторным работам студенты должны самостоятельно освоить следующие вопросы:

1. Понятие о минерале и принципы их классификации.

2. Физические свойства минералов (агрегатное состояние, удельный вес, твердость, спайность, излом, блеск, цвет, цвет черты, прозрачность, характерные диагностические признаки).

3. Понятие о горной породе и принципы их классификации.

4. Понятие о структуре и текстуре горных пород.

5. Представление об особенностях образования (генезиса) горных пород и минералов.

ПОНЯТИЕ О МИНЕРАЛЕ

Происхождение минералов

По условиям происхождения минералы подразделяются на две крупные группы:



  1. Эндогенные (внутренние) минералы, связанные с процессами, происходящими внутри земной коры. К ним относят те, которые возникают:

а) при кристаллизации магмы и лавы (магматические процессы) (гранит, кварц);

б) минералы, которые связаны с газами, выделившимися из магмы в разные стадии её эволюции (пневматолитовые процессы) (топаз, турмалин);

в) минералы, которые возникли благодаря горячим растворам (гидротермальные процессы) (флюорит, тальк);

г) минералы, возникшие в глубинных условиях под действием высоких температур и давлений (метаморфические процессы) (так, гранит превращается в гнейсы).



  1. Экзогенные (внешние) минералы, образующиеся в верхней части земной коры и на её поверхности:

а) осадочного происхождения (гравий, песок);

б) органического происхождения (в результате жизнедеятельности организмов) (различные известняки, торф, угли).



Образование минерального вещества в земной коре происходит следующим путём:

  1. Кристаллизацией природных силикатных расплавов.

  2. Отложением минерального вещества из истинных и коллоидных растворов.

Формы природных соединений

Формы природных кристаллов разнообразны. Различаются отдельные кристаллы, их сростки и минеральные агрегаты. Агрегатами называются естественные скопления минералов. Наиболее часто встречаются следующие агрегаты.

Зернистые агрегаты – самая распространённая форма выделения минералов в земной коре (апатит, пирит).

В зависимости от формы кристаллов зернистые агрегаты могут быть призматическими, листовыми, чешуйчатыми, игольчатыми, волокнистыми др.

Игольчатые – кристаллы имеют удлинённую форму (роговая обманка).

Листоватые (или пластинчатые) – слюды.

Чешуйчатые, которые состоят из чешуек (слюда).

Плотные агрегаты, когда нельзя различить контуры отдельных зёрен (халцедон).

Монокристаллы – хорошо огранённые кристаллы в пустотах, трещинах, полостях.

Закономерные сростки – сростки кристаллов по определённым кристаллографическим направлениям (двойники, тройники).

Незакономерные сростки – друзы, щетки.

Друзы – крупные кристаллы, прикреплённые одним концом к общему основанию (горный хрусталь).

Щётка – мелкие кристаллы, плотно сидящие рядом на каком-либо основании.

Землистые агрегаты – отдельные минеральные зёрна не видны невооружённым глазом. Масса пачкает руки (каолин).

Округлые агрегаты.

Секреции – когда идёт заполнение пустот минеральным веществом.

Мелкие секреции (до 10 мм) называются миндалинами, крупные – жеодами.



Конкреции - это округлые формы стяжения, формирующиеся вокруг какого-нибудь центра кристаллизации.

Оолиты – сцементированные агрегаты мелких, концентрического строения, минеральных ассоциаций.

Натечные агрегаты.

Натёчные формы образуются в результате выделения минералов в твёрдом виде из раствора при испарении последнего в пустотах, трещинах, полостях. Натёчные агрегаты имеют различные формы – почковидную, гроздевидную, цилиндрическую, пирамидальную, сталактит и др.



Физические свойства минералов

К ним относятся: цвет, цвет черты, блеск, прозрачность, спайность, излом, твёрдость, магнитность, двойное лучепреломление, вкус, ковкость и пластичность. Очень важным химическим свойством некоторых минералов является их отношение к соляной кислоте.



1. Цвет минералов является важным диагностическим признаком. Минералы могут иметь самую разнообразную окраску. Для некоторых минералов цвет является постоянным признаком: у золота – золотисто-жёлтый. Для большинства минералов этот признак непостоянен. Кальцит бывает белый, жёлтый, голубой, фиолетовый. Поэтому не следует определять минерал только по цвету, следует искать и другие признаки.

Окраска минералов зависит главным образом от химического состава самого минерала и от примесей. Нередко для определения цвета не хватает названий семи цветов радуги; тогда используют их комбинации и оттенки. Следует при этом помнить, что последним называют преобладающий цвет.



2. Цвет черты. Многие минералы в растёртом состоянии имеют другой цвет, чем в куске. Порошок можно получить, проводя куском минерала черту на белой шероховатой фарфоровой пластинке. Например, у светло-жёлтого пирита черта чёрная.

3. Блеск минералов является результатом отражения света. Блеск минералов можно разделить на несколько групп:

- металлический (характерен для металлов). Им обладают непрозрачные минералы, дающие в большинстве случаев чёрную черту на фарфоровой пластинке. Такой блеск имеют самородные металлы (золото, серебро, платина, многие сульфиды и окислы железа);

- полуметаллический блеск. К ним относятся минералы, поверхность которых имеет блеск потускневшей поверхности металла (графит, гематит);

- неметаллический блеск (наиболее обширная группа).

Различают следующие виды блеска: алмазный (алмаз), стеклянный (кальцит), жирный (кварц), перламутровый (гипс), шелковистый (асбест), матовый (каолинит).

4. Спайность – это способность минералов раскалываться или расщепляться по блестящим параллельным плоскостям. Различают 5 видов спайности:

а) весьма совершенная (слюда) – минералы легко расщепляются по плоскости спайности;

б) совершенная (кальцит, галит) – минерал при ударе раскалывается по плоскостям спайности;

в) средняя (полевые шпаты) – минералы при ударе раскалываются по плоскостям спайности с образованием неровного излома;

г) несовершенная (оливин) – сколы по плоскостям крайне редки и развит неровный излом;

д) весьма несовершенная (кварц) – минералы, у которых плоские поверхности не образуются.



5. Излом характерен для минералов с несовершенной и весьма несовершенной спайностью. Он может быть раковистым (опал), занозистым (гипс), неровным (родонит), землистым (каолин), зернистым (мрамор).

6. Твёрдость – степень сопротивления минерала внешним механическим воздействиям (резание, царапание). В диагностике минералов твёрдость играет очень большую роль. Определяют твёрдость минералов по шкале Мооса, в которой используются минералы с известной и постоянной твёрдостью. В шкале десять ступеней твёрдости.

Шкала Мооса

Тальк – 1, гипс – 2, кальцит – 3, флюорит – 4, апатит – 5, ортоклаз – 6, кварц – 7, топаз – 8, корунд – 9, алмаз – 10.

Однако величины от 1 до 10 относительны. Так, твердость талька, определённая на специальном приборе, равна 2,4 кг/мм2, а алмаза – 10 060 кг/мм2 т.е. алмаз твёрже талька не в 10 раз, а примерно в 5000 раз.

В полевых условиях для определения твёрдости минералов пользуются распространёнными предметами: графит – 1, ноготь – 2, бронзовая монета – 3, железный гвоздь – 4, стекло – 5, стальной нож – 5,5 – 6, напильник – 7.

7. Плотность минералов находится в широких пределах: от 0,6 г/см3 до 21 г/см3. По плотности все минералы делятся на лёгкие ( до 3 г/см3); средние ­(3-6 г/см3); тяжёлые (более 6 г/см3 ).

Специфические свойства минералов


  1. Магнитность присуща немногим минералам. Эти минералы реагируют на магнит (магнетит, платина, пирротин).

  2. Двойное лучепреломление характерно для некоторых прозрачных минералов и связано с различием показателей преломления по разным направлениям. Если через пластинку минерала рассматривать предмет, то возникает двойное его изображение (исландский шпат – это разновидность кальцита).

  3. Способность карбонатов вступать в реакцию с соляной кислотой (5-10%).

  4. Вкус. Сильвин (KCl) – горько-солёный вкус, галит (Na Cl) – солёный.

  5. Горючесть – горит сера.

  6. Ковкость и пластичность. Золото – самый пластичный и ковкий минерал.

Классификация минералов

Современная классификация минералов основана на их химическом составе и кристаллической структуре. Главнейшие породообразующие и рудные минералы, изучение которых входит в программу курса, объединяются в несколько классов.



  1. Самородные элементы. В этот класс входят минералы, состоящие из одного элемента. К нему относятся: сера, графит, алмаз и др.

  2. Сульфиды. Эти минералы представляют собой соединения различных элементов с серой. К ним относятся: пирит (серный колчедан – FeS2), халькопирит (медный колчедан – CuFeS2), галенит (свинцовый блеск – PbS), сфалерит (цинковая обманка – ZnS).

  3. Галоиды. Минералы этого класса в химическом отношении представляют собой соли галоидно-водородных кислот. К ним относятся: галит (поваренная соль – NaCl), сильвин - KCl, карналлит – MgCl2KCl 6H2O.

  4. Окислы. В этот класс входят минералы, которые соединяются с кислородом и гидроокислами. Это кварц – SiO2 – самый распространённый минерал в земной коре, корунд – Al2O3, гематит (красный железняк, или железный блеск – Fe2 O3), магнетит (магнитный железняк – Fe3O4), лимонит (бурый железняк – Fe2O3 nH2O).

  5. Карбонаты. В класс карбонатов входят минералы: кальцит – CaCO3, доломит – CaMg(CO3)2, магнезит – MgCO3.

  6. Сульфаты. К этому классу относятся минералы, представляющие собой соли серной кислоты: гипс – CaSO4 2H2O, ангидрит (безводный сульфат кальция) – CaSO4.

  7. Фосфаты. Апатит – Ca5(F,Cl)[PO4]3.

  8. Силикаты. В этот класс входят наиболее распространённые в земной коре породообразующие минералы. Они сложные по химическому составу и участвуют в строении всех типов горных пород, особенно магматических и метаморфических. К ним относятся: оливин, роговая обманка, авгит мусковит, биотит, тальк, каолинит и др.

9. Органические соединения. Янтарь.

Краткое описание минералов

1. Самородные элементы

1.1. Сера – S.



Кристаллография. Ромбическая сингония.

Физические свойства. Твердость – 1–2, хрупка, удельный вес – 2,0, цвет светло-желтый, легкоплавкая, при температуре 112,8 °С плавится, горит, издавая удушливый запах сернистого газа. Образует землистые порошкообразные массы, плотные корочки, желваки, налеты, друзы, включения, псевдоморфозы по органическим остаткам. Диагностика: желтый цвет, жирный блеск, небольшая твердость, хрупкость, легкоплавкость. Генезис: образуется вулканогенным путем и при биогенно-осадочных процессах.

1.2. Графит – С.



Кристаллография. Гексагональная сингония.

Физические свойства. Твердость – 1, удельный вес – 2,2, цвет черный до серебристо-серого, черта черная, блеск металлический, у мелкозернистых выделений – тусклый. Спайность совершенная в одном направлении. Образует пластинчатые кристаллы, чешуйчатые, пластинчатые агрегаты. Диагностика: черный цвет, низкая твердость (пишет на бумаге, пачкает руки), на ощупь жирный. Генезис: магматический и метаморфический.

2. Сульфиды

2.1. Пирит – FeS2.



Кристаллография. Кубическая сингония. Наиболее распространены формы куба с гранями, покрытыми штриховкой, пентагондодекаэдра, октаэдра.

Физические свойства. Излом скорлуповатый. Хрупок. Твердость – 6– 6,5, удельный вес – 5,02. Блеск металлический, очень яркий. Цвет бледный латунно-желтый, может быть темнее в связи с побежалостью. Черта зеленовато- или коричневато-черная. Непрозрачен. Парамагнитен.

Диагностические признаки. Отличается от халькопирита более светлым цветом и высокой твердостью, от золота – хрупкостью и твердостью, от марказита – более темным оттенком и формой кристаллов. Выделяет много серы при нагревании в закрытой трубке, и двуокись серы – в открытой трубке.

Нахождение. Пирит – самый обычный и наиболее распространенный из сульфидных минералов. Встречается как продукт магматической сегрегации, как акцессорный минерал в изверженных породах, в контактово-метасоматических образованиях и гидротермальных жилах. В осадочных породах бывает как первичным, так и вторичным. Ассоциируется с халькопиритом, сфалеритом и галенитом.

Применение. Главным образом используется как источник серы и железного купороса. Железный купорос применяют в красильном деле, для приготовления чернил, как пищевой консервант и дезинфицирующее средство.

2.2. Халькопирит – CuFeS2.



Кристаллография. Тэтраэдрическая сингония.

Физические свойства. Хрупок, твердость – 3,5–4, удельный вес – 4,1– 4,3. Блеск металлический. Цвет латунно-желтый; часто бронзовая побежалость. Черта зеленовато-черная.

Диагностические признаки. Узнается по латунно-желтому цвету и зеленовато-черной черте. Отличается от пирита тем, что мягче стали, от золота – хрупкостью.

Нахождение. Большинство сульфидных руд содержит некоторое количество халькопирита, но наиболее важными являются гидротермальные жилы и метасоматические залежи.

Применение. Важная руда меди.

2.3. Галенит – PbS.



Кристаллография. Кубическая сингония. Наиболее распространенная форма – куб, иногда усложненный гранями октаэдра.

Физические свойства. Спайность совершенная, твердость – 2,5, удельный вес – 7,4–7,6. Блеск яркий металлический. Цвет и черта свинцово-серые.

Диагностические признаки. Легко узнается по физическим свойствам.

Нахождение. Галенит – очень распространенный сульфид гидротермальных жил, где находится в ассоциации со сфалеритом, пиритом, марказитом, халькопиритом, доломитом, кальцитом, кварцем, баритом и флюоритом.

Применение. Практически единственный источник свинца и руды серебра. Свинец – главная составная часть таких сплавов, как припой, типографский сплав, а также легкоплавких сплавов. Используется для изготовления аккумуляторов, труб, листов, дроби. Свинец используют и в качестве защиты от радиации.
  1   2   3   4   5


База данных защищена авторским правом ©bezogr.ru 2016
обратиться к администрации

    Главная страница