GEOLOGIE (limba greaca: Ge = Pamant, logos = stiinta)

1477 , Richard de Bury, Phylobiblion Geologie - stiintele pamantesti / Teologie – stiintele ceresti)

GEOLOGIA stiinta care se ocupa cu studiul Pamantului:

- compozitia chimica

- compozitia mineralogica

- compozitia petrologica

- structura corpurilor geologice si rapoturile dintre acestea

- pozitia relativa a corpurilor de roci pe parcursul timpului geologic

- identificarea de substante minerale utile;

- descifrarea originii Pamantului;

- originea si evolutia vietii pe Terra....

Domenii de studiu ale GEOLOGIEI

• Cristalografia

• Mineralogia

• Petrologia

• Sedimentologia

• Geochimia

• Geologie structurala / Tectonica

• Paleontologia

• Paleobiogeografia

• Stratigrafia / Geologia istorica

• Hidrogeologia

• Geologie inginereasca / Geotehica

• Geologia mediului

STRUCTURA INTERNA A

PAMANTULUIPamantul este alcatuit din mai multe sfere concentrice, GEOSFERE, caracterizate prin densitati diferite si separate intre ele prin suprafete de discontinuitate (reflectate de modificarile ale vitezei undelor seismice primare si secundare)

Discontinuitatea MOHOROVIČIČ

DiscontinuitateaGUTTENBERG - WICHERT

DiscontinuitateaLEHMAN

LITOSFERA superioara = CRUSTA-CRUSTA CONTINENTALA = pana la 80 km grosime: din patura sedimentara (pana la15 km) + patura granitica (10 – 40 km) + patura bazaltica (15 – 20 km )

- CRUSTA OCEANICA = maxim 6 - 8 km grosime: din patura sedimentara (300m - 2 km ) + patura bazaltica (5 - 6 km )

LITOSFERA inferioara - 30 – 150 km alcatuita din roci ultrabazice rigide.

ASTENOSFERA (MANTA) : 150 SI 350-400 km, alcatuita din materie in stare solidus si curenti de convectie termica;

MEZOSFERA (MANATA) – 400 – 2900 km; solida, formata din silicati feromagnezieni si sulfuri de Cr, Ni, Fe.

NUCLEU EXTERN : intre 2900 –5100 km; lichid cu curenti de convectie;

NUCLEU INTERN: 5100 km si centrul Pamantului, solid, alcatuit din Fe si Ni; densitate: 11-15 gr / cm3

ROCILE – sunt agregate minerale care intra in alcatuirea LITOSFEREI

- sunt clasificate in trei grupe: - roci magmatice

- roci metamorfice

- roci sedimentare

Rocile magmatice cristalizeaza din magme.

Rocile metamorfice se formeaza prin deformarea si /sau recristalizarea unor roci pre-existente, prin modificari ale valorilor temperaturii, presiunii si / sau a chimismului.

Rocile sedimentare iau nastere prin procesele de alterare ale rocilor pre-existente, care genereaza sedimente, care ulterior se litifica (roci detririce); roci sedim: bioconstruite, bioacumulate, autigene.

Ce sunt mineralele?

Mineralele sunt substanţe anorganice omogene din punct de vedere fizico-chimic, formate natural în scoarţa terestre, în condiţii de geneză foarte diferite, controlate de procese geologice complexe. Cu mici excepţii (exemplu: mercurul), majoritatea mineralelor sunt substanţe anorganice solide.

• În natură, cu câteva excepţii, mineralele sunt substanţe solide, cu structură cristalizată, mai rar amorfă.

• Starea cristalizată presupune o distribuţie ordonată a componentelor (anioni şi cationi) în reţele spaţiale, după anumite reguli de simetrie foarte precise.

•Reţele cristalizate presupun repetarea periodică a componentelor elementare ale mineralelor (anioni şi cationi, molecule neutre electric) în cadrul unei celule reticulare.

• O celulă reticulară are forma unui poliedru şi este definită de parametri dimensionali (a, b, c) şi unghiurile dintre aceste dimensiuni (α, β, γ), în baza unor stricte relaţii de simetrie, în lungul celor trei direcţii spaţiale (x, y, z).

SISTEM CRISTALIZATE

SIMBOL

PARAMETRI CELULEI EXEMPLE DE POLIEDRE

CUBIC [C] a=b=c; α=β=γ=900 cub, octaedru, tetraedru, dodecaedru pentagonal

TETRAGONAL [4] a=b≠c; α=β=γ=900 prismă tetragonală, piramidă tetragonală, trapezoedru tetragonal

TRIGONAL [3] a=b≠c; α=β=900; γ(x,y)=1200 romboedru, piramidă trigonală (baza un triunghi echilateral), bipiramidă trigonală.

HEXAGONAL [6] a=b=d≠c; α=β=δ=900; γ(x,y)=1200 prismă hexagonală, piramidă hehagonală, trapezoedru hexagonal

ROMBIC [R] a≠b≠c; α=β=γ=900 prismă ortorombică, bipiramidă rombică, piramidă rombică

MONOCLINIC [M] a≠b≠c; α=γ=900 β≠900 prisme monoclinice, poliedre compuse

TRICLINIC [T] a≠b≠c; α≠β≠γ=900 prisme triclinice, poliedre compuse

Tabel 1. Sisteme de cristalizare - parametri celulei elementare, exemple

Proprietăţile Macroscopice al Mineralelor

Habitusul reprezintă proprietatea morfologică care se refera la modul de dezvoltare spaţială a unui mineral (cristal) în raport cu cele trei direcţii ale spaţiului (x, y, z).

Duritatea - gradul de rezintenţă pe care îl opune mineralul la acţiunea unei forţe mecanice exterioare.

TREAPTA DE

DURITATE

MINERALUL ETALON

ALTE REPERE DE APRECIERE

1 TALC se zgârie cu unghia

2 GIPS

3 CALCIT se zgârie cu acul,nu zgârie sticla

4 FLUORINĂ

5 APATIT

6 ORTOZĂ zgârie sticla,fară să o taie

7 CUARŢ

8 TOPAZ taie sticla,la lovire produce scântei

9 CORINDON

10 DIAMANT

Tabel 2. Scara comparativă a durităţilor după Mohs

Clivajul este proprietatea unui mineral de a se desface după feţe mai mult sau mai puţin plane, în momentul aplicări unei forţe exterioare. Clivajul se realizează întotdeauna după planele de minimă rezistenţă din cadrul reţelei cristalizate, plane unde legătura dintre atomi este foarte slabă.

Alte proprietati: spartura,

greutate specifica,

culoare,

culoarea urmei,

transparenţa,

luciul,

gust,

miros,

reactie cu HCl,

proprietati magnetice.

Ametist

Cuartul (SiO2) este unul dintre cele mai comune minerale existente pe Pamant.

-Sistem hexagonal;

- habitus prismatic;

- duritate 7;

- nu clivaj

Tectoctosilicati - la care tetraedrii de SiO4 sunt asociati in retele tridimensionale continue prin legarea reciproca a tuturor ionilor de oxigen.

Biotit

Grupa micelor: Muscovit si Biotit: - sistem monoclinic;

(FILOSILICATI) - habitus lamelar, foios,

- D: 2,5 – 3

- Clivaj perfect (2 directii)

- Retele infinite de tetraedrii de SiO4, la care 3 din cei 4 ioni de oxigen sunt pusi in comun.

Feldspat alcalin (microclin) FELDSPATII – (tectoctosilicati) –

frecvent, ionii de Si pot fi inlocuiti cu ioni de Al, permitand aditia de cationi cu raze mai mari (K+, Na+, Ca2+, Ba2+);

- alcalini (potasici)

- plagioclazi (calco-sodici)

PIROXENI - inosilicati care rezulta din asocierea tetraedrilor de SiO4 in lanturi infinite simple; melanocrat; habitus prismatic scurt; cliveaza bine pe directia ┴ pe planul de alungire.

AMFIBOLI - inosilicati care rezulta din asocierea tetraedrilor de SiO4 in lanturi infinite duble; melanocrat; habitus prismatic, alungit; cliveaza perfect ║cu fetele de alungire ale prismei.

Cuart (SiO2)

Blenda (PbS), Galena (ZnS)

Smarald (Al2O3)

Topaz (Al2O3)

Safir (Al2O3)

Rubin (Al2O3)

Smirghel

(Al2O3)

(Corindon) (Al2O3)

Rodocrozit (MnCO3)

Datarea relativă a stratelor de roci sedimentare şi indicaţii cu privire la FLM al mediului depozitional

Prezenţa fosilelor

Intensitatea factorilor de metamorfism în funcţie de locul de desfăşurarea al proceselor metamorfice

Evoluţia şi succesiunea proceselor exogene

Modul de cristalizare şi locul de consolidare al magmei.Condiţiile mecanice în care s-a produs consolidarea magmei

Structură + Textură

Tipul factorilor de metamorfism

Originea rocilor iniţiale supuse actiunii proceselor exogene.

Tipul de magmă (compoziţia chimică a magmei)

Compoziţiemineralogică

Roci metamorfice

Roci sedimentare

Roci magmatice

Grupe majore de roci

- Structura (lat. structura – clădire) – se referă la gradul de cristalizare al mineralelor care intră în alcătuirea rocii, la dimensiunile relative şi absolute ale granulelor minerale si la forma componentelor minerale;

HOLOCRISTALINE (gr. holos = întreg)

-roci intregral cristalizate-

HIPOCRISTALINE (gr. hipo = mai puţin, slab)

= HEMICRISTALINE (gr. hemi = jumătate)- componentele sunt parţial cristalizate, parţial amorfe-

VITROASE (lat. vitrum = sticlă)= HIALINE (gr. hialos = sticlă)

= AMORFE (gr. a = fără, morphos = formă)

- roca este formată dintr-o masă amorfă, necristalizata

- Textura (lat. textura – ţesere, pânză, împletire) – se referă la modul de aranjare, de distribuţie spaţială a componentelor minerale în cadrul edificiului petrografic, reprezentat prin rocă.

MASIVE (NEORIENTATE)- componentele au poziţii

aleatorii - ORIENTATE-- o parte dintre componente (de obicei cele cu habitus alungit sau apaltizat) se orientează după o direcţie perefernţială (sensul de curgere al magmei); caz particular – texturi FLUIDALE

VACUOLARE – masa rocii prezintă goluri numeroase, cu mărimi şi forme diferite; SCORIACEE (variantă a texturii vacuolare; lat. scoria = zgură) – în masa rocii apar numerose goluri de degazeificare;

Rocile magmatice se formeaza prin consolidarea magmelor. Unde se formeaza magmele ?

Caldura concentrata in partea superioara a mantalei, creste suficient de mult temperaturile, astfel incat sa produca topirea locala a rocilor, producand mase izolate de magma. Aceste mase izolate de magma se pot re-colecta in “rezervoare de magma”. Magma poate urca catre suprafata, unde erupe sub forma de lava.

ROCILE MAGMATICE

Conurile de cenusa reprezinta cel mai simplu tip de vulcan. Ele sunt formate din particule si picaturi consolidate de lava care, expulzata violent in aer, se rupe in fragment minuscule care se solidifica in aer si care apoi se depun sub forma de cenusa formand un con oval sau circular.

Stratovulcan (Vulcan composit) – strate succesive de curgeri de lave, piroclastite si cenusa.

Domurile vulcanice sunt formate prin consolidarea unor mase relativ mici de lava prea vascoasa pentru a putea curge pe flancurile vulcanului. Prin urmare lava se aglomereaza in jurul si deasupra deschiderii vulcanului; pe masura ce domul creste din interiorul lui, lava de la suprafata se raceste si se intareste; apoi se sfarama si se sparge in bucati care se imprastie lateral.

Mineralele rocilor

magmatice

Minerale primare

Minerale principale(exista în proporţii diferite şi conferă

specificul rocilor care le conţin)

MAFICE(melanocrate)

Olivine (Ol)Piroxeni (Px)Amfiboli (Am)Biotit (Bi)

FELSICE(leucocrate)

Fedspaţi alcalini (A)Feldspaţi plagioclazi (P)Silice (Q)Muscovit (Mu)

Minerale accesorii(apar in proporţii

reduse şi nu afectează

diagnosticul rocilor)

Turmalina, Beril, Zircon, Granaţi, Magnetit, Sulfuri, etc.

Minerale secundare

Minerale argiloase, oxizi şi hidroxizi de Fe, Serpentine, Clorite, Silice, Carbonaţi, Sulfaţi, etc.

MINERALELE ROCILOR MAGMATICE

ROCILE MAGMATICE PLUTONICE

Volcanic rocks are typically divided into four basic types according to the amount of silica (SiO2) in the rock:basalt consists of about 48-52% silica andesite consists of about 52-63% silica dacite consists of about 63-68% slica rhyolite consists of more than 68% silica

ROCILE MAGMATICE SUBVULCANICE / VULCANICE

Gabbro

Bazalt

- Gabbroul si bazaltul sunt alcatuite predominant din minerale feromagnezieme si intr-o proportie foarte redusa fedspati plagioclazi.

- Bazaltul poate prezenta alveole (vacuole) generate de degazeificarea rapida.

Bazaltul este o roca vulcanica dura, de culoare inchisa cu mai putin de 52% silice, deci cu o vascozitate scazuta => resizistenta la curgere;

Totusi lavele bazaltice pot curge destul de repede si usor pana la distanta de aprox. 20 km de crater;

De obicei nu formeaza eruptii spectaculoase;

Lavele bazaltice erup la temperaturi cuprinse intre: 1100 - 1250° C.

-Bazaltul este cel mai comun tip de roca din scoarta terestra (in primii 10 – 50 km);

- cea mai mare parte a fundurilor ocenice este de natura bazaltica;

- uriase “curgeri de bazalte” (“platouri de bazalte”) se cunosc pe aproape toate continentele;

- ex. : “Fluviul de Bazalt Columbia” care a erupt in urma cu 15-17 m.a., a acoperit cea mai mare parte din SE Washington-ului si a regiunilor adiacente statelor Oregon si Idaho;

Andezit

Andezit – rocă afanitică constituită predominant din fedspat plagioclaz şi minerale mafice.

- se formeaza din magmele generate in placile continentale.

Lava andeziticaBrokeoff Volcano, California

- Andezitul – este o roca subvulcanica de culoare cenusie pana le neagra, cu 52 – 63% silice; contine cristale de F (Ca Na) si Px, + Hornblenda (Amf.)

-Magmele andezitice erup deobicei din stratovulcani, si formeaza curgeri groase de lava care pot ajunge pana la cativa km lungime;

- Magmele andezitice pot genera eruptii explozive, foarte puternice, cu curgeri piroclastice si coloane inalte de lava in eruptie;

-Andezitele erup la temperaturi cuprinse intre 900 - 1100° C.

-Denumirea deriva de la numele M-tilor Anzi;

- Andezitul este principalul tip de roca care a erupt din vulcanul Krakatau in 1883.

Dacit - Dacitul este aprox. similar cu andezitul, dar contine ceva mai mult Q si mai putin F plagioclaz;

- este de culoare gri deschisa cu o proportie de 63-68% siilice;

- erupe la temp. 800 - 1000°C si daca lava este saraca in gaze, genereaza forme tipice de curgeri de lava rotunjite cu aspect de dom.

Granit

Granit –rocă plutonică , faneritică alcătuită predominant din cuarţ, feldspaţi alcalini şi proporţii reduse de minerale mafice.

Riolit – roca vulcanică afanitică formată în principal din cuarţ, fedspat alcalin şi feldspat palgioclaz - Riolitul este in general o roca deschisa la culoare deoarece are un continut de aprox. 68% silice; contine in prop de 5% oxizi de K si Na; mineralale comine sunt F, Q, Bi, cuprinse intr-o matrice sticloasa;

-Riolitul erupe la temp. cuprinse intre 700 si 850° C.

-denumirea provine din limba greaca, in care rhyax = rau, apa curgatoare; datorita aspectului generat de benzi succesive de minerale cu coloratie diferita;

- totusi riolitul poate avea aspecte foarte diferite;

-

Obsidian

Poate contine spherulite, albe sau gri, formate din cristale fibroase, dispuse radiar de feldspat alcalin sau silice.

Obsidian – sticla vulcanică din silice compactă, anhidră, neagră în strat gros (incoloră în strat subţire), cu spărtură concoidală; poate prezenta coloratie in benzi.

- Scoriile vulcanice roci foarte usoare, poroase care se formeaza in timpul eruptiilor vulcanice.

- Sunt alcatuite din cristale extrem de fine, subtiri, microscopice.

Pillow lava – lavă consolidată subacvatic

ROCILE METAMORFICE

ROCILE METAMORFICE – se formează prin transformarea în stare solidă, a rocilor preexistente (roci parentale: magmatice, sedimentare sau chiar metamorfice) datorită schimbării condiţiilor fizico-chimice produse în urma unor procese endogene specifice.

METAMORFISMUL – reprezintă totalitatea fenomenelor de transformare şi adaptare a materiei la condiţiile fizico-chimice noi determinate de procesele endogene.

FACTORII determinanţi ai metamorfismului: temperatura, presiunea litostatică, stressul (presiunea orientată) şi fluidele asociate.

TEMPERATURA – care poate creşte datorită relaţiilor spaţiale cu un corp magmatic, fie datorită îngropării rocilor preexistente la adâncimi mari, fie prin transformarea energiei cinetice în energie calorică în cadrul proceselor tectonice. Ca factor de metamorfism, temperatura poate acţiona independent (în metamorfismul termic) sau împreună cu alţi

factori. În general metamorfismul se produce la temperaturi cuprinse între 300° – 800°C (min. 100°C, maxim 1000°C);

PRESIUNEA LITOSTATICĂ – determinată de greutatea stivei de roci care acoperă

zona afectată de metamorfism; creşte cu 285 bari/km. Presiunea litostostatică acţionează ca factor de metamorfism în cadrul metamorfismului regional, la valori cuprinse între 2-3 kbari, până la 8 kbari, deci la adancimi diferite în scoarţa terestră (la 20 km adâncime, presiunea litostatică are valoare de 5,5-6 kbari).

STRESSUL – determinat de forţele de forfecare şi tangenţiale generate de procesele tectonice. Reprezintă factorul principal în cadrul metamorfismului dinamic şi regional.

FLUIDELE - asociate procesului de metamorfism care determină schimburi de substanţă între aceste fluide şi rocile supuse metamorfismului.

Gradul de metamorfism TEMPERA-TURĂ

PRESIUNE LITOSTATICĂ

STRESS

EPIMETAMORFISM Redusă Redusă Foarte mare

MEZOMETAMORFISM Medie Medie Medie

KATAMETAMORFISM Mare Mare Foarte scăzut

ULTRAMETAMORFISM Foarte mare Foarte mare Absent

STRUCTURI după forma dominantă a blastelor: - structuri GRANOBLASTICE (lat. granum = grăunţă) – predomină cristalele

izometrice; - structuri LEPIDOBLASTICE (gr. lepi = solz) – predomină cristalele tabulare

sau foioase;- structuri NEMATOBLASTICE (gr. nema = fir) – predomină cristalele alungite;

structuri mixte: LEPIDO-GRANOBLASTICE sau GRANO-LEPIDO-NEMATOBLASTICE

Texturi MASIVE (NEORIENATE) – dispunerea mineralelor este întâmplătoare, aleatorie.

Texturi ŞISTOASE – cristaloblastele se dispun orientat, paralel cu planele determinate de stress.

Texturi RUBANATE Texturi OCULARE

Marmură – roca cu textura masivă, de culare albă, aproximativ monominerală, alcătuită predominant din carbonaţi (calcit, dolomit).

-Gneiss – rocă cuarţo-feldspatică, katametamorfică, cu structură megablastică, cristaloblastică (de diferite tipuri), textură oculară, rubanată (paralalelă simplă sau ondulată), foarte rar cu şistuozitate slabă datorită prezenţei în cantităţi reduse a micelor sau amfibolilor.

- roca parentale poate fi gresie sau o argila sau un sist argilos sau un granit;

Ardezie – rocă epimetamorfică, puternic şistoasă, formată din minerale argiloase complet deshidratate, parţial transformate în sericit.

Sist – roca mesometamorfica, cu strctura granulara; sisturile sunt denumite in functie de mineralele predominante;

Micasist – rocă puternic şistoasă formată în principal din mice (muscovit, biotit) şi cuarţ.

Cuarţit – roca masivă alcătuită aproape exclusiv din cuarţ, plus cantiăţi reduse de alte minerale; are culoare albă, gălbuie, cenuşie, negricioasă

- Roca parentala este este o gresie alcatuita in proportie de 90% din claste de Q.

Grafit (Sist grafitos) rezulta din metamorfismul materiei organice (carbune)

- este utilizat ca lubrifiant si este foarte bun conducator de electricitate;

Va multumesc pentru atentie!