ГЕОЛОГИЯ И ЧЕЛОВЕК

Человек, впервые попавший в горы или на берег моря, бывает поражен красотой и могуществом дикой приро­ды. Восхищение сменяется преклонением перед грозны­ми силами, таящимися внутри планеты и действующими на ее поверхности. Неизбежно возникает вопрос, а что было здесь в прошлом? Могла ли, допустим, река «про­пилить» толщу твердых пород и углубиться на сотни метров? В горах, на обрывистых берегах морей и в реч­ных долинах обнажаются слои горных пород. Они часто залегают горизонтально, иногда образуют как бы застыв­шие волны различной крутизны или бывают перемяты странным и непонятным образом. Непосвященному чело­веку эти породы мало что могут рассказать. Он может только любоваться ими.

Геологу, умеющему расшифровывать язык застывших пород, они расскажут об условиях своего образования, о господствовавших в этих районах физико-географичес­ких обстановках, о тех изменениях, которые происходили в течение очень длительного времени.

По сути дела, напластования горных пород представ­ляют собой каменную книгу, повествующую об истории нашей планеты. На каждом слое или группе слоев осо­быми условными, часто непонятными знаками написана эта история. Геолог, разгадывающий запись, сделанную самой природой, и с увлечением прочитывающий страни­цы этой удивительной каменной летописи, может восста­новить картины прошлого. А так ли это важно для совре­менного геолога? Допустим, все это, вне всякого сомне­ния, познавательно и интересно, а дальше? Оказывается, познавая прошлое, геологи глубже и обстоятельнее изу­чают процессы, протекающие на нашей планете, и, следо­вательно, со значительной долей вероятности могут предсказать будущее. Однако не в этом заключается их глав­ная задача. Геология сегодняшнего дня — это фундамен­тальное сообщество родственных наук о строении, ве­щественном составе и истории формирования Земли. В не­го входят динамическая (общая) геология, тектоника, историческая геология, минералогия, петрография, кри­сталлография, палеонтология, геофизика, геохимия, ге­ология месторождений полезных ископаемых, инженер­ная геология, морская геология, космическая геология и т. д. Знания геологии позволили выяснить закономер­ности развития нашей планеты, обнаружить и эксплуа­тировать месторождения многих полезных ископаемых.

Знание геологии способствует глубокому пониманию процессов, протекающих на земной поверхности, выясне­нию закономерностей образования горных пород и руд, морей и океанов, гор и равнин и т. д. Изучение катастро­фических явлений позволяет людям преодолеть страх перед грозными и разрушительными силами природы. Ведь страх возникает только тогда, когда неизвестны причины и масштабы бедствия. Все на Земле подверже­но воздействию геологических сил — внутренних (эндо­генных) и внешних (экзогенных). Скорости этих преоб­разований различны. Так, облик, казалось бы, «вечных» горных хребтов, вулканов, ущелий, рек и морей на самом деле с течением времени меняется, но скорость видоиз­менения настолько мала, что даже на протяжении жизни нескольких поколений людей нельзя заметить каких-либо существенных перемен. Однако некоторые геологические процессы нередко оборачиваются бедой для человечест­ва, так как они бывают очень скоротечны и приводят к крупнейшим катастрофам. В разных районах Земли происходят сильные землетрясения и наводнения, про­носятся смерчи, вызывающие разрушения зданий и тран­спортных коммуникаций, гибель людей и животных.

Так, например, дороги и пляжи, дома и сады, распо­ложенные вдоль побережья Атлантического океана и Мексиканского залива, Японских островов и Тихооке­анского побережья Азии, периодически подвергаются опустошительным разрушениям штормовыми волнами высотой до нескольких десятков метров. Они рождаются тропическими ураганами, тайфунами или землетрясе­ниями, происходящими на дне океана.

Очень величественным и грозным примером сил при­роды служит деятельность вулканов. Известны достаточ­но подробно документированные описания извержений вулканов Везувия и Этны в Италии, Кракатау в Индо­незии и Катмая в США. В 70—80-е годы неоднократно пробуждались вулканы в Мексике, Колумбии и Ислан­дии, на Камчатке и Гавайских островах. Обычно извер­жения вулканов несут смерть и разрушение. Однако их можно рассматривать и как благоприятный фактор, по­скольку они сопровождаются выпадением вулканическо­го пепла, улучшающего плодородие почв. Так, после из­вержения вулкана Безымянного в 1956 г. в местах, где выпал пепел, резко возросли урожаи как естественной, так и культурной растительности.

Огромное значение в жизнеобеспечении общества имеют минеральные ресурсы. За свою историю челове­чество разработало множество способов добычи, перера­ботки и использования полезных ископаемых. Металлы, топливо, удобрения, строительные материалы, абразивы, сырье для химической промышленности — все это дает нам Земля. Но, для того чтобы обнаружить их и поста­вить на службу человечеству, необходимы глубокое зна­ние геологии и проведение специальных изысканий.

Полезные ископаемые добывают в шахтах, карьерах и с помощью буровых скважин.
агодаря применению высокопроизводительных механизмов, из земных недр извлекают в больших количествах ценные компоненты, образование которых в далеком прошлом проходило в течение многих десятков миллионов лет. Длительная и интенсивная добыча отдельных видов минерального сырья привела к их истощению. И это было в какой-то степени результатом расточительного отношения чело­века к богатствам недр. Однако добычу полезных иско­паемых не то чтобы прекратить, но даже уменьшить не­возможно, поскольку мы не можем пойти на сокращение выпуска промышленной и сельскохозяйственной продук­ции. Поэтому перед человечеством встают по крайней мере две наиважнейшие проблемы, связанные с более ра­чительным отношением к минеральному сырью: во-пер­вых, необходимо разработать эффективные способы из­влечения ценных компонентов из недр и, во-вторых — на­чать использование бедных руд.

Примером актуальной проблемы взаимоотношений человека с природой служит охрана окружающей среды от вредных последствий горнодобывающей промышлен­ности, при этом с помощью природоохранных мер необ­ходимо не только искоренить, но и предупредить возмож­ности проявления этих последствий.

ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ

Геологи изучает нашу планету, ее состав и строение, за­кономерности формирования земной коры, устанавли­вают возникновение и строение земных недр, расшифро­вывают историю развития жизни и природных ландшаф­тов на Земле. Объектами изучений являются разнооб­разные природные тела, залегающие на поверхности Зем­ли и в ее недрах, а также действие разнообразных геоло­гических процессов. Благодаря последним формирова­лись горные породы, рельеф земной поверхности, проис­ходило развитие нашей планеты.

Геологическим процессам, за малым исключением, свойственны большая масштабность и исключительная длительность. Их действие простирается от микромира до континентов и планеты в целом и растягивается на сот­ни миллионов лет. По сравнению с этим человеческая жизнь, даже существование всего человечества, является мгновенным эпизодом в жизни Земли. Поэтому преобла­дающее большинство геологических факторов непосред­ственно недоступно для наблюдения. Судить о них можно лишь по результатам их воздействия на те или иные ге­ологические объекты — горные породы (расположение в них минеральных агрегатов), геологические структуры, различные типы рельефа континентов и дна морей и оке­анов. Понять эти процессы можно, лишь шаг за шагом восстанавливая их развитие, после чего геологам удается реконструировать историю той или иной территории, то­го или иного участка земной коры.

Геологические процессы действуют на Земле с момен­та ее возникновения и не прекращаются в настоящее время. Одни из них совершаются благодаря действию сил. возникающих в глубинах Земли, — это эндогенные процессы; другие же приводятся в действие энергией, получаемой нашей планетой извне, главным образом от Солнца, — экзогенные процессы. К эндогенным процес­сам относятся вулканические извержения, землетрясения, горообразование, горизонтальные и вертикальные дви­жения земной коры; к экзогенным — деятельность поверх­ностных и подземных вод, ветра, ледников, организ­мов и т. п.

Экзогенные процессы приводят к выравниванию не­ровностей земной коры, созданных эндогенными силами. В результате выветривания, т. е. разрушения горной поро­ды путем воздействия на нее гравитации, ветра, воды и организмов, образуется обломочный материал, который в конечном итоге накапливается во впадинах.

Горы старятся и медленно разрушаются под дейст­вием экзогенных сил. Они превращаются в плоскогорья и равнины, которые затем под влиянием эндогенных сил вновь воздымаются и нередко опять становятся высоко­горными областями.

На нашей планете идет никогда не прекращающееся противоборство двух начал — эндогенных и экзогенных процессов. Они непрерывно и бесконечно меняют лик Зем­ли. Так было в далеком геологическом прошлом, так бу­дет и в будущем.

Для суждения о геологической деятельности различ­ных факторов недостаточно представления об их возра­сте, масштабности и длительности проявления. Необхо­димо понять их сущность, содержание и направленность. Поэтому огромное значение для дальнейшего развития геологии имели разработка и широкое применение срав­нительно-исторического метода, известного под назва­нием метода актуализма. В чем заключается его особен­ность?

Актуалистическое учение возникло стихийно в борь­бе против религиозных представлений в середине XIX в., и впервые этот метод был предложен английским геоло­гом Ч. Лайелем. Сущность его заключается в том, что силы, изменяющие облик Земли в настоящее время, дей­ствуют в основном так же, как и в далеком прошлом.

Ветры, дожди, ливни, наводнения, ледники, морские волны, вулканы, землетрясения и другие геологические силы непрерывно изменяют поверхность Земли. Гранит­ные горы — олицетворение прочности и незыблемости — под действием геологических процессов медленно разру­шаются и постепенно превращаются в песок и глину. Об­ломки горных пород, поступившие в речные русла и на пляжи, на протяжении долгого времени истираются и становятся галькой и валунами. Встречаемые среди на­пластований гальки и валуны в прошлом были образо­ваны точно так же. Знаки ряби на поверхности пустын­ных песков или барханы, встречаемые в ископаемом со­стоянии, образовались, так же как и в настоящее время, под действием ветра в пустынных и полупустынных рай­онах.

Геологические силы, проявляющие себя в течение миллионов и даже сотен миллионов лет, способны про­делать гигантскую работу.
пример, река может пропи­лить гигантский каньон глубиной в несколько сот метров, подобный современному американскому Большому кань­ону в штате Колорадо, или сделать абсолютно ровной территорию, где некогда располагались горные массивы. Так, Южный Урал и Мугоджары, переходящие в южном направлении в равнины, некогда были высокими горами.

Тщательное изучение современных геологических про­цессов указывает правильный путь для понимания их деятельности в далеком прошлом Земли. Однако геологи всегда имеют в виду, что эволюция Земли необратима, и нельзя представить, что одни и те же геологические про­цессы, действовавшие в прошлом и настоящем, могли привести к абсолютно одинаковым результатам. С тече­нием времени изменились состав атмосферы Земли, объ­ем и состав океанических вод, а это не могло не отразить­ся на ходе и интенсивности геологических процессов.

В настоящее время сравнение образований прошлых геологических эпох с современными выполняется не ме­ханически, а с учетом изменений физико-географических условий и процессов, которые происходили на протяже­нии эволюции Земли.

ГЕОЛОГИЯ И ГОРОДА

На первый взгляд название подзаголовка может вызвать недоумение.
дь все привыкли, что геологи работают вдали от населенных пунктов и только в зимний, каме­ральный период они обрабатывают свои полевые мате­риалы в городах. Однако в планировании городов, стро­ительстве зданий и инженерных коммуникаций немало­важная роль отводится инженерной геологии. Это срав­нительно молодое направление геологии решает важные и актуальные задачи, связанные с жизнедеятельностью человека. Инженерная геология имеет большое народно­хозяйственное значение, так как без инженерно-геологи­ческих изысканий и обоснований не сооружаются атом­ные и гидроэлектростанции, транспортные магистрали и трубопроводы, не ведется промышленное и гражданское строительство и освоение сельскохозяйственных угодий. При планировании городов, помимо правильного вы­бора местности для строительства, большое значение име­ет использование и, главное, сохранение природных ланд­шафтов, выяснение характера грунта и вопросов гидрогеологии, поскольку, кроме проблемы прочности зданий, необходимо решить проблему снабжения населения и промышленных предприятий чистой и технической водой.

Издавна идеальными местами для строительства го­родов считали широкие поймы рек. Периодического за­тапливания можно было избежать путем возведения за­щитных дамб. Но строительство на поймах сопряжено с решением сложных задач. В частности, к ним относятся закладка фундамента на пойменных грунтах, где уровень грунтовых вод довольно высок, строительство вспомога­тельных гидротехнических сооружений и т. п.

При заложении фундамента зданий в пределах окра­ин гор и возвышенностей необходимо учитывать устой­чивость склонов. Довольно часто на первый взгляд мно­гие склоны кажутся устойчивыми, однако если они под­стилаются глинистыми породами, то последние обладают способностью растекаться под нагрузкой. При обиль­ных дождях склоны нередко оползают, что приводит к разрушению зданий.

При проектировании городов обращается внимание на присутствие крутых склонов, сложенных коренными (скальными) породами. С одной стороны, строительство зданий на этих породах увеличивает устойчивость скло­на, а с другой — возникают дополнительные трудности и затраты в связи с разбивкой городских улиц и город­ских гидротехнических сооружений — водопроводов и канализационной сети.

Очень большое значение для развития города имеет состав коренных пород. Если это изверженные или креп­ко сцементированные песчано-гравийные породы, то дело ограничится удорожанием земляных работ. В случае, когда коренные породы слагаются глинистыми сланцами, залегающими под различными углами, возможно про­скальзывание отдельных блоков с последующими разру­шениями. Однако максимальную опасность представля­ет строительство зданий над коренными карбонатными породами. При длительном воздействии вод известняки и доломиты выщелачиваются с образованием пустот и ка­налов. Иногда эти пустоты проявляются на поверхности, но чаще скрыты от глаз наблюдателя. Чтобы фундамен­ты проектируемых зданий не оказались непосредственно под угрозой, требуется проведение детальных геологи­ческих работ с бурением скважин. В ряде случаев для придания устойчивости через пробуренные скважины в пористые и кавернозные карбонатные породы, в толщи песков, гравийников и галечников под давлением закачи­вается цементный раствор. Растекаясь по пустотам и за­стывая, он создает как бы твердое бетонное основание под фундаментом.

Большую помощь при планировании населенных пунктов оказывает анализ аэрофотоснимков; они позво­ляют получить общее представление о геологическом стро­ении района и проверить результаты выборочными назем­ными наблюдениями. Таким образом осуществляется вы­бор места строительства в удаленных и малолюдных районах, при проектировании аэропортов и других со­оружений. Особенно значительный эффект дает анализ аэрофотоснимков для уточнения строительства в районах многолетней мерзлоты, с детальными наземными провер­ками во время летних полевых работ.

При изыскательских работах важную роль приобре­тают инженерно-геологические карты. В отличие от гео­логических на них показаны тип и специфический ха­рактер широко распространенных песков и галечников, легко разбухающих глин, тип грунта, а также глубина залегания и состав коренных пород, предполагаемое место оползания, источники воды, зеркало грунтовых вод и многое другое. Без таких карт нельзя строить населен­ные пункты.

Планируя развитие существующих и будущих горо­дов и стремясь сохранить окружающую среду в значи­тельной степени нетронутой, мы опираемся на многие научные дисциплины. Сложность городского и регио­нального планирования обусловливает участие в этом важном деле специалистов разного профиля, в том числе и геологов. Работа инженеров-геологов проходит в тесном контакте с архитекторами и строителями. Но все-таки главная задача геологии заключается в изучении строе­ния и развития Земли, на чем мы и остановимся ниже.

• ← Введение
• Планета Земля →

Источник: collectedpapers.com.ua

ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ НАУКИ (а. geological sciences; н. geologische Wissenschaften; ф. sciences geologiques; и. ciencias geologicas) — комплекс наук о земной коре и более глубоких сферах Земли.

Объект, цель и основные задачи. Связь со смежными науками. Геологические науки изучают состав, строение, происхождение, развитие Земли и слагающих её геосфер, в первую очередь земную кору, процессы, происходящие в ней, закономерности образования и размещения месторождений полезных ископаемых.

Научная и практическая цель геологических наук: познание геологического строения и развития Земли в целом; восстановление истории различных геологических процессов, раскрытие закономерностей геологических явлений и разработка теории эволюции планеты; перспективная оценка и прогноз выявления рудных районов, нефтегазоносных и угольных бассейнов, месторождений полезных ископаемых, включая подземные воды; разработка научных методов их поисков и разведки, обоснование комплексного использования природных минеральных ресурсов; участие в решении проблем охраны природной среды и её стабильности; предвидение катастрофических явлений; содействие прогрессу материалистического мировоззрения.

Непосредственные объекты геологических наук — горные породы и их совокупности (стратиграфические подразделения, формации, тела полезных ископаемых и др.), минералы, их химический состав и структура, вымершие организмы, газовые и жидкие среды, физические поля.

В современные геологические науки входят стратиграфия (в т.ч. палеонтология), тектоника (включая геологию глубинных зон Земли), геодинамика, литология, минералогия, петрология, геохимия, геофизика (физика «твёрдой» Земли), геология полезных ископаемых, гидрогеология, инженерная геология и др. В изучении геологической формы движения материи наука имеет дело с материально-энергетической саморазвивающейся системой — Землёй, развитие которой создаёт основу для появления более высокой формы существования материи, связанной с биосферой. Палеонтология — соединительное звено в изучении двух форм движения материи — геологической и биологической.

Развитие геологической науки, её теоретических исследований и методов познания во многом обусловливалось потребностями общественного производства. Важнейшие факторы, стимулирующие прогресс геологических наук, — рост горнодобывающего производства, потребности других отраслей народного хозяйства (промышленность, энергетика, строительство, транспорт, военное дело, сельское хозяйство и др.) и уровень общего развития техники. Использование современных технических достижений, прежде всего геофизических и буровой техники, обеспечивает включение в сферу геологической науки всё более глубоких горизонтов Земли, повышение скорости обработки геологических данных и достоверности результатов. В выполнении главной цели и основной задачи геологической науки всё более существенную роль играют ведущие научные концепции, гипотезы и теории.

Геологические науки используют результаты и методы всего комплекса наук о Земле. Геологические процессы, происходящие на поверхности планеты (или на небольшой глубине), изучаются с привлечением физико-географических наук (геоморфология, климатология, гидрология, океанология, гляциология и др.); при исследовании глубинных процессов, определении радиологического возраста, при геолого-поисковых и геологоразведочных работах привлекаются методы геохимии и геофизики (физики «твёрдой» Земли, включая сейсмологию). В проблемах происхождения и ранней истории Земли большое значение имеют данные астрономии и планетологии, в т.ч. полученные при запусках космических аппаратов на Луну и планеты. Изучение полезных ископаемых дополняется экономическими исследованиями и достижениями горных наук. Потребность в полезных ископаемых, способы их добычи, технология переработки и планирование рационального размещения горнодобывающей промышленности определяют генеральные направления прогнозно-металлогенических исследований. Связь геологической науки с биологическими науками различна — от использования эволюции органического мира для определения относительного возраста геологических объектов до учёта биологических и биохимических процессов с целью выяснения генезиса горных пород и полезных ископаемых, прежде всего энергетического сырья (угли, нефть). Начиная с 60-х годов 20 века в геологической науке всё более эффективно применяется аппарат математических наук, кибернетики и информатики.

История развития геологической науки. Истоки геологической науки лежат в наблюдениях и гипотезах философов античного мира и Древнего Востока, касающихся землетрясений, вулканических извержений, деятельности воды и др. К средним векам и эпохе Возрождения относятся первые попытки описания и систематизации камней, руд, металлов и сплавов, что явилось прямым следствием развития горного дела (труды cpеднеазиатских естествоиспытателей Ибн Сины и Бируни, немецкого учёного Агриколы). В 16 веке в России были сделаны первые попытки систематизации геологических сведений, доставляемых «рудознатцами».

Датский учёный Н. Стено (17 в.) впервые сформулировал представление о возрастной последовательности первичной горизонтальной слоистости и о вторичности процессов, нарушающих это залегание, обосновав тем самым первые законы геологической науки. В современном понимании термин «геология» впервые применён норвежским учёным М. П. Эшольтом (1657). К 17 веку относятся умозрительные гипотезы о происхождении Земли из расплавленной массы, при охлаждении которой образовалась твёрдая земная кора (немецкий учёный Г. В. Лейбниц, 1693). В конце 18 века широкое распространение получил термин «геогнозия».

Основы геологической науки заложены во 2-й половине 18 в. трудами Ж. Л. Бюффона, Ж. Б. Роме де Лиля и Р. Ж. Аюи во Франции, М. В. Ломоносова, И. И. Лепёхина и П. С. Палласа в России, О. Б. де Соссюра в Швейцарии, У. Смита и Дж. Геттона в Великобритании, А. Г. Вернера в Германии, А. Кронштедта в Швеции. В трудах М. В. Ломоносова «О слоях земных» (1763) и «Слово о рождении металлов от трясения Земли» (1757) указывалось на длительность, непрерывность и периодичность геологических процессов, взаимодействие внутренних и внешних сил, формирующих лик Земли, высказывались соображения о происхождении ископаемых углей за счёт растительных остатков, излагались принципы естественной группировки минералов в рудных жилах и использования этих ассоциаций при поисках. Большую роль в становлении геологической науки сыграла идейная борьба между представителями двух научных гипотез — гипотезы нептунизма (А. Г. Вернер), утверждающей осадочное образование всех горных пород, и гипотезы плутонизма (Дж. Геттон), отводившей определяющую роль внутренним вулканическим процессам.

В конце 18 — начале 19 веков накопление фактов сопровождалось их анализом, заложившим основу различных ветвей геологической науки, развитие которой становится одним из непременных условий прогресса в промышленности. Большое значение для становления геологической науки в России имело создание в Петербурге (1773) высшего горного училища (ныне Ленинградский горный институт).

Становление геологической науки справедливо связывают с выяснением возможности расчленения слоёв земной коры по возрасту и их корреляции с помощью остатков организмов (У. Смит, 1790), что позволило систематизировать разрозненные минералогические и палеонтологические данные, создало условия для геологических реконструкций. К этому же времени относятся формулировка таких понятий, как «геологическая формация» (А. Г. Вернер), «парагенезис минералов» (В. М. Севергин), разработка химической классификации минералов (шведский учёный Й. Берцелиус), законов кристаллографии (Р. Ж. Аюи), составление первых геологических карт (восточного Забайкалья — Д. Лебедев и М. Иванов, 1789-94; Англии — У. Смит, 1815; Европейской части России, 1829). Изменения в геологической истории Земли объяснялись в одних случаях (французский учёный Ж. Ламарк и др.) с позиции эволюционной идеи, в других (французский учёный Ж. Кювье и его последователи) — теорией катастроф (периодически повторяющимися катаклизмами, коренным образом менявшими рельеф планеты и уничтожавшими всё живое, которое якобы заново зарождалось после этого).

Крупным событием в истории геологической науки был выход в свет в 1830-33 2-томного труда английского учёного Ч. Лайеля «Основы геологии», в котором показаны значительная длительность истории Земли и роль постоянно и постепенно действующих геологических процессов, нанесён удар теории катастрофизма, дано обоснование сравнительно-исторического метода и сформулирован принцип актуализма (см. актуалистический метод).

В 1829 французский геолог Л. Эли де Бомон предложил контракционную гипотезу, объясняющую дислокацию слоёв сжатием остывающей земной коры и уменьшением объёма земного ядра. Теория поддерживалась большинством геологов до 20 в. Важное значение в истории развития геологической науки имели труды немецкого учёного А. Гумбольдта, защищавшие концепцию материальности и единства природы, и английского учёного Ч. Дарвина, разработавшего материалистическую теорию эволюции (исторического развития) органического мира Земли (1859).

Всё возрастающие потребности в минеральном сырье в странах Западной Европы, в России и странах Северной Америки стимулировали широкое развитие региональных геологических исследований, сопровождаемых составлением геологических карт, поисками и открытиями месторождений полезных ископаемых. Публиковались монографии с описанием богатых коллекций минералов, горных пород и остатков организмов. В развитых странах во 2-й половине 19 в. создавались геологические службы, которым поручались организация и развитие минерально-сырьевой базы на основе планомерного изучения геологии и полезных ископаемых территории. В конце 19 в. эти работы распространились на некоторые колонии в Азии и Африке.

Определяющее значение для развития геологической науки в России имело создание в Петербурге в 1817 Минералогического общества, а в 1882 первого государственного геологического учреждения — Геологического комитета, положившего начало отечественной геологической службе. В 1878 при активном участии русских геологов в Париже состоялся 1-й Международный геологический конгресс. 7-й конгресс был созван в Петербурге (1897), его полевые экскурсии охватили многие районы Европейской части России.

2-я половина 19 — начало 20 века характеризуется дифференциацией геологической науки, возникновением новых её направлений. В группе дисциплин, изучающих вещество, успешно развивалась минералогия, получившая принципиально новую основу после работ Е. С. Фёдорова, создателя учения о симметрии, современной теории и методик кристаллографии. Обособилась петрография, что связано с началом применения поляризационного микроскопа (английский учёный Г. Сорби, Великобритания, 1849; А. А. Иностранцев, Россия, 1858).

В середине 19 в. зародилась и в дальнейшем развивалась теория дифференциации магмы (немецкий учёный Р. Бунзен, французский — Ж. Дюроше, немецкий — Г. Розенбуш, швейцарский — П. Ниггли). Исследования осадочных горных пород (литология) привели к формулировке понятия фации (швейцарский учёный А. Гресли, 1838), развитого во 2-й половине 19 в. Н. А. Головкинским и Н. И. Андрусовым. Успехи в изучении геологических структур были обусловлены геологическим картированием и формированием учения о двух принципиально различных областях земной коры — геосинклиналях (американские геологи Дж. Холл, 1857-59, и Дж. Дана, 1873; французский геолог Э. Ог, 1900) и платформах (А. П. Карпинский, 1887; А. П. Павлов), а также складчатых областях (И. В. Мушкетов). Были выделены разновозрастные эпохи складчатости для территории Европы, новые типы структур — шарьяжи. Оформились в самостоятельные дисциплины структурная геология и тектоника. 

После установления всех геологических систем (1822-41) и их подразделений, выделения архея (Дж. Дана, 1872) и из его состава протерозоя (американский геолог С. Эммонс, 1888) была разработана общая (международная) стратиграфическая шкала. Вместе с достижениями эволюционной палеонтологии (Ч. Дарвин, В. О. Ковалевский), палеогеографии (А. П. Карпинский) и других отраслей геологической науки эта шкала послужила научной основой исторической геологии как комплексной научной дисциплины, изучающей последовательность и закономерности геологических процессов в истории планеты. Вначале эти исследования проводились с целью восстановления развития отдельных структур, бассейнов, органического мира; в дальнейшем в их сферу вошли магматические тела и месторождения полезных ископаемых Подведением итогов классического периода геологической науки явился фундаментальный труд австрийского геолога Э. Зюсса «Лик Земли» (5 книг, 1883-1909).

Региональная геология развивалась на базе геологического картирования — от составления маршрутных и обзорных (мелкомасштабных) карт до крупномасштабных для рудных и нефтеносных районов. В России в результате геологических съёмок и методических разработок (А. П. Карпинский, И. В. Мушкетов, С. Н. Никитин, Ф. Н. Чернышёв и др.) сформировалась школа геологической картографии Геологического комитета, оказавшая значительное влияние на мировую геологическую картографию. В 1892 Геологический комитет издал под ред. А. П. Карпинского первую полную геологическую карту Европейской части России масштаба 1:2 520 000 (60 вёрст в дюйме), а также организовал работу по составлению общей десятивёрстной карты этой же территории (1:420 000). Одним из существенных итогов развития региональной геологии явилась геологическая карта Донбасса, созданная под руководством Л. И. Лутугина и послужившая основой для разработки современной методики детальной геологической съёмки. Труды крупных русских геологов, которые сочетали в себе специалистов по геологии и минеральному сырью определённого региона, способствовали прогрессу знаний о закономерностях размещения полезных ископаемых, прежде всего рудных (К. И. Богданович, Н. К. Высоцкий, И. В. Мушкетов, В. А. Обручев).

Если в конце 19 в. рудные и нерудные полезные ископаемые России продолжали разрабатываться в основном в традиционных регионах (Урал, Рудный Алтай, Кавказ), то потребности в энергетическом сырье способствовали развёртыванию поисковых и разведочных работ на уголь и нефть в новых районах. Трудами Л. И. Лутугина и его учеников (П. И. Степанов, А. А. Гапеев, В. И. Яворский и др.) были созданы предпосылки для ускоренного развития угольной геологии. Формировалась как самостоятельная дисциплина нефтяной геологии (Н. И. Андрусов, К. И. Богданович, А. Д. Архангельский, И. М. Губкин, Д. В. Голубятников), эмпирически была сформулирована антиклинальная теория, ставшая основой для поисков и разведки нефтяных месторождений. Учение о подземных водах выделилось в особую отрасль — гидрогеологию (С. Н. Никитин, Н. Ф. Погребов), имеющую самостоятельное значение и тесно связанную с геологией полезных ископаемых и с горными науками. Начались систематическое описание и картирование подземных вод Европейской части России.

В конце 19 — начале 20 веков оформились две крупные ветви геологической науки — геофизика и геохимия.

Геофизика, исследующая физические свойства геологических тел и физического поля Земли, вначале опиралась на данные магнитометрии, гравиметрии и сейсмологии (Б. Б. Голицын). Геофизические методы в дальнейшем стали главными при изучении внутреннего строения планеты, глубинных процессов и одними из основных методов поисков и разведки нефти, угля, рудных и нерудных полезных ископаемых

Открытие периодического закона химических элементов Д. И. Менделеева (1869), радиоактивного распада элементов французскими физиками А. Беккерелем (1896), М. и П. Кюри, успехи атомной физики обусловили становление в начале 20 в. геохимии — науки о распределении и истории химических элементов и атомов. Формулировка основных направлений и задач геохимии принадлежит в CCCP В. И. Вернадскому, А. Е. Ферсману, А. П. Виноградову, за рубежом — Ф. У. Кларку (США), В. М. Гольдшмидту (Норвегия). Реконструкция геохимических процессов, происходящих в ядре, мантии, на различных глубинах литосферы и на поверхности Земли, содействует научному обоснованию металлогенических прогнозов и поисков полезных ископаемых. Особое значение геохимические методы приобретают при поисках радиоактивного сырья и полезных ископаемых, связанных с изменёнными породами.

Геофизические и геохимические данные в 1-е десятилетие 20 в. были использованы как для изучения общей структуры Земли (Г. А. Гамбурцев и др.), так и для углублённого исследования горных пород и минералов, прежде всего полезных ископаемых. Экспериментальные исследования поведения горных пород при высоких давлениях и температурах позволили подойти к построению модели Земли по её составу и предположить, что ядро Земли состоит из железа с примесью более лёгких компонентов (В. А. Магницкий, В. С. Соболев и др.). В минералогии и петрографии создаются физико-химические теории и модели, на базе кристаллохимии (немецкий физик М. Лауэ, английский — У. Г. и У. Л. Брэгги) модифицируется минералогическая систематика (В. И. Вернадский, А. Г. Бетехтин). От петрографии обособляется вулканология (американские геологи Х. Уильямс, А. Ритман, советский — В. И. Влодавец, Б. И. Пийп). Предложенная Ф. Ю. Левинсоном-Лессингом классификация изверженных пород (1898) пользуется признанием до сих пор.

Развитие понятия парагенезиса приводит к созданию учения о формациях как о закономерных ассоциациях горных пород (Н. С. Шатский, Н. П. Херасков). Специальным его разделом выделяются магматические формации (советские геологи — Ф. Ю. Левинсон-Лессинг, А. Н. Заварицкий, Ю. А. Кузнецов, Е. Т. Шаталов, американские — Р. Дейли). Учение о полезных ископаемых разделяется на самостоятельные дисциплины, посвящённые рудным месторождениям, неметаллическим полезным ископаемым, углю, нефти и газу. На материалах по рудным месторождениям возникают физико-химические теории рудообразования (американские геологи У. Эммонс, В. Линдгрен, советский — А. Н. Заварицкий), проводится экспериментальное моделирование глубинных процессов (американский геолог Н. Боуэн, советский — В. А. Николаев, швейцарский — П. Ниггли). В связи с изучением неметаллических и горючих полезных ископаемых развивается ряд разделов литологии — петрография осадочных пород (М. С. Швецов), седиментология (Л. В. Пустовалов, Н. М. Страхов), палеогеография и учение о фациях (Н. И. Андрусов, А. Д. Архангельский, Д. В. Наливкин, А. В. Хабаков). В специальную отрасль выделяется геология четвертичных отложений (Г. Ф. Мирчинк, Я. С. Эдельштейн, С. А. Яковлев, В. И. Громов), тесно связанная с геологией полезных ископаемых, с инженерной геологией, гидрогеологией и многими отраслями народного хозяйства.

В 30-40-е гг. в трудах С. С. Смирнова и Ю. А. Билибина оформилось учение о закономерностях размещения месторождений полезных ископаемых в пространстве и во времени — металлогения.

Стратиграфия развивалась в двух направлениях: первое из них — детализация любыми методами расчленения местных разрезов и корреляция соответствующих отложений в пределах региона; второе — уточнение и разработка общей стратиграфической шкалы фанерозоя на основе биостратиграфического метода.

В области геотектоники продолжалась разработка классификаций тектонических структур и теории геосинклиналей и платформ (французский учёный Э. Ог, советский — А. А. Борисяк, В. А. Обручев, А. Д. Архангельский, М. М. Тетяев, Н. С. Шатский, В. В. Белоусов, немецкие геологи Х. Штилле, С. Бубнов); было обосновано выделение промежуточных (краевых) структур, установлены глубинные разломы (А. В. Пейве, Н. А. Штрейс); исследовались взаимосвязи геотектогенеза и магматизма (немецкий геолог Х. Штилле, советский — Ю. А. Билибин), сформировалась тектонофизика (М. В. Гзовский). Наряду с попытками объяснить тектонику земной коры колебательными движениями выдвигаются концепции горизонтальных передвижений крупных блоков и дрейфа континентов (немецкий учёный А. Вегенер, французский — Э. Арган), представления о подкоровых конвекционных течениях (австрийский геолог О. Ампферер). Для обоснования мобилистских теорий привлекаются палеомагнитные данные (движение полюсов), систематические геофизические наблюдения, материалы бурения морского и океанического дна. Оформляется гипотеза тектоники плит (новой глобальной тектоники).

С середины 20 века проводятся систематические исследования геологии дна акваторий, особенно внутренних бассейнов и шельфовых зон, выделяется особая отрасль — морская геология (американские геологи Ф. П. Шепард, Г. У. Менард, советские — М. В. Клёнова, П. Л. Безруков, А. П. Лисицын, Г. Б. Удинцев).

Всё большее внимание в геологической науке обращается на исследование биогенных факторов и их влияние на ход многих геологических процессов, в т.ч. определяющих накопление и концентрацию полезных ископаемых (горючие полезные ископаемые, нерудные строительные материалы и др.).

Этапы развития и современное состояние геологической науки в CCCP. В CCCP развитие геологической науки прошло в несколько этапов, имеющих свои характерные особенности. Первый этап (1917-29) связан в основном с деятельностью геологического комитета, его территориальных отделений и экспедиций, а также Академии Наук CCCP, геологических факультетов высших учебных заведений, с учреждённым в 1918 в Москве Институтом прикладной минералогии (в дальнейшем реорганизованным в ВИМС). В кратчайшие сроки необходимо было создать геологические карты разной детальности, обеспечить правильное научно обоснованное направление поисковых и разведочных работ для скорейшего выявления и использования минерально-сырьевых ресурсов. Формируются региональные геологические школы: уральская (Н. К. Высоцкий и А. Н. Заварицкий), кавказская (А. П. Герасимов), алтайская (В. К. Котульский), казахстанская (Н. Г. Кассин), cpедне-азиатская (В. Н. Вебер и Д. И. Мушкетов), западно-сибирская (Я. С. Эдельштейн), восточно-сибирская (В. А. Обручев и М. М. Тетяев), дальневосточная (А. Н. Криштофович). Углублённые комплексные геологические исследования и широкие экспедиционные работы обеспечивают открытие многих крупнейших месторождений полезных ископаемых: апатитов (Кольский полуостров, А. Е. Ферсман), никелевых руд (Норильск, Н. Н. Урванцев), меди (Коунрад, М. П. Русаков), калийных солей (Соликамск, П. И. Преображенский), нефти («Второе Баку», П. И. Преображенский, И. М. Губкин), золота (Северо-Восток, Ю. А. Билибин), угля в Сибири, бокситов на Урале и др. Этот этап характеризуется накоплением большого фактического материала, внедрением новых методов исследований — минераграфии (И. Ф. Григорьев, А. Г. Бетехтин, Л. В. Радугина), углепетрографии и палинологии (Ю. А. Жемчужников) и др. В ряде отраслей геологической науки определяются научные школы, иногда две в одной отрасли, например петрографические школы Ф. Ю. Левинсона-Лессинга и А. Н. Заварицкого, литологические — А. Д. Архангельского и С. Ф. Малявкина, палеонтологические — А. А. Борисяка и Н. Н. Яковлева. Второй этап (1930-40) начался с реорганизации геологического комитета, административные функции которого были переданы созданному в Москве Главному геологоразведочному управлению Наркомата тяжёлой промышленности, а научные подразделения были объединены в 1931 в Центральный научно-исследовательский геологоразведочный институт, переименованный в 1939 во ВСЕГЕИ.

На базе отделений геологического комитета были учреждены территориальные геологоразведочные организации, а нефтяной отдел послужил основой создания ВНИГРИ (1929). В 1930 в Ленинграде организуются геологический и петрографический институты Академии Наук CCCP, переведённые в 1934 в Москву и ставшие головными научными учреждениями Академии Наук CCCP. Второй этап характеризуется усилением специализации геологических исследований, разработкой и созданием ряда теоретических положений геологической науки. Было обосновано осадочное образование бокситов на примере Урала (А. Д. Архангельский). Создана теория органического происхождения нефти, законов её миграции и накопления (И. М. Губкин). Разработано учение об узлах и поясах угленакопления, в качестве особой дисциплины оформилась угольная геология (П. И. Степанов, И. И. Горский). Разработаны основные положения металлогении (С. С. Смирнов). Как особые разделы геологической науки дальнейшее развитие получили четвертичная геология и геоморфология (Я. С. Эдельштейн, Г. Ф. Мирчинк, С. А. Яковлев). Были заложены основы учения о формировании подземных вод, их солевого и газового состава, роли в геологических процессах (Н. Ф. Погребов, Ф. П. Саваренский, О. К. Ланге, В. А. Сулин). В связи с широким развитием строительства сформировалась новая отрасль — инженерная геология (Ф. П. Саваренский). Большое значение для освоения севера CCCP приобрело изучение многолетнемёрзлых горных пород — мерзлотоведение (В. А. Обручев, В. И. Сумгин, Н. И. Толстихин). Начаты экспериментальные исследования минерального вещества (Х. С. Никогосян, Н. И. Хитаров). По инициативе и под руководством А. П. Герасимова (ВСЕГЕИ) в 1938 были начаты работы по созданию капитального труда — геологической карты CCCP масштаба 1:1 000 000, а также многотомного издания «Геология CCCP». К 17-й сессии Международного геологического конгресса (1937), проходившего в CCCP, издана под редакцией Д. В. Наливкина первая геологическая карта CCCP масштаба 1:5 000 000.

Начало третьего этапа (1941-54) совпало с Великой Отечественной войной 1941-45. Активное участие крупных учёных-геологов Москвы, Ленинграда, Киева и других городов в работе территориальных управлений на Урале, в Сибири, на Дальнем Востоке, в Казахстане и Средней Азии способствовало концентрации высококвалифицированных кадров геологической науки в восточных районах страны, особенно в союзных республиках. Это определило высокие темпы геологических исследований и развития горной промышленности в указанных районах. В конце 40-х — начале 50-х годов резко расширяются геологические исследования в Арктике и на Дальнем Востоке, организуются комплексные работы по изучению «закрытых» территорий, которые требуют оснащения современной буровой, геофизической и другой техникой. Интенсивно изучаются закономерности размещения и критерии поисков радиоактивного сырья. Разнообразные работы в Арктике поручаются научно-исследовательскому институту геологии Арктики (с 1981 — Всесоюзный научно-исследовательский институт геологии и минеральных ресурсов мирового океана — ВНИИокеангеология), созданному в 1948 на базе геологического отдела Арктического института. Крупные экспедиции начали изучение глубинного строения Западно-Сибирской низменности, Тургайского региона, западных районов Средней Азии, районов Восточно-Европейской платформы. В результате этих работ вырабатывается геологическое обоснование поисков и разведки ряда полезных ископаемых (нефти, газа, железа, бокситов и др.). Начинается систематическое внедрение аэрометодов в геологической науке — в геологическую съёмку и поиски полезных ископаемых.

Четвёртый этап развития геологической науки в CCCP (с 1955) ознаменовался развёртыванием и практическим завершением государственной среднемасштабной геологической съёмки, позволившей по-новому оценить минерально-сырьевые перспективы ряда регионов, выявить новые рудные районы. К 60-м годам была составлена геологическая карта CCCP в масштабе 1:1 000 000. Появляются разнообразные специализированные карты геологического содержания: тектонические, металлогенические, геоморфологические, палеогеографические, карты формаций, срезов земной коры, физических полей и т.д. (см. геологические карты). Составляются комплекты взаимоувязанных карт для одной и той же территории. Выходит в свет «Геологическая карта CCCP» масштаба 1:2 500 000 (2-е изд. 1956, 3-е изд. 1965). Завершена многотомная монография «Основы палеонтологии» (т. 1-15, 1958-64) под редакцией Ю. А. Орлова, издаются многотомные «Геология CCCP», «Гидрогеология CCCP», «Стратиграфия CCCP», «Геологическое строение CCCP» (т. 1-3, 1958; т. 1-5 и комплект карт, 1968-69).

В области стратиграфии и геохронологии разработаны сводная шкала радиологического возраста подразделений фанерозоя (Г. Д. Афанасьев), зональные биостратиграфические шкалы для большинства геологических систем, расчленение верхнего докембрия (рифей, венд — Н. С. Шатский, Б. М. Келлер, Б. С. Соколов), принципы расчленения и корреляции четвертичных отложений (В. И. Громов, Е. В. Шанцер, К. В. Никифорова, И. И. Краснов), общие проблемы стратиграфической классификации (Д. В. Наливкин, А. Н. Криштофович, Л. С. Либрович, В. В. Меннер, Б. С. Соколов, А. И. Жамойда). Внедрение в изучение докембрия «обычных» стратиграфических методов в совокупности с петрографическими, геохронологическими и физико-химическими привело к крупным успехам в расчленении и корреляции древнейших образований (А. В. Сидоренко, Л. И. Салоп).

В области тектоники осуществлены крупные региональные обобщения (А. А. Богданов, М. В. Муратов, В. Д. Наливкин, К. Н. Паффенгольц, В. Е. Хаин, Н. А. Штрейс, Л. И. Красный, М. М. Толстихина и др.), разрабатываются проблемы неотектоники (Н. И. Николаев, С. С. Шульц), активизации консолидированных участков земной коры (В. В. Белоусов), блокового строения литосферы (Л. И. Красный), рифтовых зон (Н. А. Флоренсов, Ю. М. Шейнманн), разломной тектоники (Н. А. Беляевский), методики реконструкции древних погребённых структур (А. Л. Яншин, М. М. Толстихина, Е. В. Павловский) и составления тектонических карт (Н. С. Шатский, А. Л. Яншин, Т. Н. Спижарский).

Самостоятельное значение приобретает геодинамика, изучающая характер и направленность движений земной коры, а также вызывающие эти движения силы (дифференциация вещества, термодинамические процессы и др.). Концепция качественной эволюции геологической истории Земли становится общепризнанной.

В литологии создана теория литогенеза (Н. М. Страхов), оформилось новое направление — литология докембрия (А. В. Сидоренко), выявлены закономерности океанического осадкообразования (Н. М. Страхов, В. П. Петелин, П. Л. Безруков, А. П. Лисицын), исследован катагенез, составлен и издан атлас литолого-палеогеографических карт CCCP (А. П. Виноградов, В. Н. Верещагин, А. В. Хабаков); дальнейшее развитие получило учение о формациях, возникшее на стыке литологии, тектоники и стратиграфии.

В минералогии разрабатывались проблемы конституции минералов (В. С. Соболев), генезиса индивидов — онтогении (Д. П. Григорьев), типоморфизма минералов (Ф. В. Чухров); термобарометрические исследования газово-жидких включений (Н. П. Ермаков) способствовали расшифровке условий минералообразования; совершенствовалась теория кристаллохимии природных силикатов (Н. В. Белов). Успешно развивались исследования в области экспериментальной минералогии (Д. С. Коржинский, В. А. Жариков) и синтеза минералов, которые привели к промышленному производству оптического и поделочного кварца, слюды, асбеста, алмазов и др.

В области петрологии (петрографии) исследования магматических и метаморфических пород и их ассоциаций проводились в связи с общими проблемами изучения внутреннего строения Земли и эволюции её вещества. В изучении магматизма ведущее место принадлежало исследованиям формационного направления. Составлена классификация магматических формаций (Ю. А. Кузнецов, 1964), издана «Карта магматических формаций CCCP» масштаба 1:2 500 000 (Е. Т. Шаталов, 1968), разработаны методы палеовулканических исследований (И. В. Лучицкий, 1971), теория зональности метасоматических пород и руд (Д. С. Коржинский, Ю. В. Казицын). Составлены схемы метаморфических фаций (Ю. И. Половинкина, В. С. Соболев), издана «Карта метаморфических фаций CCCP» масштаба 1:7 500 000 (В. С. Соболев и др., 1966).

Исследования в области геохимии и геофизики направлены, с одной стороны, на изучение планетарных и глубинных процессов (В. А. Магницкий и др.), с другой — на использование полученных данных в учении о полезных ископаемых и на совершенствование методов поисков и разведки. Особое значение приобрела структурная геофизика при изучении геологического строения дна акваторий, при поисках благоприятных структурных обстановок (ловушек) локализации месторождений нефти и газа. Методы ядерной геофизики применяются при поисках и изучении как радиоактивных, так и нерадиоактивных руд (подробнее см. в статьях геофизика, геохимия, разведочная геофизика).

В области рудных полезных ископаемых достигнуты значит

Источник: www.mining-enc.ru

Этапы геологических исследований

Самая общая схема последовательности исследований, в которую можно «втиснуть» все геологические работы, направленные на выявление месторождений полезных ископаемых (далее МПО), по существу, выглядит следующим образом: геологическая съемка (картирование выходов на поверхность горных пород и геологических образований), поисковые работы, разведка, подсчет запасов, геологический отчет. Съемка, поиски и разведка, в свою очередь, естественно, делятся на стадии в зависимости от масштаба работ и с учетом их целесообразности. Для выполнения такого комплекса работ привлекается целая армия специалистов широчайшего круга геологических специальностей, которыми настоящий геолог должен владеть гораздо больше, чем на уровне «всего понемножку», потому что перед ним стоит задача обобщить всю эту разностороннюю информацию и в конечном счете прийти к открытию месторождения (или сделать его), поскольку геология — это наука, изучающая недра земли в первую очередь для освоения минеральные ресурсов.

 

Семейство геологических наук

Как и другие естественные науки (физика, биология, химия, география и т. д.), геология представляет собой целый комплекс взаимосвязанных и переплетающихся друг с другом научных дисциплин. Непосредственно к геологическим предметам относятся общая и региональная геология, минералогия, тектоника, геоморфология, геохимия, литология, палеонтология, петрология, петрография, геммология, стратиграфия, историческая геология, кристаллография, гидрогеология, морская геология, вулканология и седиментология. К прикладным, методическим, техническим, экономическим и другим родственным геологии наукам относятся инженерная геология, сейсмология, петрофизика, гляциология, география, геология полезных ископаемых, геофизика, почвоведение, геодезия, океанография, океанология, геостатистика, геотехнология, геоинформатика, геотехнология, кадастр и мониторинг земель, землеустройство, климатология, картография, метеорология и ряд атмосферных наук. «Чистая», полевая геология по-прежнему остается в значительной степени описательной, что налагает на исполнителя определенную морально-этическую ответственность, поэтому геология, выработав свой язык, как и другие науки, не обходится без филологии, логики и этики. Поскольку поисковые и разведочные маршруты, особенно в труднодоступных районах, — это практически неконтролируемая работа, геолог всегда подвержен соблазну субъективных, но грамотно и красиво преподнесенных суждений или заключений, и такое, к сожалению, случается. Безобидные «неточности» могут привести к очень серьезным последствиям как в научно-производственном, так и материально-экономическом плане, поэтому геолог просто не имеет права на обман, искажение и ошибку, как сапер или хирург.

Костяк геонаук выстраивается в иерархический ряд (геохимия, минералогия, кристаллография, петрология, литология, палеонтология и собственно геология, включая тектонику, стратиграфию и историческую геологию), отражающий соподчиненность последовательно усложняющихся объектов изучения от атомов и молекул до Земли в целом. Каждая из этих наук широко разветвляется по различным направлениям, как и собственно геология включает тектонику, стратиграфию и историческую геологию.

Геохимия

В поле зрения этой науки лежат проблемы распределения элементов в атмосфере, гидросфере и литосфере.

Современная геохимия представляет собой комплекс научных дисциплин, включающий региональную геохимию, биогеохимию и геохимические методы поисков месторождений полезных ископаемых. Предметом изучения для всех этих дисциплин являются законы миграции элементов, условия их концентрации, разделения и переотложения, а также процессы эволюции форм нахождения каждого элемента или ассоциаций из нескольких, особо близких по свойствам. Геохимия опирается на свойства и строение атома и кристаллического вещества, на данные о термодинамических параметрах, характеризующих часть земной коры или отдельные оболочки, а также на общие закономерности, формируемые термодинамическими процессами. Прямая задача геохимических исследований в геологии — обнаружение МПО, поэтому геологоразведочные работы на рудные полезные ископаемые в обязательном порядке предваряются и сопровождаются геохимической съемкой, по результатам которой выделяются ареалы рассеяния полезного компонента.

Минералогия

Один из основных и древнейших разделов геологической науки, изучающий огромный, прекрасный, необыкновенно интересный и загадочный мир минералов. Минералогические исследования, цели, задачи и методы которых зависят от конкретных задач, проводятся на всех этапах поисково-геологоразведочных работ и включают широкий спектр методов от визуальной оценки минерального состава до электронной микроскопии и рентгеноструктурной диагностики. На стадиях съемки, поиска и разведки МПО исследования проводятся с целью выяснения минералогических поисковых критериев и предва­рительной оценки практической значимости потенциальных месторождений.

 

 

В процессе разведочной стадии геологических работ и при оценке запасов рудного или нерудного сырья устанавливается его полный количественный и качественный минеральный состав с выявлением полезных и вредных примесей, данные о которых учитываются при выборе технологии переработки или заключении о качестве сырья. Помимо всестороннего исследования состава горных пород, главными задачами минералогии являются изучение закономерностей сочетания минералов в природных ассоциациях и совершенствование принципов систематики минеральных видов.

Кристаллография

Когда-то кристаллографию считали частью минералогии, и тесная связь между ними естественна и очевидна, но сегодня это самостоятельная наука со своим предметом и собственными методами исследований. Задачи кристаллографии заключаются во всестороннем исследовании структуры, физических и оптических свойств кристаллов, процессов их образования и особенностей взаимодействия со средой, а также изменений, происходящих под влиянием воздействий различной природы.

 

В процессе разведочной стадии геологических работ и при оценке запасов рудного или нерудного сырья устанавливается его полный количественный и качественный минеральный состав с выявлением полезных и вредных примесей, данные о которых учитываются при выборе технологии переработки или заключении о качестве сырья. Помимо всестороннего исследования состава горных пород, главными задачами минералогии являются изучение закономерностей сочетания минералов в природных ассоциациях и совершенствование принципов систематики минеральных видов.

Кристаллография

Когда-то кристаллографию считали частью минералогии, и тесная связь между ними естественна и очевидна, но сегодня это самостоятельная наука со своим предметом и собственными методами исследований. Задачи кристаллографии заключаются во всестороннем исследовании структуры, физических и оптических свойств кристаллов, процессов их образования и особенностей взаимодействия со средой, а также изменений, происходящих под влиянием воздействий различной природы.

Тектоника

разделяется на региональную, структурную (морфологическую), историческую и прикладную ветви. Региональное направление оперирует такими структурами, как платформы, плиты, щиты, складчатые области, впадины морей и океанов, трансформные разломы, рифтовые зоны и т. д. В качестве примера можно привести региональный структурно-тектонический план, которым характеризуется геология России. Европейская часть страны расположена на Восточно-Европейской платформе, сложенной докембрийскими магматическими и метаморфическими породами. Территория между Уралом и Енисеем расположена на Западно-Сибирской платформе. От Енисея до Лены простирается Сибирская платформа (Средне-Сибирское плоскогорье). Складчатые области представлены Урало-Монгольским, Тихоокеанским и частично Средиземноморским складчатыми поясами. Морфологическая тектоника по сравнению с региональной изучает структуры более низкого порядка. Историей происхождения и формирования основных типов структурных форм океанов и континентов занимается историческая геотектоника. Прикладное направление тектоники связано с выявлением закономерностей размещения различных типов МПО в связи с определёнными типами морфоструктур и особенностями их развития. В «меркантильном» геологическом смысле разломы в земной коре рассматриваются как рудоподводящие каналы и рудоконтролирующие факторы.

Палеонтология

Означая в буквальном смысле «наука о древних существах», палеонтология изучает ископаемые организмы, их останки и следы жизнедеятельности, главным образом для стратиграфического расчленения горных пород земной коры. В компетенцию палеонтологии входит задача восстановления картины, отражающей процесс биологической эволюции на основе данных, полученных в результате реконструкции облика, биологических особенностей, способов размножения и питания древних организмов. По вполне очевидным признакам палеонтология разделяется на палеозоологию и палеоботанику. Организмы чутко реагируют на изменение физико-химических параметров среды обитания, поэтому они являются надежными индикаторами условий, в которых формировались горные породы. Отсюда и вытекает тесная связь геологии и палеонтологии. На основании палеонтологических исследований в совокупности с результатами определений абсолютного возраста геологических образований составлена геохронологическая шкала, в которой история Земли делится на геологические эры (архей, протерозой, палеозой, мезозой и кайнозой). Эры разбиваются на периоды, а те, в свою очередь, дробятся на эпохи. Мы живем в плейстоценовую эпоху (20 тысяч лет назад по настоящее время) четвертичного периода, который начался около 1 млн лет назад.

Петрография

Изучением минерального состава магматических, метаморфических и осадочных горных пород, их текстурно-структурных характеристик и генезиса занимается петрография (петрология). Исследования проводятся с помощью поляризационного микроскопа в лучах проходящего поляризованного света. Для этого из образцов горных пород вырезают тонкие (0,03-0,02 мм) пластинки (шлифы), приклеенные затем к стеклянной пластинке канадским бальзамом (оптические характеристики этой смолы близки к параметрам стекла). Минералы становятся прозрачными (большинство), и по их оптическим свойствам проводится идентификация минералов и слагаемых ими пород. Интерференционные картинки в шлифе напоминают узоры в калейдоскопе.

 

Особое место в цикле геологических наук занимает петрография осадочных пород. Ее большое теоретическое и практическое значение обусловлено тем, что предметом исследований являются современные и древние (ископаемые) осадки, которые занимают около 70% поверхности Земли.

Инженерная геология

Инженерная геология — это наука о тех особенностях состава, физико-химических свойств, формирования, залегания и динамики верхних горизонтов земной коры, с которыми связана хозяйственная, главным образом инженерно-строительная деятельность человека. Инженерно-геологические изыскания нацелены на выполнение всесторонней и комплексной оценки геологических факторов, вызванных хозяйственной деятельностью человека во взаимосвязи с естественными геологическими процессами. Если вспомнить, что в зависимости от руководящего метода естественные науки делят на описательные и точные, то инженерная геология, конечно, относится к последним, в отличие от многих своих «товарищей по цеху».

Морская геология

Было бы несправедливо обойти вниманием обширный раздел геологии, изучающий геологическое строение и особенности развития земной коры, слагающей дно океанов и морей. Если следовать самому короткому и емкому определению, которым характеризуют геологию (учение о Земле), то морская геология – это наука о морском (океанском) дне, охватывающая все ветви «геологического дерева» (тектонику, петрографию, литологию, историческую и четвертичную геологию, палеогеографию, стратиграфию, геоморфологию, геохимию, геофизику, учение о полезных ископаемых и др.). Исследования в морях и океанах проводятся со специально оборудованных судов, плавучих буровых установок и понтонов (на шельфе). Для отбора проб, помимо бурения, используются драги, дночерпатели грейферного типа и прямоточные трубки. С помощью автономных и буксируемых аппаратов проводится дискретная и непрерывная фотографическая, телевизионная, сейсмическая, магнитометрическая и геолокационная съемка.

 

В наше время многие проблемы современной науки еще не решены, и к ним относятся нераскрытые тайны океана и его недр. Морской геологии оказана честь не только ради науки «тайное сделать явным», но и освоить колоссальные минеральные ресурсы Мирового океана. Основной теоретической задачей современной морской ветви геологии остается изучение истории развития океанической земной коры и выявление главных закономерностей ее геологического строения. Историческая геология – это наука о закономерностях развития земной коры и планеты в целом в исторически обозримом прошлом с момента её формирования и до наших дней. Изучение истории формирования структуры литосферы важно потому, что происходящие в ней тектонические подвижки и деформации представляются важнейшими факторами, обуславливающими большинство изменений, происходивших на Земле в прошлые геологические эры. Теперь, получив общее представления о геологии, можно обратиться к ее истокам.

Экскурс в историю науки о Земле

Трудно сказать, насколько далеко вглубь тысячелетий уходит корнями история геологии, но неандерталец уже знал, из чего смастерить нож или топор, используя кремень или обсидиан (вулканическое стекло). Со времен первобытного человека до середины XVIII века длился донаучный этап накопления и формирования геологических знаний, главным образом о рудах металлов, строительных камнях, солях и подземных водах. О горных породах, минералах и геологических процессах в трактовке того времени заговорили уже в античные времена. К XIII веку в странах Азии получают развитие горные промыслы и зарождаются основы горно-рудных знаний. В эпоху Возрождения (XV—XVI вв.) утверждается гелиоцентрическое представление о мире (Дж. Бруно, Г. Галилей, Н. Коперник), рождаются геологические представления Н. Стенона, Леонардо да Винчи и Г. Бауэра, а также формулируются космогонические концепции Р. Декарта и Г. Лейбница. В период становления геологии как науки (XVIII—XIX вв.) появились космогонические гипотезы П. Лапласа и И. Канта и геологические идеи М. В. Ломоносова, Ж. Бюффона. Зарождается стратиграфия (И. Леман, Г. Фюксель) и палеонтология (Ж.Б. Ламарк, В. Смит), заметно развивается кристаллография (Р.Ж. Гаюи, М.В. Ломоносов), минералогия (И. Я. Берцелиус, А. Кронштедт, В. М. Севергин, К. Ф. Моос и др.), начинается геологическое картирование. В этот период создаются первые геологические общества и национальные геологические службы. Со второй половины XIX до начала XX века наиболее значительными событиями стали геологические наблюдения Ч. Дарвина, создание учения о платформах и геосинклиналях, зарождение палеогеографии, развитие инструментальной петрографии, генетической и теоретической минералогии, появление понятий о магме и учения о рудных месторождениях. Начала зарождаться геология нефти и набирать обороты геофизика (магнитометрия, гравиметрия, сейсмометрия, и сейсмология). В 1882 году был основан геологический комитет России. Современный период развития геологии начался с середины XX века, когда наука о Земле взяла на вооружение компьютерные технологии и обзавелась новыми лабораторными приборами, инструментами и техническими средствами, позволившими приступить к геолого-геофизическому изучению океанов и ближайших планет. Наиболее выдающимися научными достижениями стали теория метасоматической зональности Д. С. Коржинского, учение о фациях метаморфизма, теория М. Страхова о типах литогенеза, внедрение геохимических методов поисков рудных месторождений и др. Под руководством А. Л. Яншина, Н. С. Шатского и А. А. Богданова созданы обзорные тектонические карты стран Европы и Азии, составлены палеогеографические атласы. Получила развитие концепция новой глобальной тектоники (Дж. Т. Вильсон, Г. Хесс, В. Е. Хаин и др.), далеко вперед шагнула геодинамика, инженерная геология и гидрогеология, обрисовалось новое направление в геологии — экологическое, которое сегодня стало приоритетным.

Проблемы современной геологии

Сегодня по многим фундаментальным вопросам проблемы современной науки все еще остаются нерешенными, и таких вопросов не менее полутора сотен. Речь идет о биологических основах сознания, загадках памяти, природе времени и гравитации, происхождении звезд, черных дырах и о природе других космических объектов. На долю геологии тоже выпало немало проблем, с которыми еще предстоит разобраться. Это касается главным образом строения и состава Вселенной, а также процессов, происходящих внутри Земли. В наши дни значение геологии возрастает в связи с необходимостью контроля и учета нарастающей угрозы катастрофических геологических последствий, связанных нерациональной хозяйственной деятельностью, обостряющей экологические проблемы.

Источник: www.qazgeology.kz