Нормальное гравитационное поле Земли, его изменение с широтой и высотой вблизи земной поверхности.

Для того чтобы аномалии силы тяжести можно было интерпретировать как следствие плотностных неоднородностей в Земле, нормальное гравитационное поле должно включать:

а) влияние масс Земли с плотностью, зависящей только от радиуса;

б) эффекты сжатия Земли и центробежного ускорения, обусловленного вращением.

Разделить гравитационное поле – потенциал или ускорение силы тяжести на нормальные и аномальные компоненты можно двумя путями.

1. Задать нормальную плотностную модель Земли, параметры ее вращения и решить прямую задачу для силы тяжести или потенциала. В реализации этого подхода важна теорема Стокса: гравитационное поле на уровенной поверхности определяется ее формой, а также массой и угловой скоростью вращения планеты и не зависит от распределения плотности по радиусу.

2. Выделить в реальном гравитационном поле его главную часть с простыми закономерностями изменения на земной поверхности.

Поскольку построение плотностной модели Земли само является довольно сложной задачей физики Земли, предпочтительней оказался второй способ. Он предполагает использование процедуры разложения гравитационного потенциала в ряд по сферическим функциям – полиномам Лежандра.

Сила тяжести. Силой тяжести называется сила, с которой тело притягивается к Земле. Для краткости (хотя и не строго) силой тяжести часто называют гравитационное ускорение, складывающееся из ускорения притяжения по закону Ньютона и центробежного ускорения, вызванного вращением Земли.

Гравитационное поле Земли слагается из притяжения ее масс и центробежного ускорения вследствие вращения вокруг оси.

Притяжение f направлено к центру масс Земли, при сферической симметрии совпадающему с ее геометрическим центром. Центробежное ускорение направлено перпендикулярно оси вращения. , где w угловая частота суточного вращения, а r – расстояние точки P от оси вращения.

P=P’*cosφ, действует от Земли. Максимальное значение Р на экваторе, значит на экваторе сила тяжести меньше, чем на полюсе. На полюсе Р=0.

F=Gm/ , то есть обратно пропорционально расстоянию. Значит чем выше на поверхности Земли измерять, тем меньше g.

Максимальное g на полюсе в низком месте (Арктика), минимальное – на экваторе в горах (Кордильеры).

Билет №8

Вопрос 1. Фации метаморфизма. Основные принципы их выделения

Фация м. (ФМ)– область РТ-пространства, для которой характерны специфические минеральные парагенезисы, устойчивые только в этой области. Указанные парагенезисы соответствуют определенному типу пород.

- ФМ – типы пород (систем) в одном интервале РТХ.

- Границы ФМ определяются, по возможности, моновариантными равновесиями (серией равновесий).

- Наиболее корректная фациальная диагностика возможна при постоянном Х-параметре (Рн2о=Робщ).

Основные определения, которые должен знать любой геохимик!

- Индекс минерал – минерал, обозначающий своим присутствием степень метаморфизма.

- Критические минералы (парагенезис) – минералы, присутствие которых позволяет с большей или меньшей степенью определить условия метаморфизма (н/р: Ки-Сил-Анд, Орх)

- Сквозные минералы (парагенезис) – минералы, существующие в нескольких фациях.

- Субфация – незначительная область фации со своими критическими минералами (ассоциациями), однако по ряду признаков (не значительный геол-кий масштаб) не выделяется в самостоятельную фацию. Более точная фациальная диагностика.

- Запрещенные минералы– минералы, появление которых невозможно в условиях каких-то фаций. (Н/р: Актинолита нет в ВС3, корд+кв – нет в роговиках, Рог в МП).

Цеолитовая фация (100-250˚С, 1-3кбар) В5.

Характерные минералы:МР: цеолиты редки, шабазит, смектиты, иллиты, монтмориллонит, Хл, Аб, серицит, паргасит. МВ: Са-Na-цеолиты, анальцим + кв, стильбит, ломантит.

Запрещенные: Амф и Гр

Некоторые важные реакции (см. рис).

ASH: Kln + Q = Prf + H2O

CASH: Lmt = Lws + Q

NASH: Anl + Q = Ab + H2O

Проблемы фации.

1. Регрессивные изменения вплоть до разрушения как у Lmt, большая интенсивность реакций.

2. Зональность. Пятнистые комплексы от уровня диагенеза до В5 из-за высокой пористости.

3. Смешанно - слойные силикаты, срастание цеолитов, т.з. составы – плохо для анализов.

4. Al/Si упорядоченное.

5. Нестехиометричность состава, большие трудности с использованием микрозонда.

6. Методы: сканирующая и просвечивающая микроскопии, рентген.

Проявления: Калифорния, Н.Зеландия, Япония, Альпы, Британия, Колумбия, океан. Дно и т.д.

Пренит - пумпеллиитовая фация (<350˚С, 1-3кбар).

МР: стильпномелан, парагонит, хлорит. Редко: КПШ, Пл(Аб), Кроссит + Хл, Муск.

МВ:Пренит-пумп., кв, цеолиты (Lmt без Q), Ep, Chl, Ab.

Критических минералов нет, т. к. пумп. устойчив при высоких Р.

Граница:по Тв Prh+Chl+Qu=Czo+Tr

Зеленосланцевая фация (300-500˚С, 2-6кбар) В4.

Ms-Chl c/ф. МР:Му, парагонит, фингит, Хл, Аб. Критич.: Серицит с Хл + Ep + Cat

Полупелиты (нет Са барьера!): стильпномелан, Ms, Chl + Chld, Prf.

MB:Qu+Ab+Ep+Chl+Act

Chl-Bt с/ф. МР:появл. Bt: Ms + Chl = Bt. MB: Ab, Ep, Act, Chl + Cat Критические:Chl-Bt- Ms-Gr . Акцессорный мин. – турмалин + куммингтонит. Запрещенные: Пл30, алюмосиликаты.

Граница (см. рис.):

1. Появление Рог, Аб, Анд-Сил-Ки, Ст, Гр в МВ.

2. Кат->арагонит, Пренит = кроссит + цоизит

Проблемы: слабо изучена зависимость реакций от воды, активности кислорода, вялая кинетика реакций. Возраст: архей – сегодня. Проявления: Шотландия, Н. Зеландия (Бэрроу). Ископаемое: Au, Cu, Cu-Ag.

Grt c/ф Spes-Alm 450C

Границы: Верхняя по Р Sud+Qu=карфолит+H2O

По Т Chl+Mag=Alm, Ab=Pl, Act=Hbl, Prl+Q=A, St

Эпидот - амфиболитовая фация (500 - 680˚С, 2-3-умер. Р,3-14-повыш.Р, кбар) В3, ВС3.

МР: Cord, St, And, Gr-Cord(без КПШ), Ms-And/Ky(без КПШ), КПШ отсутствует вообще!

МВ:Hbl-Pl-Ep, Hbl и Cpx высокоt˚(Di)

Критический мин.:St, крит.парагенезис: St+Q!

С ростом Т уменьшается содержание Ер-вых минералов до полного исчезновения на верхней границе (Са барьер исчезает); в высокоТ появляется Срх(Ди) и ассоциация Гр+Корд без КПШ.

Появл. Анд-Ки-Сил (денлят фацию по Р);В высокоТ части появляются ПЕГМАТИТЫ(в поле Ку).V фации стремится к V поля устойчивости St.

Проявление: почти во всех орогенических поясах, Pr-Pz.

Границы: по Т верхняя: исчезн Stv., Ms+Qu=A+Kfs По Р в МВ устойчив Pl.

Амфиболитовая фация (от 650˚С,>6 кбар) В2.

MP:Gr, Cord, Sill + Ksp, Bt. MB: Hbl, Cpx, Pl, Cum, Gr (повыш.Р)

Запрещен: Ep, Chld, Musk(регрессивный). Нижняя граница: Mus+Q=St+Ksp+A; St+Q=Gr+A+Cord(Jdr); plavlenie mokrogo g.

Появляется Sill-Ksp «плато»; Мусковит:1)из расплава и 2)трандимитовые расплавы(Na-g).

Развиты широко мигматиты. Геологическое положение: 1)орогенические пояса – глубоко метаморфизованные толщи в составе зональных комплексов; 2)зонал. Комплексы гранулитов на щитах. Возраст: Архей-кайнозой.

Границы: по Р нижн. В роговиках отсутствуют пиральспитовые гранаты, верхн – исчезн Pl в МВ.

По Т верхн. MP Opx+Kfs, MB Cpx+Opx

Гранулитовая фация (750-1100˚С,5-12 кбар) В1.

MP: Grt+Crd+A+Ksp.MB: Cpx+Opx, Gr (повыш.Р), Hbl,, Bt.

Запрещ: St, RAmf

Реакция: Bt+Sill+Q=Gr+Cord+Ksp; Граница по Р нижн. Fo+Crd=En+Sp, верхн МР-8-12кбар:Gr+Cord+Q=Opx+Sill

Контактовый метаморфизм: