1. Значение геологии в создании материально-технической базы страны.

Геология имеет огромное практическое значение. Современная индустрия в значительной мере базируется на использовании минеральных ресурсов Земли – нефти, газа, угля, руд черных и цветных металлов, строительных материалов, подземных вод и т. д. Особенно большое значение геология имеет при поиске и разведке месторождения энергетического и химического сырья – нефти и газа.

Велика роль геологии в отраслях народного хозяйства – строительстве, сельском хозяйстве, здравоохранении и т. п. Ни одна крупная стройка не может быть начата без предварительных геологических исследований и заключения о возможности строительства в данных геологических условиях. Развитие сельского хозяйства немыслимо без решения комплекса вопросов, связанных с водоснабжением, мелиорацией, обеспечением минеральными удобрениями, защитой сельскохозяйственных угодий от эрозии и т. п. Решение всех этих находится в компетенции специалистов-геологов. Обеспечение лечебных учреждений бальнеологическими средствами (минеральными водами, лечебными грязями) также невозможно без знания геологии.

Запасы всех видов минерального сырья невосполнимы и ограниченны. Это приводит к необходимости наиболее рационального их использования с возможно более полной переработкой всех видов шлаков, отходов различных производств.

2. Физическое выветривание. Формы рельефа, образованные физическим выветриванием. Осадки, образуемые физическим выветриванием. Благоприятные условия процессов механического выветривания. Роль физического выветривания в образовании осадочных горных пород.

Процессы разрушения горных пород на земной поверхности под действием лучистой энергии Солнца, колебаний температуры воздуха, замерзающей в пустотах горных пород воды, кислорода, углекислоты, а также живых организмов называют выветриванием. Различают физическое, химическое и биологическое выветривание. В природе все указанные типы выветривания проявляются одновременно. Процессы выветривания способствуют образованию почвы, разрушая горные породы, то есть являются важной составной частью ее формирования.

При физическом выветривании горные породы раздробляются без изменения химического состава под действием как изменяющейся температуры воздуха, так и прямого солнечного нагревания. Как и все твердые тела, минералы и горные породы при нагревании расширяются, а при охлаждении сжимаются. В результате периодически сменяющихся сжатий и расширений сцепление между их минеральными зернами ослабевает и тем больше, чем крупнее зерна. Темные минералы нагреваются сильнее, чем светлые. В горной породе, состоящей из зерен различной окраски, сцепление между зернами ослабевает быстрее, чем в породе, состоящей из зерен одного цвета. Это объясняется тем, что зерна различного цвета и состава характеризуются различными объемными коэффициентами расширения: у кварца объемный коэффициент равен 0,00031, у роговой обманки – 0,000284, у ортоклаза – 0,00017. Линейный коэффициент расширения в кристаллах в различных направлениях также неодинаков. Поэтому после длительного воздействия колеблющейся температуры даже в мономинеральной породе взаимное сцепление минеральных зерен нарушается, и она распадается на отдельные остроугольные обломки. Поскольку дневное тепло и ночная прохлада не сразу, а постепенно проникают в глубь горной породы, расширение и сжатие ее объема проявляются в большей мере на поверхности породы, и она шелушится.

Наибольшее влияние на горные породы оказывают суточные изменения температуры воздуха. Резкие суточные колебания температуры характерны для районов с континентальным климатом. Например, в Кызылкумах днем поверхность скал нагревается до 70°С, иногда и более, а ночью охлаждается до 0°С, иногда и ниже, поэтому в этой местности факторы физического выветривания играют весьма существенную роль в разрушении горных пород. Очень активно процессы физического выветривания пород проявляются в высокогорных областях, где также наблюдаются резкие колебания температуры воздуха в течение суток. Так, с части северного склона Центрального Кавказа площадью 1600 м2 за период исследования (25 мес) поступило около 360 м3 обломочного материала.

Разрушению горных пород под действием сменяющихся тепла и холода способствует вода. Во время ливневых дождей в пустынях сильно нагретые горные породы быстро охлаждаются и растрескиваются. При отрицательной температуре воздуха вода, замерзающая в трещинах и мелких пустотах горных пород, оказывает на их стенки давление до 200 МПа. Такой вид разрушения горных пород иногда называют морозным выветриванием.

Особенно интенсивно морозное выветривание проявляется в горных, субполярных и полярных областях с частыми отрицательными температурами воздуха. Таким образом, в трещиноватых породах значительно быстрее протекают процессы физического выветривания, чем в породах, не имеющих трещин. Трещины в горных породах могут быть как первичными, связанными с первоначальным их образованием, так и вторичными возникающими в результате тектонических движений земной коры.

Большую механическую работу по разрушению горных пород производят различные роющие животные, в частности грызуны, и корневая система кустарников и деревьев. Разрушающее воз действие на них оказывают электрические явления, происходящие в атмосфере. Под ударами молний горные породы не только раскалываются, но иногда даже сплавляются. Кроме того, измельчает и разрушает огромную массу горных пород человек, извлекая из недр Земли различные полезные ископаемые, занимаясь сельским хозяйством, создавая различные сооружения перемещая поверхностные отложения и т. д.

В процессе выветривания возникают две основные группы продуктов: 1) подвижные, то есть растворимые соединения, сода, сернокислые соли, щелочи и др. Эти соединения выносятся атмосферными водами в более глубокие слои земной коры или за пределы материнской породы; 2) остаточные. Они остаются на месте разрушения горной породы, так как являются устойчивыми для условий поверхностной земной коры.

Остаточные продукты выветривания горных пород представляют собой один из важных генетических типов рыхлых континентальных образований. Их называют элювием. Для элювиальных отложений характерны рыхлость, отсутствие слоистости и сортировки материала, постепенный переход к нижележащим материнским породам. В минеральном составе элювия преобладают наиболее устойчивые в зоне выветривания минералы – кварц, мусковит, ортоклаз, альбит и др. По составу и характеру элювия можно судить о составе и строении материнских горных пород. Например, при разрушении крупно зернистых горных пород образуются обломки крупных размеров – глыбы, щебень, дресва, а мелкозернистых – различные пески (кварцевые, полевошпатовые, слюдистые и др.). Обломки разрушенных гнейсов, сланцев, осадочных пород слоистого строения постепенно приобретают форму чешуек, листов и т. п.

Верхнюю часть земной коры, сложенную элювиальными продуктами выветривания, называют корой выветривания. Нижней границей коры выветривания принято считать уровень грунтовых вод. Выше этой границы условия для развития процессов выветривания наиболее благоприятные; горные породы периодическим смачиваются атмосферными осадками, в их порах и пустотах циркулирует воздух.