Тема 1. Лекція 1. Вступ до дисципліни

Історія географічних відкриттів веде свій відлік з тих далеких часів, коли люди створили засоби пересування, передусім по воді, і почали підкоряти нові землі. Вирушати в путь їх спонукало прагнення знайти кращі землі, потреба в розширенні торгівлі, жага збагачення і вічний потяг до пізнання невідомого. Але справжня епоха Великих географічних відкриттів настала в XV ст., коли європейські мореплавці перетнули океани і виявили далекі континенти. Відтоді освоєння світу велося дедалі інтенсивніше.

Будова Землі

Тіло планети складається з ряду шарів, що сформувалися на ранніх стадіях її розвитку. Це, зокрема, ядро, мантія і земна кора (рис.1).

Рис. 1. Будова Землі

У середині Землі міститься щільне ядро, що складається із заліза, нікелю і незначної кількості інших елементів. У ядрі виділяються внутрішня і зовнішня його частини. Зовнішнє ядро знаходиться в рідкому або розплавленому стані при температурі близько 4 000 °С. Температура у внутрішньому ядрі досягає 10 000 °С, і вважається, що субстанція там знаходиться, або поводиться як тверда речовина, через дію гігантського тиску. За оцінками вчених тиск у центральній частині досягає 3 млн. атмосфер. Разом на внутрішнє і зовнішнє ядро припадає 32% всієї маси планети. Над зовнішнім ядром розміщена мантія – шар, що становить 66% всієї маси Землі. Породи там перебувають переважно в твердому стані при температурі понад 1300 °С.

Верхній шар – земна кора – «дрейфує» по поверхні мантії: він значно тонший за інші. Виділяють три типи земної кори: конти-нентальна, що залягає під континентами (завтовшки 30…50 км; міс-цями тоншає до 20 км, а під молодими горами потовщується до 70…80 км); земна кора перехідного типу (завтовшки 15…30 км) й океанічна, що залягає під океанами (найтонша, в середньому 7…10 км).

Шари Землі залягають один над одним. Найважчий шар – ядро, розміщене в центральній частині, а найлегший – земна кора, що знаходиться на поверхні. На частку земної кори припадає всього 0,5% усієї маси планети. Складається вона з крихких гірських порід і може розтріскуватися при землетрусі.

Породи і мінерали

Гірські породи – природні сполуки одного або кількох мінералів. За умовами утворення вони діляться на три групи: магматичні, метаморфічні й осадові.

Гірські породи – природні сполуки одного або кількох мінералів, природних тіл, однорідних за хімічним складом і фізичними властивостями.

Мінерали, яких налічується кілька тисяч, можуть (як золото і мідь) складатися з одного елемента або бути (як силікати) сполу-ками кількох хімічних елементів.

Магматичні породи. Магматичні породи утворюються в резуль-таті затвердіння магми. Тип магматичної породи визначається хімі-чним складом початкової магми та швидкістю її остигання і твердіння. Багато магматичних порід, зокрема граніт, сформувалося при застиганні магми в товщі земної кори.

Такі породи застигають повільно і в результаті стають крупно-кристалічними. Інші магматичні породи, як базальт і обсидіан, утворюються при виливанні магми на денну поверхню і швидкому її затвердінні. Швидке охолодження не дає можливості цим породам повністю викристалізуватися і надає їм тонкозернистого або склуватого вигляду.

Н а рис. 2 зображена виверже-на з вулканічного жерла базаль-това лава яка при остиганні стис-кається і тріскається, утворюючи призматичні стовпи. «Частокіл Диявола» в горах Сьєрра-Невада (США) представлений чотири- і семигранними базальтовими сто-впами.

Метаморфічні породи.

Метаморфічні гірські породи – породи, що утворилися в резуль-таті перетворення осадових і маг-матичних порід у земній корі та мантії під впливом високої тем-ператури, тиску і хімічно актив-них розчинів.

Процес метаморфізму протікає в двох основних напрямах. Роз-жарені магматичні породи можуть проникати в товщу інших порід і за рахунок теплової та хімічної дії змінювати геологічне середо-вище, що їх містить. Наприклад, вапняк під дією високих темпе-ратур перетворюється на мармур. Так само пісковик, осадова порода, трансформується в метаморфічну породу – кварцит.

Другий вид метаморфізму проявляється на великих просторах і пов’язаний з величезним тиском, що виникає в процесі складко-утворення й ортогенезу. Такі породи, як сланці й аргіліти, під впливом високого тиску можуть перетворитися на гнейси.

На рис. 3 зображено, як теплова дія магматичної інтрузії пере-творила вміщаючі пласти вапняку на мармур (справа). Тиск, що виникає у процесі складкоутворення (зліва), може перетворити глини й аргіліти на глинисті сланці.

Рис. 3. Геотермальні зміни корисних копалин

Осадові породи. Хоча осадові породи складають незначну час-тину земної кори, ними представлені три чверті всіх поверхневих утворень. Осадові породи ділять на біогенні, хемогенні і теригенні.

Біогенні породи складаються зі скелетних решток відмерлих організмів, які, поступово ущільнившись, утворили таку породу, як Крейда.

Хемогенні породи, як-от гіпс, утворюються при відкладенні на дні водойми за рахунок випаровування і зміни температури води.

А в осадових породах можна часто побачити чітку шаруватість. Такими породами складена частина Долини Смерті в Каліфорнії (США).

Теригенні породи, що становлять 75% усіх осадових порід, скла-даються з уламків різних порід і утворюються при денудаційних процесах.

До них відноситься дія води, вітру, льоду і низьких температур, а також хімічні зміни і робота кореневої системи рослин. Зруйнований матеріал внаслідок дії гравітації, вітру, води і льоду переноситься і відкладається у вигляді шару. У міру того, як над цим шаром накопичуються нові осади, він під дією тиску ущільнюється. Врешті-решт крихкі частинки цементуються, утво-рюючи щільну осадову породу, схожу на пісковик.

Коштовне каміння та руди. Безцінні й красиво забарвлені міне-рали з яскравим блиском, прозорістю, твердістю, здатністю роз-різатися і поліруватися, називаються дорогоцінним камінням. Особливо цінні серед них – алмаз, сапфір і рубін. Маса коштовного каміння вимірюється в каратах. Один карат дорівнює 0,2 г. Найзнаменитішим каменям, зокрема алмазам, надають іще й власні назви. Так, найкрупніший у світі алмаз масою 3106 карат, був названий «Куллінаном». У результаті невдалих спроб огранення з «Куллінана» було виготовлено 9 великих і 96 менших діамантів. Маса найбільшого з них – «Великої Зорі Африки» – становить 530 карат. Другий за величиною діамант – «Мала Зоря Африки» – масою 317 карат – нині прикрашає корону Британської імперії. Природні сполуки, що містять метали в такій кількості та вигляді, при яких їх видобуток стає рентабельним, називаються рудами. Наприклад, основною алюмінієвою рудою є боксити, а мідною – малахіт. Руди видобуваються, а цінні компоненти відділяють з них шляхом спеціальної обробки.

Мінерали найчастіше утворюються в надрах Землі, де високі температура і тиск трансформують одну породу в іншу рис. 4. Мінерали можуть, крім того, утворюватися при випаровуванні й охолодженні води, а також розплавів.

Рис. 4. Процес утворення мінералів