Главная > Здоровье > Прикладная геология - что это за специальность? Что такое геология Виды геологии.

Прикладная геология - что это за специальность? Что такое геология Виды геологии.

Геология - наука о составе, строении и закономерностях развития Земли, других планет Солнечной системы и их естественных спутников.

История геологии

Изучение физических материалов (минералов) Земли восходит по крайней мере к древней Греции, когда Теофраст (372-287 до н. э.) написал работу «Peri Lithon» («О камнях»). В римский период Плиний Старший подробно описал многие минералы и металлы, и их практическое использование, а также правильно определил происхождение янтаря.

Некоторые современные ученые, такие как Филдинг Х. Гаррисон, считают, что современная геология началась в средневековом исламском мире. Аль-Бируни (973-1048 н. э.) был одним из первых мусульманских геологов, чьи работы содержат раннее описание геологии Индии. Он предполагал, что индийский субконтинент был когда-то морем. Исламский ученый Ибн Сина (Авиценна, 981-1037) предложил подробное объяснение формирования гор, происхождение землетрясений и другие темы, которые являются центральными в современной геологии, и в котором содержится необходимый фундамент для дальнейшего развития науки. В Китае энциклопедист Shen Kuo (1031-1095) сформулировал гипотезу о процессе формирования земли: на основе наблюдений над ископаемыми раковин животных в геологическом слое в горах в сотнях километров от океана он сделал вывод, что суша была сформирована в результате эрозии гор и осаждения ила.

Нильсу Стенсену (1638-1686) приписывают три определяющих принципа стратиграфии: принцип суперпозиции (англ.), принцип первичной горизонтальности слоёв (англ.), и принцип последовательности образования геологических тел (англ.).

Слово «геология» было впервые использовано Улиссе Альдрованди в 1603 году, затем Жан Андре Делюк в 1778 году, и представлен как закреплённый термин Орасом Бенедиктом де Соссюром в 1779 году. Слово происходит от греческого??, означающее «Земля» и?????, означающее «учение». Однако согласно другому источнику, слово «Геология» впервые использовал норвежский священник и ученый Миккель Педерсон Эсхолт (Mikkel Peders?n Escholt, 1600-1699). Эсхолт впервые использовал этот термин в своей книге под названием Geologica Norvegica (1657).

Исторически использовался также термин «геогнозия» (или геогностика). Такое название для науки o минералах, рудах, и горных породах было предложено немецкими геологами Г. Фюкселем (в 1761) и A. Г. Bернером (в 1780). Авторы термина обозначили им практические области геологии, изучавщие объекты, которые можно было наблюдать на поверхности, в отличие от чисто теоретической тогда геологии, которая занималась происхождением и историей Земли, её корой и внутренним строением. Термин использовался в специальной литературе в XVIII и начале XIX векa, но начал выходить из употребления уже во второй половине XIX века. В России термин сохранился до конца XIX века в названиях учёного звания и степени «доктор минералогии и геогнозии» и «профессор минералогии и геогнозии».

Уильям Смит (1769-1839) нарисовал одни из первых геологических карт и начал процесс упорядочивания горных пластов, изучая содержащиеся в них окаменелости.

Джеймс Хаттон часто рассматривается как первый современный геолог. В 1785 году он представил для Королевского Общества Эдинбурга документ, озаглавленный «Теория Земли». В этой статье он объяснил свою теорию о том, что Земля должна быть намного старше, чем ранее предполагалось, для того, чтобы обеспечить достаточное время для эрозии гор, и чтобы седименты (отложения) образовали новые породы на дне моря, которые, в свою очередь, были подняты чтобы стать сушей. В 1795 Хаттон опубликовал двухтомный труд, описывающий эти идеи (Vol. 1, Vol. 2).

Последователи Хаттона были известны как плутонисты, из-за того что они считали, что некоторые породы были сформированы в результате вулканической деятельности и является результатом осаждение лавы из вулкана, в отличие от нептунистов, во главе с Авраамом Вернером, который считал, что все породы осели из большого океана, уровень которого с течением времени постепенно снизился.

Чарлз Лайель впервые опубликовал свою знаменитую книгу «Основы геологии» в 1830 году. Книга, которая повлияла на идеи Чарльза Дарвина, успешно способствовала распространению актуализма. Эта теория утверждает, что медленные геологические процессы имели место на протяжении истории Земли и все еще происходят сегодня, в отличие от катастрофизма, теории утверждающей, что особенности Земли формируются в одном, катастрофическом событии и остаются неизменными в дальнейшем. Хотя Хаттона верил в актуализм, идея не была широко принята в то время.

Большую часть XIX века геология вращалась вокруг вопроса о точном возрасте Земли. Оценки варьировались от 100 000 до нескольких миллиардов лет. В начале XX века радиометрическое датирование позволило определить возраст Земли, оценка составила два миллиарда лет. Осознание этого огромного промежутка времени открыло двери для новых теорий о процессах, которые сформировали планету.

Самым значительным достижением геологии в XX веке было развитие теории тектоники плит в 1960 году и уточнение возраста планеты. Теория тектоники плит возникла из двух отдельных геологических наблюдений: спрединга морского дна и континентального дрейфа. Теория революционизировала науки о Земле. В настоящее время известно, что возраст Земли составляет около 4,5 миллиардов лет.

С целью пробудить интерес к геологии Организацией Объединённых Наций 2008 год провозглашён «Международным годом планеты Земля».

Разделы геологии

В процессе развития и углубления специализации в геологии сформировался ряд научных направлений (разделов).

Внизу перечислены разделы геологии.

  • Геология полезных ископаемых изучает типы месторождений, методы их поисков и разведки.
  • Гидрогеология - раздел геологии, изучающий подземные воды.
  • Инженерная геология - раздел геологии, изучающий взаимодействия
  • геологической среды и инженерных сооружений.
  • Геохимия - раздел геологии, изучающий химический состав Земли, процессы, концентрирующие и рассеивающие химические элементы в различных сферах Земли.
  • Геофизика - раздел геологии, изучающий физические свойства Земли, включающая также комплекс разведочных методов: гравиразведка, сейсморазведка, магниторазведка, электроразведка различных модификаций и пр.
  • Изучением Солнечной системы занимаются следующие разделы геологии: космохимия , космология, космическая геология и планетология.
  • Минералогия - раздел геологии, изучающий минералы, вопросы их генезиса, квалификации. Изучением пород, образованных в процессах, связанных с атмосферой, биосферой и гидросферой Земли, занимается литология. Эти породы не совсем точно называются ещё осадочными горными породами. Многолетнемёрзлые горные породы приобретают ряд характерных свойств и особенностей, изучением которых занимается геокриология.
  • Петрография - раздел геологии, изучающий магматические и метоморфические породы преимущественно с описательной стороны - их генезис, состав, текстурно-структурные особенности, а также классификацию.
  • Петрология - раздел геологии, изучающий генезис и условия происхождения магматических и метаморфических горных пород.
  • Литология (Петрография осадочных пород) - раздел геологии, изучающий Осадочные породы.
  • Геобаротермометрия - наука, изучающая комплекс методов определения давления и температур образования минералов и горных пород.
  • Структурная геология - раздел геологии, изучающий нарушения земной коры.
  • Микроструктурная геология - раздел геологии, изучающий деформацию пород на микроуровне, в масштабе зёрен минералов и агрегатов.
  • Геодинамика - наука, изучающая процессы самого планетарного масштаба в результате эволюции Земли. Она изучает связь процессов в ядре, мантии и земной коре.
  • Тектоника - раздел геологии, изучающий движение Земной коры.
  • Историческая геология - отрасль геологии, изучающая данные о последовательности важнейших событий в истории Земли. Все геологические науки в той или иной степени имеют исторический характер, рассматривают существующие образования в историческом аспекте и занимаются в первую очередь выяснением истории формирования современных структур. История Земли делится на два крупнейших этапа - эона, по появлению организмов с твёрдыми частями, оставляющих следы в осадочных породах и позволяющих по данным палеонтологии провести определение относительного геологического возраста. С появлением ископаемых на Земле начался фанерозой - время открытой жизни, а до этого был криптозой или докембрий - время скрытой жизни. Геология докембрия выделяется в особую дисциплину, так как занимается изучением специфических, часто сильно и многократно метаморфизованных комплексов и имеет особые методы исследования.
  • Палеонтология изучает древние формы жизни и занимается описанием ископаемых остатков, а также следов жизнедеятельности организмов.
  • Стратиграфия - наука об определении относительного геологического возраста осадочных горных пород, расчленении толщ пород и корреляции различных геологических образований. Одним из основных источников данных для стратиграфии является палеонтологические определения.
  • Геохронология - раздел геологии, определяющий возраст пород и минералов.
  • Геокриология - раздел геологии, изучающий многолетнемёрзлые породы.
  • Сейсмология - раздел геологии, изучающий геологические процессы при землетрясениях, сейсморайонирование.
  • Вулканология - раздел геологии, изучающий

Основные принципы геологии

Геология - наука историческая, и важнейшей её задачей является определение последовательности геологических событий. Для выполнения этой задачи с давних времён разработан ряд простых и интуитивно очевидных признаков временных соотношений пород.

Интрузивные взаимоотношения представлены контактами интрузивных пород и вмещающих их толщ. Обнаружение признаков таких взаимоотношений (зоны закалки, даек и т. п.) однозначно указывает на то, что интрузия образовалась позже, чем вмещающие породы.

Секущие взаимоотношения также позволяют определить относительный возраст. Если разлом рвёт горные породы, значит он образовался позже, чем они.

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

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 .

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, и , месторождений полезных ископаемых, включая ; разработка научных методов их поисков и разведки, обоснование комплексного использования природных минеральных ресурсов; участие в решении проблем и её стабильности; предвидение катастрофических явлений; содействие прогрессу материалистического мировоззрения.

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

В современные геологические науки входят (в т.ч. палеонтология), (включая геологию глубинных зон Земли), (физика "твёрдой" Земли), 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 . 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 ( , климатология, гидрология, океанология, и др.); при исследовании глубинных процессов, определении радиологического возраста, при геолого-поисковых и привлекаются методы геохимии и геофизики (физики "твёрдой" Земли, включая ). 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 . 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 ( , ). 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, металлов и сплавов, что явилось прямым следствием развития (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 " " (А. Г. Вернер), " " (В. М. Севергин), разработка химической классификации минералов (шведский учёный Й. Берцелиус), законов (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. ).

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 , 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 , 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 и .

Определяющее значение для развития геологической науки в России имело создание в Петербурге в 1817 , а в 1882 первого государственного геологического учреждения — , положившего начало отечественной . 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 , 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 (немецкий учёный Р. Бунзен, французский — Ж. Дюроше, немецкий — Г. Розенбуш, швейцарский — П. Ниггли). Исследования (литология) привели к формулировке понятия (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 — (американские геологи Дж. Холл, 1857-59, и Дж. Дана, 1873; французский геолог Э. Ог, 1900) и ( , 1887; ), а также складчатых областях (). Были выделены разновозрастные эпохи складчатости для территории Европы, новые типы структур — . Оформились в самостоятельные дисциплины структурная геология и .

После установления всех геологических систем (1822-41) и их подразделений, выделения (Дж. Дана, 1872) и из его состава (американский геолог С. Эммонс, 1888) была разработана общая (международная) . 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).

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 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).

В области рудных полезных ископаемых достигнуты значит

"Геология - это образ жизни", - скорее всего, скажет геолог, отвечая на вопрос о своей профессии, прежде чем перейти к сухим и скучным формулировкам, объясняя, что геология - о строении и составе земли, об истории ее рождения, формирования и закономерностях развития, о когда-то несметных, а сегодня, увы, "сметных" богатствах ее недр. Другие планеты Солнечной системы тоже являются объектами геологических исследований.

Описание той или иной науки часто начинают с истории ее зарождения и формирования, забывая о том, что повествование переполнено непонятными терминами и определениями, поэтому лучше сначала по существу.

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 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 предва-рительной 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.

Наука о кристаллах делится на физико-химическую кристаллографию, изучающую закономерности формирования и роста кристаллов, их поведения в различных условиях в зависимости от формы и строения, и геометрическую кристаллографию, предметом которой являются геометрические законы, управляющие формой и симметрией кристаллов.

Тектоника

Тектоника является одним из стержневых разделов геологии, который изучает в структурном плане, особенности ее формирования и развития на фоне разномасштабных подвижек, деформаций, разрывных нарушений и дислокаций, обусловленных глубинными процессами.

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

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 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

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.

Геологическое образование в России

Становление современного геологического образования в России связывают с открытием в Санкт‐Петербурге корпуса горных инженеров (будущего Горного института) и созданием Московского университета, а расцвет начался, когда в 1930 г. в Ленинграде был создан, а затем переведен в геологии (ныне ГИН AH CCCP).

Сегодня Геологический институт занимает ведущее место среди научно-исследовательских учреждений в области стратиграфии, литологии, тектоники и истории наук геологического цикла. Основные направления деятельности связаны с разработкой комплексных фундаментальных проблем строения и формирования океанической и континентальной коры, изучением эволюции породообразования материков и осадкообразования в океанах, геохронологии, глобальной корреляции геологических процессов и явлений и др.

Кстати, предшественником ГИН был Минералогический музей, переименованный в 1898 году в Музей геологии, а затем в 1912 году в Геологический и минералогический музей им. Петра Великого.

С момента зарождения в основу геологического образования в России был заложен принциптриединства: наука - обучение - практика. Этому принципу, несмотря на перестроечные потрясения, образовательная геология следует и сегодня.

В 1999 году решением коллегий Министерств образования и природных ресурсов России была принята концепция геологического образования, прошедшая апробацию в учебных заведениях и производственных коллективах, "выращивающих" геологические кадры.

Сегодня высшее геологическое образование можно получить более чем в 30 вузах России.

И пусть уходить "на разведку в тайгу" или уезжать "в знойные степи" в наше время - это уже не столь престижная, как когда-то, работа, геолог выбирает ее, потому что "счастлив, кому знакомо щемящее чувство дороги"…

Геология – это комплекс наук о составе, строение, и истории развития земной коры и Земли в целом.

Геология:

    Прямые методы - Образец горной породы, исследуются в лабораторных условиях, ставятся эксперименты, измерение; бурение земной коры. (Самое большое бурение на Кольском полуострове 80-90гг, 1500 м, 12,5км)

    Косвенные методы - Изучение загрязнения атмосферы с помощью растений, изучение атмосферного воздуха, рентген,

Объект геологии - является твердая оболочка земли «литосфера» - камень.

Предмет геологии – система геологических процессов в литосфере.

Методы изучения геологии:

    Геохимические – изучение горных пород с помощью химического анализа (макроскопические)

    Геофизические – изучение структур нашей планеты по средством физических параметров.

    Палеонтологические – изучение относительного возраста осадочных толщ земной коры.

    Аэрокосмические

    Компьютерное моделирование и другие информационные методы

    Метод актуализма ил метод мышления.

Суть метода мышления : в сходных условиях геологические процессы идут сходным процессом. Поэтому, изучая современные процессы можно судить о том, как шли аналогические процессы в далеком прошлом. Современные процессы можно наблюдать в природе (извержение вулканов, либо создавать искусственные, подвергая образцы горных пород давлению высоких температур и давлению). Однако геологическая и географическая обстановка на историческом пути менялась необратимо и мы не всегда можем иметь полностью объективное представление о тех условиях, которые были на нашей планете в прошлом. Поэтому чем древнее изучение толщи, тем ограниченнее применения метода актуальности.

    Структура и состав геологической науки.

Структура геологической науки:

    Описательная (статистические)

    Динамическая (динамические)

    Исторические (ретроспективные)

Состав геологической науки:

      Геофизика - комплекс наук, исследующих физическими методами строение Земли, ее физические свойства и процессы, происходящих в ее оболочках.

      Геохимия - наука, изучающая химический состав Земли, распространенность в ней химических элементов и их изотопов, закономерность распределения химических элементов в различных геосферах, законы поведения, сочетание и миграции элементов в природных процессах.

      Геодинамика – отрасль геологии, изучающая силы и процессы в коре, мантии и ядре Земли, обуславливающие глубинные и поверхностные массы во времени и пространстве.

      Тектоника - отрасль геологии, изучающая развития структур земной коры, ее изменения под влиянием тектонических движений и деформации, связанных с развитием Земли в целом.

      Минералогия – наука о минералах, их составе, свойствах, особенностях и закономерностях физического строения, условиях образования, нахождения и изучения в природе.

      Петрография (петрология) – наука о горных породах их минералогическом составе, химическом составе, структуре и текстуре условиях залегания закономерностях распространения, происхождения и изучения в земной коре и на ее поверхности.

      Литология – наука об осадочных горных породах и современных осадках, их вещественном составе, строении, закономерностях в условиях образования и изменения.

      Палеонтология – наука о вымерших живых организмах, сохранившихся в виде ископаемых остатков, отпечатков и следов жизнедеятельности, о смене их и пространстве и времени, обо всех доступных изучению проявления в жизни в геологическом прошлом.

      Гидрогеология – наука о подземных водах, изучающая их состав, свойства, происхождение закономерности распространения и движения, а так же взаимодействия с горными породами.

      Инженерная геология – процессы и явления, свойства грунтов, на которых возводятся инженерные сооружения.

      Геокриология – наука, изучающая состав и строение, свойства, происхождения распространения и историю развития мерзлых толщ в земной коре, а также процессы, связанные с их промерзанием и оттаиванием.

    Место геологии в системе естественных наук.

В ряду наук естественноисторических геология занимает видное и тесно с другими естественноисторическими науками связанное положение. При изучении минеральных изменений Земли геология соприкасается с химией, физикой, минералогией и даже астрономией, в особенности при разборе вопроса о происхождении Земли. При изучении ископаемых организованных остатков геология вступает в тесные соотношения с ботаникой и зоологией. При изучении бывших изменений на земной поверхности она вступает в тесную связь с физической географией, и, изучая современные геологические явления, она не столько интересуется причинностью их, сколько теми результатами, которые оставляют эти явления на земной поверхности. Геология не только в область естественных наук, но и в обширную область человеческих знаний внесла новый элемент. Минералог, ботаник или зоолог, изучая готовые продукты природы, т. е. минерал, растение или животное, может относиться безразлично к тому времени, когда появился на Земле этот продукт природы. Но геолог открывает возможность при последовательном разборе памятников жизни Земли отмечать те страницы, на которых более или менее отчетливо запечатлено нахождение данного минерала или организма. Проследить за его пребыванием на земной поверхности можно на следующих страницах памятников жизни Земли и, наконец, можно отметить момент, когда данный организм или совершенно исчезает с лица Земли, или заменяется новым.

Геология ввела в науки новый элемент - время, который дает возможность обнять более широким духовным взором экономию природы и показать, как длинен и последователен был путь, которым выработалась окружающая нас природа. Здесь, конечно, можно провести параллель с науками гуманитарными, для которых история человечества составляет такой же краеугольный камень, какой геология - для наук естественноисторических. Геология, кроме того, доставила массу материала, совершенно нового с точки зрения классификации. Для примера можно взять зоологию. Долгое время однокопытные животные состояли совершенно изолированными среди других млекопитающих, и генетическая связь их являлась, таким образом, утерянной. Только благодаря геологическим находкам можно было с достаточной наглядностью и последовательностью доказать, что однокопытные животные тесно генетически связаны с другими непарнопалыми, в современной своей организации, представляющими так мало общего с однокопытными. Если принять во внимание, какую массу ископаемых организмов, как водных, так и наземных, уже исчезнувших с лица Земли, открыла геология, и если обратить внимание на так называемые эмбриональные и сборные типы, то сделается вполне понятным, что этой науке обязана ботаника и зоология современными своими классификациями.

При разборе новейших страниц жизни Земли геология соприкасается и с историей человечества. При выработке торфа из болот Дании уже давно извлекались изделия, приготовленные из камня грубой или более или менее совершенной обивкой, изделия из бронзы и железа. Последовательный геологический разбор наслоения торфа обнаружил, что эти остатки распределены в нем с известной последовательностью: каменные изделия распределены в нижних слоях, бронзовые - в средних и железные - в верхних. Это и подало повод установить в ходе культуры доисторического человека Западной Европы века: каменный, бронзовый и железный. Но этим не удовольствовались и попробовали при помощи остатков растений в торфе восстановить природу того времени. Оказалось, что господствующей древесной породой времени жизни человека каменного века были сосна, бронзового - дуб и железного - бук. Такое вертикальное распределение древесной растительности дает возможность из сравнения с современным распределением на Земле растений прийти к заключению, что со времени жизни на Земле человека каменного века произошли значительные климатические изменения и что в то время в Дании климат был значительно суровее, чем ныне. О Дании известно из древних римских известий: постоянно там упоминается как господствующая древесная порода - бук; следовательно, еще римляне застали в этой стране бук; a когда здесь были леса дубовые или им предшествующие сосновые - это теряется во временах глубокой древности, конечно, не только не захваченной историей человеческой, но и задолго до времени эпоса. Наконец, находки еще более древних остатков человека - современника мамонта и сибирского носорога - должны теряться в еще более отдаленных от нас временах.

    Строение Земли и картина природы в представлении мыслителей древности.

    Основные этапы развития геологических знаний.

Истоки геологических знаний относятся к глубокой древности и связаны с первыми сведениями о горных породах, минералах и рудах. Еще в древности умение находить, добывать и использовать ценные материалы в земной коре, в том числе различные металлы чрезвычайно высоко ценилось. Таким образом, первоначальные геологические сведения, полученные людьми, были теснейшим образом взаимосвязаны с процессом использованием земной коры.

Древние греческие мыслители: Фалес Милетский , Ксенофан Колофонский , Гераклит Эфесский , Аристотель , Теофраст (или Феофраст , или Тиртамос , или Тиртам ) за сотни лет до начала новой эры в своих сочинениях пытались объяснить земные процессы реальными процессами.

Гераклит Эфесский (530-470 до н.э.) утверждал, что мир вечен, что он непрерывно изменяется и в нем процессы созидания периодическими сменяются процессами разрушения.

Аристотель (384-322 до н.э.) обратил внимание на окаменелости как на остатки исчезнувших организмов. Уже в древней Греции наметились 2 основных толкования природы геологических явлений позже получивших название плутонизм и нептунизм.

Плиний Старший (23-79 н.э.) в древнем Риме написал около 70 книг в значительной части которых в той или иной мере раскрывал начало истории Земли.

Абу Али Хусейн ибн Абдаллах ибн Сина Абу , илиАвиценна (980-1037) в своем энциклопедическом сочинении Китаб аль-Шифа (книга исцеления души) он изложил весьма передовые средневековые взгляды. По его мнению горы и долины произошли как в результате действия внутренних сил земли в частности сильных землетрясений, так и под, воздействием внешних причин, воды и ветра. Он считал, что мир вечен.

В 15веке широкую известность получили труды итальянского художника и ученого Леонардо Давинчи (1452-1519). Он полагал, что очертание суши и океанов начали изменяться далеком прошлом, что этот процесс происходит медленно этот, процесс постоянен, и является праобразом библейской легенде о Всемирном потопе, утверждал, что Земля существует гораздо дольше, чем сказано в священном писании.

Сам термин геология ввел норвежский ученый Эшольт М.П. в 1657г.

Самостоятельно ветвь естественной геологии выделилась в 18в. - начало 19века. Это связанно с деятельностью: Уильям Смит, Абраам Готлоб Вернер, Джеймс Хаттон, Чарлз Лайелл или Лайель, Михаил Васильевич Ломоносов, Василий Михайлович Севергин .

Уильям Смит (1769-1839) английский инженер, один из основоположников биостратиграфии, работая по строительным каналам установил что возраст осадочно-горных пород по заключенным в них остаткам ископаемых организмов. Составил первую геологическую карту Англии с распределением горных пород по их возрасту.

    Биостратиграфия – это раздел стратиграфии, изучающий распределение в осадочных отложениях ископаемых остатков организмов с целью выяснения относительного возраста этих отложений.

Абраам Готлоб Вернер (1749-1817) немецкий геолог и минералог, основатель немецкой научной школы минералогии. Разработал классификацию горных пород и минералов. Основатель нептунизма.

    Нептунизм – это геологическая концепция (к 18 – началу 19 вв.), основанная на представлениях о происхождении всех горных пород из вод мирового океана.

Джеймс Хаттон (1726-1797) шотландский геолог представлял геологическую историю Земли, как разрушение и возникновение (одних континентов в другие). Указал на сходство современных и древних геологических процессов. Основоположник плутонизма.

    Плутонизм – это геологическая концепция (к 18 – началу 19 вв.), о ведущей роли в геологическом прошлом внутренних сил Земли вызывающих вулканизм, землетрясения, тектонические движения.

Чарлз Лайелл или Лайель (1797-1875) английский естествоиспытатель, один из основоположников актуализма и эволюционизмов в геологии. В своих главных трудах под названием «Основы геологии в противовес теории катастроф» развил учение о медном и непрерывном изменении поверхности Земли под влиянием поставленных геологических факторов.

Михаил Васильевич Ломоносов (1711-1765) первый ученый естествоиспытатель мирового значения. Открыл атмосферу на Венере, описал строение Земли, объяснил происхождение многих полезных ископаемых и минералов, опубликовал руководство по металлургии. Металлургически рассматривал все явления природы.

Василий Михайлович Севергин (1765-1826) русский минералог и химик. Один из основоположников русской минералогической школы. Автор обширных сведений о минералогии. Ввел понятие о парагенезисе минералов. Автор трудов по химической технологии, также разрабатывал русскую научную терминологию.

Владимир Иванович Вернадский (1863-1945) русский естествоиспытатель, мыслитель и общественный деятель. Основоположник целого комплекса современной наук о Земле. Геохимия, биогеохимия, радиогеология, гидрогеология и др. Ввел существенный вклад в минералогию и кристаллографию. Он разработал генетическую минералогию, установил связь между формой кристаллических минералов, его химическим составом, генезисом и условиями образования. Сформулировал основные идеи и проблемы геохимии. С 1907 он вел геологические исследования радиогеологии. 1916-1940гг. он сформулировал главные принципы и проблемы биогеохимии, также создал учение о биосфере и ее эволюции, им были. Им были схематично очерчены главные тенденции в эволюции биосферы:

    экспансия жизни на поверхности Земли усиление ее преобразующего влияния на абиотическую среду.

    возрастание масштабов и интенсивности биогенных миграций атомов. Появление качественных геохимических функций живого вещества, завоевание жизнью новых минералогических и энергетических ресурсов.

    переход биосферы в ноосферу

    Ноосфера – новая эволюционное состояние биосферы, при котором разумная деятельность человека, становиться решающим фактором ее развития.

Качественный скачек в истории геологии, а именно превращение ее в комплекс наук, (на рубеже 19-20 вв.). Он связан с ведением физико-химических и математических методов исследования.

Современный этап развития геологии связан с ведением в геологии информационных методов исследования (геологические базы данных, комплексные моделирование), а также с появлением современной технических средств позволяющих глубже и шире понимать объект геологии и геологических процессов (ЭВМ, аэрокосмические средства, геофизические установки).

    Строение Солнечной Системы.

В солнечную систему входят: звезда; Солнце, которое является, желтым карликом, 2 или 3 поколения; планеты, в порядке удаления от солнца: Меркурий, Венера, Земля, Марс, Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун. Планеты подразделяются на 2 группы: 1.Земной группы, 2.Внешней группы (планеты гиганты).

    Характеристика планет земной группы.

Располагаются ближе к Солнцу, имеют небольшие размеры, высокую плотность, относительно небольшую массу, имеют несколько спутников, либо не имеют их вовсе. Если имеют атмосферу, которая состоит из тяжелых газов: оксида углерода, азота, озона, криптона, кислорода и др. их атмосфера имеет эндогенное происхождение, то есть газы атмосферы появились из недр планет в процессе их эволюции. Эти планеты в основном твердое вещество, масса – оксид кремния и различные металлы внешние оболочки (кора) в основном представленная силикатами, самые внутренние оболочки – сплавами тяжелых металлов железо никель.

    Характеристика планет-гигантов

Большие размеры и масса, относительно невысокая плотность, расположены дальше от Солнца. Все она имеют большое количество спутников, имеют кольца, состоящие из пылевых частиц, кристаллов льда и больших обломков горных пород. В состав планет газовых гигантов в основном входят легкие газы,

    Гипотезы происхождения Солнечной Системы и их классификация.

Первая теория образования Солнечной системы, предложенная в 1644 г. Декартом. По представлениям Декарта, Солнечная система образовалась из первичной туманности, имевшей форму диска и состоявшей из газа и пыли (монистическая теория). В 1745 г. Бюффон предложил дуалистическую теорию; согласно его версии, вещество, из которого образованы планеты, было отторгнуто от Солнца какой-то слишком близко проходившей большой кометой или другой звездой. Если бы Бюффон оказался прав, то появление такой планеты, как наша, было бы событием чрезвычайно редким. Кант исходил из эволюционного развития холодной пылевой туманности, в ходе которого сначала возникло центральное массивное тело - будущее Солнце, а потом планеты, в то время как Лаплас считал первоначальную туманность газовой и очень горячей с высокой скоростью вращения. Сжимаясь под действием силы всемирного тяготения, туманность, вследствие закона сохранения момента количества движения, вращалась все быстрее и быстрее. Из-за больших центробежных сил от него последовательно отделялись кольца. Потом они конденсировались, образуя планеты. Таким образом, согласно гипотезе Лапласа, планеты образовались раньше Солнца. Однако, несмотря на различия, общей важной особенностью является представление, что Солнечная система возникла в результате закономерного развития туманности. Поэтому и принято называть эту концепцию "гипотезой Канта-Лапласа". Наиболее знаменитая теория была выдвинута сэром Джеймсом Джинсом, известным популяризатором астрономии в годы между Первой и Второй мировыми войнами. Она полностью противоположна гипотезе Канта-Лапласа. Если последняя рисует образование планетарных систем как единственный закономерный процесс эволюции от простого к сложному, то в гипотезе Джинса образование таких систем есть дело случая. Исходная материя, из которой потом образовались планеты, была выброшена Солнца (которое к тому времени было уже достаточно "старым" и похожим на нынешнее) при случайном прохождении вблизи него некоторой звезды. Это прохождение был настолько близким, что его можно рассматривать практически как столкновение. Благодаря приливным силам со стороны налетевшей на Солнце звезды, из поверхностных слоев Солнца выброшена струя газа. Эта струя останется в сфере притяжения Солнца и после того, как звезда уйдет от Солнца. Потом струя сконденсируется и даст начало планетам. Если бы гипотеза Джинса была правильной, число планетарных систем, образовавшихся за десять миллиардов лет ее эволюции, можно было пересчитать по пальцам. Но планетарных систем фактически много, следовательно, эта гипотеза несостоятельна. И ниоткуда не следует, что выброшенная из Солнца струя горячего газа может сконденсироваться в планеты. Таким образом, космологическая гипотеза Джинса оказалась несостоятельной. В основе гипотезы О.Ю. Шмидта лежит мысль об образовании планет путем объединения твердых тел и пылевых частиц. Возникшее около Солнца газопылевое облако сначала состояло на 98% из водорода и гелия. Остальные элементы конденсировались в пылевые частицы. Беспорядочное движение газа в облаке быстро прекратилось: оно сменилось спокойным движением облака вокруг Солнца.Пылевые частицы сконцентрировались в центральной плоскости, образовав слой повышенной плотности. Когда плотность слоя достигла некоторого критического значения, его собственное тяготение стало «соперничать» с тяготением Солнца. Слой пыли оказался неустойчивым и распался на отдельные пылевые сгустки. Сталкиваясь друг с другом, они образовали множество сплошных плотных тел. Наиболее крупные из них приобретали почти круговые орбиты и в своем росте начали обгонять другие тела, став потенциальными зародышами будущих планет. Как более массивные тела, новообразования присоединяли к себе оставшееся вещество газопылевого облака. В конце концов, сформировалось девять больших планет, движение которых по орбитам остается устойчивым на протяжении миллиардов лет.

    Общая характеристика Земли. Основные физические параметры планеты.

    Физические поля Земли.

Физическое поле – форма материи, осуществляющая определенные взаимодействия между макроскопическими телами ли частицами, входящими в состав вещества. Представлены гравитационным, магнитным, геометрическим и электрическим полями и изучаются соответствующими отраслями наук. Стр.59 в землеведении http://www.russika.ru/pavlov/glava4.pdf

    Общая характеристика геосфер.

К настоящему времени человечеством получено множество данных, позволивших с высокой степенью достоверности установить характеристики основных геосфер земли.

Ядро Земли – занимает центральную область нашей планеты. Это самая глубокая геосфера. Средний радиус ядра около 3500 км, располагается оно глубже 2900 км. Состоит из двух частей – большого внешнего и малого внутреннего ядра. Природа внутреннего ядра Земли с глубины 5000 км остается загадкой. Это шар диаметром 2200 км, который, как полагают ученые, состоит из железа и никеля и имеет температуру плавления порядка 4500 °С. Внешнее ядро представляет собой жидкость – расплавленное железо с примесью никеля и серы. Давление в этом слое меньше. Внешнее ядро – шаровой слой толщиной 2200 км.

Мантия – наиболее мощная оболочка Земли, занимающая 2/3 ее массы и большую часть объема. Она также существует в виде двух шаровых слоев – нижней и верхней мантии. Толщина нижней части мантии – 2000 км, верхней – 900 км. Благодаря высокому давлению вещество мантии, скорее всего, находится в кристаллическом состоянии. Температура мантии составляет около 2500 ° С. Именно высокие давления обусловили такое агрегатное состояние вещества, в ином случае указанная температура привела бы к его расплавлению. В расплавленном состоянии находится астеносфера – нижняя часть верхней мантии. Это подстилающий верхнюю мантию и литосферу слой. В целом же верхняя мантия обладает интересной особенностью: по отношению к кратковременным нагрузкам она ведет себя как жесткий материал, а по отношению к длительным нагрузкам – как пластичный.

Литосфера – этоземная корас частью подстилающей ее мантии, которая образует слой толщиной порядка 100 км. Земная кора обладает высокой степенью жесткости, но и большой хрупкостью. В верхней части она слагается гранитами, в нижней – базальтами. Геологические особенности коры определяются совместными действиями на нее атмосферы, гидросферы и биосферы – трех самых внешних оболочек планеты. Состав коры и внешних оболочек непрерывно обновляется. На поверхности литосферы в результате совокупной деятельности ряда факторов возникает почва – это сложнейшая система, стремящаяся к равновесному взаимодействию с окружающей средой.

Гидросфера – водная оболочка Земли представлена на нашей планете Мировым океаном, пресными водами рек и озер, ледниковыми и подземными водами. Общие запасы воды на Земле составляют 1,5 млрд. км 3 . Из этого количества 97 % приходится на соленую морскую воду, 2 % составляет замерзшая вода ледников и 1 % – пресная вода. Гидросфера – это сплошная оболочка Земли, так как моря и океаны переходят в подземные воды на суше, а между сушей и морем идет постоянный круговорот воды, ежегодный объем которого составляет 100 тыс. км 3 .Воде свойственны высокая теплоемкость, теплота плавления и испарения. Вода является хорошим растворителем, поэтому в ней содержится множество химическим элементов и соедине­ний, необходимых для поддержания жизни. Большую часть поверхности Земли занимает Мировой океан (71 % поверхности планеты). Он окружает материки (Евразию, Африку, Северную и Южную Америку, Австралию и Антарктиду) и острова. Океан делится материками на четыре части: Тихий (50 % площади Мирового океана), Атлантический (25 %), Индийский (21 %) и Северный Ледовитый (4 %) океаны. Важной частью гидросферы Земли являются реки – водные потоки, текущие в естественных руслах и питающиеся за счет поверхностного и подземного стока с их бассейнов.

Озера, болота, подземные воды также часть гидросферы Земли.

Ледники, образующие ледяную оболочку Земли (криосферу), также являются частью гидросферы нашей планеты. Они занимают 1/10 часть поверхности Земли. Именно в них содержатся основные запасы пресной воды (3/4).

Атмосфера – это воздушная оболочка Земли, окружающая ее и вращающаяся вместе с ней. Она состоит из воздуха – смеси газов (азота, кислорода, инертных газов, водорода, углекислого газа, паров воды). Кроме того, воздух содержит большое количество пыли и различных примесей, порождаемых геохимическими и биологическими процессами на поверхности планеты.

Атмосфера Земли имеет слоистое строение, причем слои отличаются по физическим и химическим свойствам. Важнейшими из них являются температура и давление, изменение которых лежит в основе выделения атмосферных слоев. Таким образом, в атмосфере Земли выделяют: тропосферу, стратосферу, ионосферу, мезосферу, термосферу и экзосферу.

Тропосфера – это нижний слой атмосферы, определяющий погоду на нашей планете. Имеет постоянную температуру. Его толщина – 10–18 км. С высотой падают давление и температура. В тропосфере содержится основное количество водяных паров, образуются облака и формируются все виды осадков.

Толщина стратосферы доходит до 50 км. Наблюдается повышение температуры из-за поглощения солнечного излучения озоном.

Ионосфера – эта часть атмосферы, начинающаяся с высоты 50 км и состоящая из ионов (электрически заряженных частиц воздуха). Ионизация воздуха происходит под действием Солнца.

С высоты 80 км начинается мезосфера , роль которой состоит в поглощении ультрафиолетовой радиации Солнца озоном, водяным паром и углекислым газом.

На высоте 90–400 км находится термосфера . В ней происходят основные процессы поглощения и преобразования солнечного ультрафиолетового и рентгеновского излучений.

Геология как наука

Вступление

Геология - комплекс наук о земной коре и более глубоких сферах Земли, в узком смысле слова - наука о составе, строении, движении и истории развития земной коры, размещении в ней полезных ископаемых.

Так выглядит современное определение геологии. Однако, как и большинство важнейших естественных наук, геология берет свое начало в глубокой древности, наверное, с самого появления человека. Возникновение геологии связано с удовлетворением насущных потребностей людей: в жилище, его обогреве, в успешной охоте. Ведь надо знать свойства горных пород, чтобы научиться применять их. Так же необходимо уметь добывать горные породы, различать их и открывать новые месторождения. Для решения связанных с этим задач и необходимы геологические знания. Но изучение минералов для удовлетворения потребностей человека - это лишь корни геологии. В те давние времена ее еще сложно именовать наукой, т.к. люди не обобщали знания, не записывали их, не развивали, а лишь накапливали и применяли на практике.

Однако постепенно геология развивалась. Во времена античности уже зарождалось представление о минералах и геологических процессах, но только в рамках натурфилософии. Как науку геологию можно рассматривать с начала XIX века . Для этого этапа ее развития характерно обобщение накопленных знаний, создание научных гипотез и поиск их доказательств; использование новых методов исследования, разработанных другими науками, например, химией и физикой. Благодаря всему этому геология становится важной частью системы наук, помогающих человеку осуществлять научно-технический прогресс, удовлетворять его потребности, изучать и использовать природу. На этом этапе геология уже исследует очень сложные вопросы строения веществ, составляющих нашу планету, изучает историю развития Земли и одновременно решает практические проблемы. Это разведка и добыча полезных ископаемых, их переработка и использование, применение земных богатств в повседневной жизни.

Как мы видим, геология очень важна для современного человека, она имеет древнюю историю и изучает широкий спектр вопросов о природе, имеет большую практическую направленность.

Об истории, методах исследования и о будущих перспективах этой важной и очень интересной науки я написал в своей работе, основная цель которой описать геологию как науку.

Для достижения цели определены следующие задачи:

1.) Описать историю геологии, выделить основные особенности науки в различные периоды ее развития.

.) Рассказать о методах исследования, применяемых в геологии.

.) Объяснить значение геологии в современном мире.

.) Показать важность связи геологии с другими науками.

.) Рассказать о будущих перспективах развития геологии.

1. История геологии

геология наука знание

По моему мнению, чтобы понять какую-либо науку, необходимо знать, зачем она возникла, как развивалась, что новое появлялось в ней со временем. Эти вопросы наиболее полно раскрываются при изучении развития науки. Поэтому я решил начать свою работу с описания истории геологии.

Раскрывая историю геологии, я хочу выделить особенности ее развития в разные периоды, рассказать об основных идеях и открытиях, объяснить их смысл и значение и описать итоги достигнутого наукой.

Историю геологии обычно делят на два этапа - донаучный и научный. Их в свою очередь подразделяют на периоды. Именно по такой схеме я описал историю геологии.

.1 Донаучный этап (с древности до середины XVIII века)

Период становления человеческой цивилизации (с древнейших времен до V в. до н.э.)

В этот период люди накапливали самые первые сведения об окружающем мире. Как я уже говорил, сначала люди удовлетворяли свои важнейшие потребности при помощи различных горных пород, и для более полноценного применения требовалось изучить их свойства, места распространения и способы добычи. Начало изучения, связанных с этим вопросов, мы уже можем рассматривать как зарождение науки геологии.

Сейчас мы не можем точно сказать что значил камень для древних людей, мы можем лишь рассмотреть следы применения различных горных пород при раскопках стоянок древних людей и сделать свои выводы о применении ими минералогических богатств планеты. Как и наши предположения о необходимости для древних людей горных пород, так и результаты раскопок, говорят о том, что человек использовал камень, чуть ли не сразу после своего появления. Ведь применение орудий труда и отличает человека от обезьяны. Возможно, конечно, что самым примитивным орудием труда первоначально служила деревянная палка, но когда человек обнаружил такие свойства камня, как острота и твердость, он начал использовать острые куски кварца и кремния для своих нужд. Такой вывод о свойствах камней уже является примером накопления геологических знаний. Археологи находят на местах стоянок древних людей не только простые острые камни, но и каменные топоры, наконечники стрел. Несколько позже люди стали применять металлы для изготовления орудий труда. А ведь их поиск и выплавка требуют от человека еще больше знаний и умений.

Потребность человечества в минеральном сырье еще больше возросла с началом массового строительства городов, с развитием ремесел.

К концу периода человек уже занимался добычей и переработкой самородных меди, железа, золота, серебра, олова и других металлов. Глина широко применялась для строительства жилья и изготовления гончарных изделий. Драгоценные камни использовались для изготовления ювелирных украшений .

Так в древности уже начинается накопление некоторых знаний о свойствах горных пород, их добыче и применении.

Теоретическая ветвь геологии пополняется многочисленными гипотезами о происхождении и строении Земли. Однако в них всегда присутствует вымысел, т.к. древние не могли объяснить многие явления природы .

В период становления человеческой цивилизации люди используют для дальнейшего совершенствования умений обращения с камнем лишь опыт предыдущих поколений. Человек еще не обобщает знания, что является важной характеристикой периода.

При переходе к античному периоду развития геологии люди уже знали множество примет для поиска месторождений полезных ископаемых, обладали практическими навыками их использования. Для будущих поколений была создана база геологических знаний.

Античный период (V в. до н.э. - V в. н.э.)

В античный период геология развивалась в основном в Греции и в Римской империи. Первоначальный запас знаний о свойствах и применении горных пород в это время уже существовал, однако эти знания в основном имели практическое значение: добыча и использование минералогических богатств планеты. Но поскольку в античные времена люди уже рассуждали о жизни, интересовались устройством мира, то геологические знания стали пополнятся более логическими объяснениями различных явлений и гипотезами их происхождения. Выводы делались на основе осмысления и переработки данных, полученных при наблюдениях. Были более правдоподобными и обоснованными.

Практическое направление геологии так же продолжало развиваться. Важным как для людей того времени, так и для нас стало, то, что в античный период многие наблюдения и гипотезы записывались. Эти сведения стали служить будущим поколениям, а мы по ним можем судить о развитии науки, в т.ч. и геологии, того времени.

Достижениями античных ученых-философов можно считать, например, вывод о том, что раньше на месте некоторых областей суши было море. Данный вывод был сделан Ксенофаном на основе нахождения морских раковин в земле. Так же в период античности уже предполагали, что наша планета шарообразная. Такое предположение было сделано на основании наблюдений земной тени на Луне во время лунного затмения. Тень имеет круглую форму, соответственно - отбрасывается круглым или шарообразным телом. А Эратосфен даже вычислил длину окружности Земли. Полученные им результаты лишь незначительно отличались от современных данных.

Большой вклад в развитие геологии внёс древнегреческий ученый и философ Аристотель. Он предлагал картину шарообразной Земли, внутри которой находятся полости и каналы, в которых циркулируют вода и воздух. Их перемещениями ученый объяснял происходящие на поверхности землетрясения. Интересно, что такая система взглядов соответствует природе Греции, для которой характерны карстовые полости, частые землетрясения. Аристотель внес в науку и некоторые минералогические сведения: составил первую классификацию ископаемых, разделив их на руды, камни и земли.

Плиний Старший, кроме землетрясений, выделял медленные вертикальные движения земли.

Страбон высказывал идею о вулканическом происхождении острова Сицилия .

Именно в период античности были созданы две основные гипотезы формирования Земли. Это плутонизм и нептунизм. Эти гипотезы существовали много веков и равноправно принимались многими великими людьми .

Плутонизм - это система взглядов, в основу которой входит понимание внутренних геологических сил Земли, как основных факторов формирования ее поверхности и недр. Нептунизм же подразумевает, что все горные породы образовались из вод океана при кристаллизации растворов. Воздействие внутренних сил Земли отвергается.

Борьба этих гипотез принесла большую пользу геологии, ведь для поиска их доказательств проводилось много исследований. Сейчас мы знаем, что победили сторонники идеи формирования Земли под действием ее внутренних сил (плутонисты). Однако доказано, что минералы могут образовываться и из водных растворов.

В античный период также были усовершенствованы способы применения геологических знаний на практике. Для обработки металлов стали использовать ковку. А добычу полезных ископаемых стали осуществлять с применением шахт вместо открытых карьеров .

Таким образом, античный период принес геологии множество полезных знаний. Было положено начало теоретической ветви геологии, записаны результаты наблюдений, что позволило в будущем отталкиваться от этих достижений.

Следующий период развития геологии был труден не только для нее. Эпоха средневековья характеризовалась застоем науки вообще. Но все-таки знания о Земле продолжали развиваться.

Схоластический период

Схоластический период длился с V по XV вв. в Западной Европе. В других странах он продолжался с VII по XVII вв. С падением Римской Империи научные знания прекращают свое стремительное развитие в ее пределах. Греция уже не являлась центром научных идей. Однако и в Западной Европе наука развивалась слабо. Естествознание в это время переходит к ученым Средней Азии, но об их исследованиях сохранилось очень мало данных. До нас дошли лишь некоторые их труды .

Ибн-Сина (или Авиценна) объяснял изменение земной поверхности двумя причинами. Одна - это воздействие внутренних сил Земли (под ними ученый подразумевал ветер, дующий в подземных пустотах). Благодаря этим силам земная поверхность поднимается, образуя возвышенность. Другая причина - внешние (метеорологические, гидросферные и др.) воздействия, разрушающие участки поверхности планеты, создающие углубления. В этой гипотезе даже учитывалось, что плотность составляющих поверхности, разрушающейся извне, различна. Тогда на месте рыхлых пород образуется понижение рельефа, на месте твердых - его повышение, т.к. вокруг них породы выветриваются сильнее.

Ибн-Сина также предполагал, что море неоднократно наступало на сушу и снова отступало. Свидетельством этого он видел нахождение в горах слоев различных горных пород. Ученый полагал, что когда суша освободилась от моря, реки промыли в ней долины, т.о. образовался современный ему рельеф.

Ибн-Синой была создана новая классификация минералов и горных пород. Он разделил их на камни, плавкие тела (металлы), горючие серные вещества и соли. Классификацию переняли европейцы, и она просуществовала достаточно долго.

Другой ученый Средней Азии - Бируни описал более 100 минералов и назвал их месторождения. Он также научился определять удельный вес минералов, сделав это почти на 700 лет раньше европейцев.

Некоторые другие азиатские исследователи продолжали развивать идеи античных представлений о мире.

Причиной медленного развития геологии в Европе явилось влияние церкви. Она вмешивалась в науку с библейской картиной мира и его происхождения. А поскольку геологи предлагали не соответствующее библейскому мировоззрение, их учения и труды подвергались критике или даже запрещались. Из-за этого возникло множество неверных гипотез, ложных учений. Произошло даже некоторое отставание науки от античной. Например, о найденных в земле останках ископаемых живых организмов говорили, будто это игра природы или пример самозарождения жизни, т.к. по церковному учению жизнь создана Богом в таком виде, в каком она есть сейчас, а находками были ныне не существующие организмы. Также вводились ложные учения о том, что Земля является прямоугольником, а звезды на небе передвигают ангелы.

Некоторые ученые в Европе, игнорируя церковь, предлагали свои идеи о мире. Но они лишь заимствовали античное мировоззрение .

Однако, несмотря на торможение развития теоретической геологии ее практическая направленность (прикладная геология) развивалась более успешно, особенно в Европе. Это было связано с развитием человечества, и как следствие, с возрастанием потребностей в минеральном сырье.

Строительство городов требовало природного материала для создания зданий. Возрастание числа городских ремесленников, нуждавшихся в материале для своих изделий, часто изготавливаемых из камня, также способствовало развитию горнорудного дела. Следствием этих факторов стало увеличение количества полезных ископаемых, извлекаемых людьми из земных недр .

Период возрождения (с XV-XVII вв. до середины XVIII в.)

Период был подготовлен эпохой великих географических открытий. Путешествия Колумба, Магеллана, Васко да Гама способствовали накоплению большого материала о всей поверхности Земли . Так, во время кругосветного путешествия Магеллана было окончательно доказано, что наша планета имеет шарообразную форму. Гипотезы ученых периода возрождения становятся настолько убедительными, подтверждаются такими неоспоримыми фактами, что церковь отступает перед наукой.

В период возрождения Николай Коперник, Галилео Галилей и Джордано Бруно утвердили гелиоцентрическую модель мира .

Как известно, в эпоху Возрождения происходит духовный подъем человечества. Хотя влияние церкви еще сохранялось, ее учения перестают быть единственным толкованием мира. Люди начинают верить науке.

Поскольку города продолжали расти, техника развивалась, добыча богатств Земли становилась более быстрой и эффективной. Увеличилось и количество разрабатываемых месторождений.

Конечно, во время добычи полезных ископаемых люди накапливали знания о свойствах горных пород, об особенностях их залегания, о строении земной коры. Обобщение этого материала приводило к важным теоретическим выводам.

Среди людей, внесших вклад в геологию во времена периода возрождения, следует выделить немецкого ученого Георга Бауэра (или Агриколу). Он обобщил все достижения горняков Западной Европы. Ученый описал способы прокладки шахт, их особенности. Также Агриколой впервые было установлено отличие минералов от горных пород. Ученый описал свойства множества минералов, что позволило другим геологам определять минералы. Агрикола занимался и изучением кристаллов.

Знаменитый Леонардо-да-Винчи тоже внес в науку, некоторые геологические сведения. Например, он высказал идею о том, что горные породы могут располагаться пластами, залегающими горизонтально, или в виде складок. Также Леонардо считал находки древних вымерших организмов действительно их останками, а не игрой природы, в противоположность ученым схоластического периода.

В период возрождения вклад в геологию внесла Россия. Поиск месторождений широко организовывался правительством. В 1584 г. был создан приказ Каменных дел. В пределах Российской империи добывалось множество полезных ископаемых. Они также экспортировались в другие страны.

Датчанин Нильс Стено основал стратиграфию и открыл первый закон кристаллографии о постоянстве углов кристаллов, сделал первое научное обобщение-сводку по земному магнетизму .

Закончился донаучный этап развития геологии. Уже было накоплено достаточно материала о Земле. Его необходимо было лишь обобщить и дополнить теоретическими выводами. В научный этап, вооружившись новыми технологиями, духовными силами человечество стало решать эту задачу. Но конечно, донаучный этап развития геологии не мог мгновенно смениться научным. Поэтому в ее истории выделяют также переходный период.

1.2 Переходный период (вторая половина XVIII в.)

Переходный период в развитии геологии характеризуется тем, что в это время одновременно встречаются как старые учения донаучного периода, так и научные обобщения. Накопленные донаучным этапом геологические знания систематизируются и, таким образом, в переходный период происходит становление геологии как науки.

Важным отличием переходного периода от донаучного стало то, что в это время в геологии утвердилась идея об изменчивости мира, тогда как раньше большинство ученых считало, что мир всегда существовал в неизменном виде. Идею развития Земли высказывали многие ученые переходного периода, но в первую очередь она связана с именами Ж. Бюффона, И. Канта и М.В. Ломоносова. В своих трудах они рассматривали всю историю Земли, от ее происхождения и до современного состояния, как единую картину мира. По мнению этих ученых Земля постоянно изменялась .

Достижением геологии стала классификация диагностических признаков минералов, разработанная Вернером. Он также исследовал рудные полезные ископаемые и предложил систему стратиграфической последовательности горных пород. В развитии теоретической геологии ученый сыграл скорее отрицательную роль: он разработал схему формирования горных стран на идеях нептунизма.

В противоположность А.Г. Вернеру Джеймс Геттон доказывал теорию плутонизма, говоря о решающем значении в формировании Земли ее внутренних сил .

Ученый И. Кант в 1755 г. выдвинул гипотезу происхождения Солнечной системы. Согласно ей элементарные частицы первоначально рассеянные во Вселенной, собирались в сгустки под действием взаимного притяжения. При сжатии и раскаливании одного из сгустков вещества образовалось Солнце. Вокруг него собрались туманности, в которых возникли планеты, в т.ч. Земля. Ж. Бюффон создал гипотезу развития Земли. Он считал, что когда наша планета затвердела, она покрылась океанами. Благодаря движениям вод в них образовались неровности дна. Возвышенности стали материками при отступании воды. Период существования Земли Бюффон определял в 75 тыс. лет. Сейчас нам кажется, что это очень малый срок, однако богословы подвергли критике гипотезу Бюффона, т.к. по библейскому учению Земля существует 6000 лет .

Итак, к началу XIX века геология сформировалась как наука. Следующий этап ее развития - научный, пополнил знания людей о Земле новейшими сведениями.


Героический период (первая половина XIX века)

С началом периода связано появление биостратиграфического метода. Он позволял определять относительный возраст горных пород по сложности устройства находящихся в них останков древних организмов (данный метод подробнее описан мной в п. 2.1 настоящей работы).

В качестве самостоятельной дисциплины в геологии выделилась палеонтология. (см. п. 1.4.).

В начале XIX века К.Л. фон Бухом была выдвинута первая тектоническая гипотеза. В ней ученый рассматривал вулканизм, как ведущий процесс, формирующий горы. Гипотеза была подтверждена исследованиями А. Гумбольдта. Ее приняли многие ученые, и она играла важную роль в представлении людей о горообразовательных процессах.

Сведения, полученные о химическом составе минералов и о законах образования их кристаллов, позволили к концу героического периода создать химическую классификацию минералов. Эта классификация длительное время составляла основу минералогии.

В конце героического периода в геологию был внесен еще один важный вклад. Представители стратиграфии заметили, что в некоторых слоях горных пород между организмами, относящимися к разному геологическому времени, не обнаружена эволюционная связь. Т.е. у одних организмов не могли найти предков, у других потомков. Чтобы объяснить эти факты, ученые создали теорию катастроф. Теория включала в себя идею существования в истории Земли многочисленных катастроф, которые, по мнению ученых, периодически полностью уничтожали жизнь на планете, затем она возникала заново. Ч. Лайель впервые возразил против этого в своем труде «Основы геологии…» (1830-1833 гг.). Он писал, что органический мир развивался на Земле последовательно и постоянно. Однако идеи ученого были подтверждены и приняты лишь спустя 20 лет .

В героический период геологами была решена еще одна задача. Давно стоял вопрос происхождения странных валунов, районы распространения которых удалены на тысячи километров от мест их находок. Объяснить этот факт позволила ледниковая теория, которая предполагала влияние многочисленных оледенений на земную поверхность. Впоследствии эта гипотеза не только доказала перенос валунов ледниками, но и была подтверждена сама, а эпохи оледенений стали считать частью истории Земли.

Итак, героический период недаром получил свое название. Геология действительно достигла огромных успехов. Итогами периода стало создание первых геологических обществ, национальных геологических служб в России, Англии, Франции. Также характерными для этого периода стали большой масштаб исследований и более организованный характер их проведения .

Геология стала самостоятельной дисциплиной естествознания. Появилась новая профессия - геолог.

Классический период (вторая половина XIX века)

В начале классического периода появилась книга Ч. Дарвина «Происхождение видов путем естественного отбора…». Она подтверждала гипотезу Ч. Лайеля. Поскольку гипотеза эволюционного развития жизни стала подтверждаться и находками организмов, являющихся переходным звеном между теми формами жизни, которые раньше считались несвязанными друг с другом, то геологи, наконец, отказались от катастрофизма. Они приняли теорию эволюции.

Период также характеризуется появлением гипотезы контракции, выдвинутой Эли де Бомоном. Ученый считал, что в процессе остывания Земли ее объем уменьшался, это приводило к появлению складок в земной коре. Так он объяснял происхождение гор. Кажущаяся внутренняя логичность гипотезы контракции и отсутствие ей альтернативы привело к тому, что эта идея закрепилась в геологии на весь классический период .

В классический период возникло понятие о магме - жидком веществе, которое в некоторых случаях может образовываться в твердой земной мантии. В частности магма извергается через кратеры вулканов и, освобождаясь от газов, превращается в лаву. Дифференциацией магмы назвали процесс превращения ее в различные горные породы при застывании. Этим объяснялось происхождение многих горных пород.

Хочется отметить, что во второй половине XIX века в связи с развитием промышленности во многих странах увеличился и объем добычи полезных ископаемых. Мировая выплавка стали выросла с 500 тыс. до 28 млн. тонн, в 3 раза больше стала мировая добыча угля. Поскольку все страны нуждались в еще большем количестве минерального сырья, то их правительства выделяли большие средства на развитие геологии. Следствием этого стало появление геофизики, которая позволила изучать глубинное строение нашей планеты .

Можно также выделить, что в классический период многое было сделано для изучения геологического строения России. В 1882 г. был основан Геологический комитет России.

В классический период произошло значительное развитие петрографии. В руках специалистов о горных породах появился поляризационный микроскоп. С его помощью изучали тончайшие прозрачные пластинки горных пород - шлифы (оптическая петрография).

Из минералогии как самостоятельная дисциплина выделилась кристаллография.

Также было положено начало геологии нефти. Ее стали рассматривать как полезное ископаемое, были созданы гипотезы ее образования .

Таким образом, классический период развития геологии принес этой науке много пользы. Геология стала играть важную роль среди естественных научных дисциплин.

Следующий период развития геологии - «критический», стал переломным этапом в развитии естествознания в целом. Почва для совершенных в «критический» период открытий была подготовлена геологическими достижениями классического периода.

«Критический» период» (первая половина XX века)

Этот период развития геологии, не случайно получил такое название. Стоит отметить, что его становление как «критического» периода обусловлено многочисленными новыми открытиями в разных областях науки. Это и успехи в познании микромира, и открытие рентгеновского излучения, естественной радиоактивности. Все это оказывало существенное влияние и на геологию .

В начале периода произошло крушение гипотезы контракции. Вместо нее появились другие тектонические гипотезы. Наиболее соответствующей современным представлениям о Земле стала гипотеза дрейфа континентов, предложенная А. Вегенером. Она подразумевала, что земная кора состоит из целостных блоков - литосферных плит, которые двигаются относительно друг друга, а вместе с ними и материки (см. рис. 1). Гипотеза играла очень важную роль в геологии. Она объясняла процессы горообразования смятием земной коры при столкновении литосферных плит. Также этим объяснялись землетрясения и вулканизм. Гипотеза находила подтверждение в том, что горные области зоны землетрясений и вулканизма почти всегда совпадают - они соответствуют границам литосферных плит. Также гипотезу подтверждало и то, что восточное побережье Южной Америки соответствовало западному берегу Африки, т.е., если убрать Атлантический океан, приблизив Африку к Южной Америке, они бы составили единый континент, который и образовал эти материки, расколовшись в прошлом.

Однако, несмотря на такие веские доводы в пользу правильности гипотезы, она подвергалась критике и долго не принималась в геологии. Из-за неправдоподобности гипотеза была отклонена . Основной же стала ундационная гипотеза. Она подразумевала формирование рельефа за счет вертикальных движений в земной коре .

В «критический» период происходит выделение геотектоники в отдельную научную дисциплину. Она оказала большое влияние на развитие теоретической и прикладной геологии. Раздел этой дисциплины учение о геосинклиналях - подвижных поясах на границах литосферных плит, также продолжал развиваться, объясняя многие особенности Земли.

В.А. Обручев, С.С. Шульц, Н.И. Николаев стали основателями геотектоники - дисциплины, изучающей тектонические движения недалекого прошлого и современности.

При помощи геофизических методов была создана модель оболочного строения Земли. В ней выделили ядро, мантию, земную кору. Как мы знаем, эти геосферы выделяются и современными учеными.

В петрографии стало интенсивно развиваться физико-химическое направление исследований и, как следствие, возникла кристаллохимия. Для изучения кристаллов стал применяться рентгеноструктурный анализ.

Продолжала развиваться геология горючих полезных ископаемых. Также появилось мерзлотоведение. К концу «критического» периода были составлены геологические карты разных территорий, были написаны труды, обобщающие геологические материалы для некоторых территорий.

Увеличилась потребность в полезных ископаемых, стали добываться и применяться новые их виды - урановые руды, нефть. Для поиска месторождений разрабатывались новые методы .

Новейший период (1960-1990-е гг.)

В начале новейшего периода произошло техническое перевооружение геологии. Появились электронный микроскоп, электронно-вычислительные машины, масс-cпектрометр (определитель массы химических элементов). Стало возможным глубоководное бурение, изучение Земли из космоса.

Важным стало то, что Землю смогли исследовать, сравнивая ее с другими планетами. Также появилась возможность определения абсолютного возраста горных пород.

Значительных успехов достигла палеонтология - выведены новые группы ископаемых останков, закономерности развития живых организмов, выделены великие вымирания в истории биосферы.

В новейший период ученые стали решать некоторые проблемы геологии, например, вопросы минералогии, в лаборатории с помощью экспериментов.

Были открыты законы метасоматической зональности (особенностей залегания минералов, видоизмененных при взаимодействии с водными растворами) и создана теория различных типов литогенеза (пути превращения горных пород в метаморфические). Также в новейший период были созданы тектонические карты Евразии и палеогеографические карты мира.

В новейший период были приняты и продолжили развитие идеи мобилизма, в т.ч. гипотеза дрейфа континентов.

Палеонтологи выявили самые ранние этапы развития жизни на Земле.

С возникновением экологических проблем связано появление геотехнологии - науки, решающей задачи рационального использования недр нашей планеты. Также появилась экологическая геология.

В новейший период был разработан механизм спрединга. Он включал идею о том, что новая океаническая кора образуется в зонах выхода и застывания магмы. Таким зонам соответствуют срединно-океанические хребты. Затем новая кора продвигается к континентам и на границе континентальной земной коры заходит под нее. В этих местах образуются глубоководные желоба, а на континентах часто происходит образование гор .

Геология новейшего периода мало отличается от современной. Но на этом ее развитие не остановилось, оно продолжается в настоящем и будет продолжаться в будущем.

Как вывод к истории геологии я хочу выделить основные разделы науки, сформировавшиеся к настоящему времени.

.4 Разделы геологии

К настоящему времени в геологии сформировались следующие основные разделы.

1. Динамическая или физическая геология. Этот раздел изучает современные геологические явления, изменяющие Землю на глазах людей (атмосфера, вода, флора и фауна, вулканизм).

. Петрография или наука о горных породах. Этот раздел уже почти достиг размеров самостоятельной науки, ведь изучение свойств горных пород важно для их применения.

. Палеонтология - наука об ископаемых живых организмах, составляет третий раздел геологии. Он изучает развитие, происхождение древних живых существ и даже восстанавливает их среду обитания.

Изучением последовательности и условий залегания различных горных пород, а также следов жизни в них занимается стратиграфия . Она относится к четвертому разделу геологии. Подразделяясь на петрографическую и палеонтологическую, стратиграфия занимает важное место в геологии - она охватывает изучение сразу множества закономерностей на Земле. О стратиграфии подробнее написано в п. 2.1. настоящей работы.

. Историческая геология составляет пятый раздел науки о Земле. Она как бы подводит итоги всем исследованиям нашей планеты: распределяет геологические памятники, процессы и явления во времени.

Это основные разделы геологии. Они в свою очередь подразделяются на множество более мелких направлений, изучающих либо разные стороны вопроса, касающегося основного раздела, либо исследующих его разными методами .

Итак, описана история развития геологических наук. С ее помощью сформировано представление о геологии, выделены основные идеи и положения этой науки.

2. Методы исследования

Сейчас я опишу методы, с помощью которых геология изучает Землю. Понять их очень интересно и важно. Хочу также заметить, что названия многих методов совпадают с названиями различных разделов геологии, которые их применяют.

.1 Определение относительного возраста горных пород

Чтобы изучать прошлое планеты и развитие жизни на ней необходимо уметь определять какие горные породы образовались на Земле раньше, какие - позже. Для этого существуют самые различные способы.

Первоначально датчанин Нильс Стено выдвинул принцип: «Слой, лежащий выше, образовался позже слоя, лежащего ниже». Отраслью геологии, изучающей последовательность образования и закономерности размещения горных пород, используя этот и другие принципы, стала стратиграфия. Это одна из основных отраслей геологии.

Однако у принципа Стено имеются и свои недостатки. Например, невозможно сопоставить возраст пород, лежащих в разных местах. Позже и эта проблема была решена. Ученые заметили, что живые организмы устроены тем сложнее, чем они моложе. Так, сопоставляя особенности строения их останков в горных породах, определяют какие организмы, а следовательно и породы, более молодые. Теперь даже при перемешивании пластов горных пород можно определить первоначальную последовательность их залегания (см. рис. 2).

В настоящее время ученые выбрали для каждого периода в истории Земли наиболее характерные формы жизни. Их останки называют руководящими ископаемыми. По ним точно определяют последовательность накопления горных пород.

Благодаря этим открытиям была составлена геохронологическая шкала, в которой история Земли разделена на эоны, эры, периоды и эпохи. Шкала общепринята, используется повсеместно и важна для многих отраслей науки. Однако в ней первоначально указана лишь последовательность периодов. Их длительность, даты начали и конца были установлены при помощи изотопного метода определения абсолютного возраста горных пород .

.2 Определение абсолютного возраста горных пород

Как определить возраст одних горных пород относительно других, геологи уже поняли. Но еще одна задача была не решена - определить, сколько лет существуют те или иные горные породы. С развитием ядерной физики люди научились при помощи новейших приборов определять абсолютный возраст горных пород.

Суть изотопного метода (так называется способ определения абсолютного возраста горных пород) заключается в следующем. Установлено, что нестабильные изотопы химических элементов распадаются и превращаются в более легкие стабильные атомы. Причем скорость этого распада почти не зависит от внешних условий. Так по количеству нестабильного элемента и по количеству продуктов его распада определяют, насколько сильно распался элемент. В некоторых случаях определяют не количество продуктов распада, а количество треков - областей, выжженных в породе осколками ядер нестабильного изотопа. Это позволяет узнать число делений ядер. Зная всегда постоянную скорость распада, определяют, когда он начался, а значит и как давно образовалась порода.

Самым точным является радиоуглеродный метод, при котором используется распад нестабильного изотопа углерода с атомной массой 14. Период его полураспада - достаточно короткий промежуток времени - 5768 лет. Но поскольку за время равное десяти периодам полураспада эффективность течения реакции снижается в 1024 раза, то становится затруднительно зарегистрировать такие малые изменения вещества. Поэтому время, измеряемое этим методом, не превышает 60 000 лет. В этом промежутке возраст определяется наиболее точно.

При помощи радиоуглеродного метода определяют возраст органических останков, поскольку живые организмы при жизни поглощают углерод из атмосферы. В ней содержание изотопов углерода постоянно, т.к. поддерживается образованием C14 при помощи космической радиации. А после смерти организма нестабильный углерод начинает распадаться .

Для определения количества изотопов углерода часто применяют метод масс-спектрометрии (см. рис. 3). В этом случае содержащийся в образце углерод окисляют, превращая его в углекислый газ. Затем молекулы газа превращают в ионы и пропускают через магнитную камеру. В ней CO2 с легким углеродом откланяется сильнее, чем газ с тяжелым изотопом. Регистрируя отклонения от прямолинейной траектории, определяют, сколько в веществе осталось нестабильных тяжелых изотопов. Чем меньше осталось нестабильных атомов, тем древнее образец, возраст которого определяют. В годах это рассчитывают при помощи специальных формул.

Период полураспада урана с атомной массой 238 - 4,51 млрд. лет. Поэтому ураново-свинцовый метод (свинец - продукт распада урана) позволяет датировать древнейшие события, хотя при этом и снижается точность измерений. Технология метода заключается в следующем. Среди пород, возраст которых необходимо определить, отбираются те, которые содержат циркон - ураносодержащий минерал. Затем породу измельчают до кристаллов и их просеивают через специальные сетки, что бы отделить кристаллы одного размера. При погружении этих кристаллов в растворы высокой плотности, самый тяжелый из кристаллов - циркон оседает на дно. Его выбирают и слоем в один кристалл наклеивают на специальную пластинку. Затем кристаллы на пластинке шлифуют и опускают в раствор кислоты. При этом вещество внутри треков растворяется, и они становятся видными через микроскоп. Затем количество треков в единице площади подсчитывают. В годах возраст определяют по специальным математическим формулам. При этом учитывают и уменьшение скорости распада со временем.

Изотопный метод в настоящее время является наиболее точным, но существуют и другие способы определения абсолютного возраста горных пород. Например, определив скорость накопления осадочных горных пород и зная толщину их слоя, приблизительно оценивают и время образования этих пород. Но ведь скорость накопления пород может меняться, а слой их способен сжиматься и, потому подобные методики недостаточно точны.

2.3 Спектральный анализ

Люди давно заметили, что разные химические элементы, помещенные в пламя, окрашивают его в разные цвета (см. рис. 4). Например, медный купорос - в зеленый, поваренная соль - в ярко-желтый. Однако точно определить химические элементы по цвету огня невозможно, т.к. некоторые из них дают одинаковый цвет.

В 1859 г. немецкие ученые химик Роберт Бунзен и физик Гистаф Кирхгоф нашли способ различать оттенки цветов пламени. Они воспользовались своим изобретением - спектроскопом. Он представляет собой стеклянную призму, помещенную перед белым экраном. Призма раскладывает луч света на монохроматические лучи, благодаря чему видны различия между спектрами элементов, которые визуально одинаково окрашивают пламя.

Вообще, спектральный анализ оказался важен как для геологов, так и для представителей новой науки, им же и порожденной - космохимии .

2.4 Гравиразведка

Вес - это та сила, с которой тело, притягиваясь к Земле, давит на опору или оттягивает подвес. Оказывается, даже притяжение тел к Земле используют в геологии.

Любое тело, обладающее массой, обладает притяжением. Мы очень хорошо наблюдаем это, ведь земная гравитация и есть сила притяжения Земли. Но, если все тела притягиваются друг к другу, тогда почему мы не замечаем, например, притяжения между двумя людьми? Дело в том, что эти силы очень малы, но все-таки они существуют. Экспериментальным путем доказано, что отвес отклоняется от вертикального положения вблизи большой горы. Так же установлено, что два больших свинцовых шара на близком расстоянии катятся друг к другу .

В соответствии с эти можно сделать вывод, что в зависимости от плотности пород, залегающих под землей, будет меняться и величина силы тяжести (в физике - ускорение свободного падения). Но проблема в том, что эти изменения очень малы, и человек их не замечает. Только при помощи точных приборов можно установить изменения притяжения.

Первоначально силу тяжести определяли по периоду качания маятника и его длине. Однако, в связи с неудобством применения маятника, его заменили более удобным прибором - гравиметром. Его принцип действия прост: на пружинку подвешен массивный груз и по степени ее закрученности определяют силу тяжести.

Сейчас метод гравиразведки применяется повсеместно для поиска месторождений нефти (над пустотой в земле притяжение меньше) и месторождений очень плотных минералов, например, руд железа. Метод чрезвычайно прост и недорог, а для исключения ошибок его часто применяют вместе с другими методами. Составлены карты гравитационного поля Земли.

При помощи измерения силы тяжести ученые изучают вопросы, связанные с формой Земли и строением ее недр .

2.5 Применение окаменелостей

Находки палеонтологов, следы прежних форм жизни, могут рассказать не только о развитии живых организмов, их строении, но и еще о многих закономерностях их формирования, об окружающей их среде и ее свойствах.

Например, зная, что растительность различных климатических поясов неодинакова, ученые, изучая останки древних растений, делают выводы о климате той или иной местности в прошлом. А зная условия жизни современных сообществ живых организмов (температура, количество потребляемой пищи, грунт) можно определить условия среды обитания подобных им сообществ в прошлом. Так же, изучая ритмичность роста некоторых организмов (кораллов, двухстворчатых и головоногих моллюсков, усоногих раков и др.) определяют скорость вращения Земли, периодичность приливов, наклон земной оси, частоту штормов и многое другое. К примеру, установлено, что 370-390 млн. лет назад в году было примерно 385-410 дней, значит, Земля вращалась вокруг своей оси быстрее, чем сейчас.

На практике для поиска месторождений нефти применяют зависимость цвета останков конодонтов (живых организмов) от температуры недр, где они залегали. Если температура была до 250°С, то из органических веществ не могла образоваться нефть. Если же температура была больше 800°С, то нефть которая могла там существовать разрушилась. Но если температура была между этими пределами, то поиск нефти можно продолжить.

По особенностям состава останков морских организмов можно определить температуру и состав воды в определенное время. А исходя из всех этих данных, можно дальше выводить закономерности, существующие в мире, и применять их во всех областях науки .

2.6 Биогеохимический метод

Биогеохимический метод основан на изучении особенностей растений, обусловленных присутствием определенных минералов в земной коре.

Люди еще до открытия современных методов поиска полезных ископаемых пользовались тем, что у растений, растущих над разными рудами, появляются свои особенности. Например, определенные виды мхов, мяты и гвоздичных, растущие в большем, чем обычно количестве, указывают на наличие в недрах земли меди. А месторождения алюминия, вызывающие повышенное содержание этого металла в почве, приводят к укорачиванию корней и пятнистости листьев. Никель приводит к появлению белых мертвых пятен на листьях. Так, люди, визуально наблюдая растения, успешно открывали месторождения необходимых им горных пород.

В XX веке биогеохимический метод стал применяться еще более успешно: появилась возможность выявлять аномалии растительного мира с помощью аэрофотосъемки, начали применять спектроскопию для определения повышенного содержания минералов в растениях, свидетельствующего об их избытке в почве. Преимуществом метода является возможность нахождения руд, залегающих на значительных глубинах.

В настоящее время для упрощения биогеохимического метода созданы списки растений индикаторов с известной реакцией на определенные минералы. Более 60 растений из списка проверены и с их помощью можно искать почти все виды ископаемых металлов. Многие месторождения уже открыты с применением данного метода .

2.7 Сейсмометрия

В начале ХХ века один из основоположников сейсмологии Борис Борисович Голицын писал: «Можно уподобить всякое землетрясение фонарю, который зажигается на короткое время и освещает внутренность Земли». Действительно, скрытые от нас многокилометровыми толщами горных пород земные недра, поддаются исследованию в основном во время землетрясений. Ведь даже при помощи бурения в земную кору не проникают дальше 12 км.

Для изучения недр используют возникающие при землетрясении сейсмические волны. Применяется особенность распространения волн с разной скоростью в веществах с разными свойствами (либо через разные агрегатные состояния одного вещества), а на границе разных веществ волны либо отражаются, либо искажаются. Если источник сейсмических волн расположен вблизи поверхности Земли, то многие волны, отражаясь от нижележащих слоев возвращаются к поверхности, где их фиксируют сейсмоприемниками. Эти приборы во много раз усиливают ничтожно маленькие колебания почвы. Зная время распространения волн и учитывая их свойства делают вывод о расположении отражающих поверхностей, узнают глубину их залегания, угол наклона и структуру. Причем источником сейсмических волн часто используют искусственный взрыв, т.к. тогда точно известно время начала движения волн.

В сейсморазведке регистрируют преломленные и отраженные волны. Первые из них более сильные. При этом и методы их исследования различны.

Отраженные волны сразу дают подробный разрез изучаемого участка. Впервые при помощи отраженных волн удалось обнаружить нефтяные месторождения в 30-х годах ХХ века. После этого сейсморазведка стала ведущим методом в геофизике. Чтобы составить полное представление о строении недр Земли колебания регистрируют одновременно во многих местах.

Метод преломленных волн также успешно совершенствовался. С их помощью стало возможным проводить исследования на больших глубинах. Геологи смогли изучать строение земной коры, особенности формирования материков и океанов, причины тектонических движений.

С появлением цифровой обработки сигнала в 60-х годах анализ сейсмологической информации стал более полным и быстрым. Также ученые заменили источник сейсмических волн с взрывчатки на экологически безопасные и позволяющие выбирать частоту колебаний вибраторы.

Сейсморазведка имеет огромное значение в геологии. В основном с ее помощь определены геосферы Земли, их толщина, состояние вещества в них.

.8 Магниторазведка

Земля, подобно гигантскому магниту окружена магнитным полем. Оно простирается в пространстве на 20-25 земных радиусов. О происхождении магнитного поля Земли до сих пор идут споры. Т.к. оно может возникнуть либо под действием электричества, либо намагниченного тела, выдвигают гипотезу, согласно которой поле земли возникает из-за электрических токов, появляющихся в земном ядре при вращении планеты.

Но, независимо от происхождения, поле оказывает огромное влияние на обитателей Земли - оно защищает от космической радиации. Также именно благодаря полю стрелка компаса ориентируется на север. Замечено, что северный конец стрелки компаса склоняется вниз по отношению к горизонтальному положению. Это наводит на мысль, что источник магнетизма находится в земных недрах.

Изучение явлений, связанных с магнитным полем помогает понять строение нашей планеты, частично узнать ее историю, выяснить связь Земли с космосом.

Замечено, что намагниченные горные породы также влияют на ориентацию стрелки компаса. Благодаря этому магнитные аномалии (отклонения от нормального поля Земли) используют при поиске полезных ископаемых, имеющих большую намагниченность (железосодержащие минералы). Уже в XVII веке в России и Швеции для поиска железных руд использовали компас. Позднее был создан более точный прибор, определяющий изменения магнитного поля Земли и его силу - магнитометр (см. рис. 6).

Изучая остаточную намагниченность горных пород, которая была ими приобретена под действием магнитного поля Земли в прошлом, ученые определяют положение магнитных полюсов и силу магнитного поля Земли в древнейшие геологические периоды. Например, установлено, что раньше на месте современного северного полюса был южный и наоборот. Предполагают, что во время их смены магнитное поле ослабевает, космическая радиация проникает на Землю, что отрицательно влияет на ее обитателей.

Магниторазведка важна для людей не только поиском полезных ископаемых. С ее помощью составляют специальные карты магнитного склонения (отклонение стрелки компаса от северного направления в градусах). Это важно для точного ориентирования на местности .

2.9 Электроразведка

Электроразведка - это раздел геофизики, определяющий состав и строение земной коры с применением естественных или созданных искусственно электрических токов. Этот способ разведки насчитывает, пожалуй, наибольшее число разнообразных методов и их разновидностей - более 50.

Вот основные из них:

. Метод сопротивлений - основан на пропускании через землю постоянного тока при помощи двух электродов. Затем измеряют напряжение, вызванное этим током, другими электродами. Зная силу тока и напряжение рассчитывают сопротивление. По сопротивлению узнают какие породы его вызывают (разные породы имеют различное сопротивление). А учитывая расположение электродов, узнают в каком месте находятся породы, обладающие высоким сопротивлением.

При помощи метода сопротивлений рассматривают слои, составляющие исследуемый участок, их распределение. В частности возможен поиск месторождений нефти и газа.

Для индукционного метода используют искусственно созданное переменное электрическое или магнитное поле. Под его воздействием в земле возникает электромагнитное поле. Зная параметры созданного поля и фиксируя свойство поля, возникшего в земле, определяют какой по свойствам средой оно испускается и где она расположена. Источник искусственного поля можно перемещать и тогда картина недр становится более подробной. Способы обработки данных, полученных индукционным методом, очень сложны.

Отдельно выделяют электроразведку скважин . Для нее применимы как названные выше методы, так и многие другие. Это и радиоволновое просвечивание, и изучение естественного электрического поля, и метод погружных электродов. Электроразведка скважин позволяет определить форму, размер и состав горных пород в пространстве около скважин и в них самих .

2.10 Определение месторождений по космическим снимкам

С появлением возможности получения фотографий обширных участков земной поверхности из космоса, геологи смогли выявить связь между внешним видом, формой различных интрузий и их составом.

К примеру, замечено, что горные породы, содержащие апатит, часто выходят на поверхность в форме «колец» и «бус». Эту закономерность можно наблюдать в форме наших Хибинских гор - они представляют собой полукольцо, в котором находятся богатейшие залежи апатит-нефелиновых руд. Меднопорфировые месторождения также связаны со специфичными видами массивов, которым даны специальные названия: «дракон», «пень» и «корень».

Изучение космических снимков древних и современных вулканов также позволяет находить месторождения полезных ископаемых.

Таким образом, с появлением нового метода исследования существенно расширились возможности геологии. Теперь геологи могут судить о распространенности месторождений в масштабах планеты. А также экономятся время и силы ученых: сначала выясняется местоположение возможного месторождения, затем туда снаряжается экспедиция, в то время как раньше приходилось сложными методами непосредственно изучать всю поверхность земли. Увеличилась и вероятность нахождения месторождений.

2.11 Что можно узнать, изучая гальку

Изучая обычную речную гальку, можно выявить много интересного. Ученые могут определить откуда галька начала свой путь. Если в гальке содержатся полезные ископаемые, она может привести к их месторождениям. При сохранении у гальки первоначального контура можно определить условия ее формирования. Рассчитывая скорость движения гальки, скорость уменьшения ее веса, степень окатанности, определяют и расстояние, пройденное ей. Для этого выведены специальные формулы. По тому, как ориентирована галька, находят направление движения несуществующего ныне водного потока, а по углу наклона гальки определяют скорость его движения .

3. Место, занимаемое геологией в современном мире

.1 Связь геологии с другими науками

Сейчас, когда методы исследования, применяемые в геологии, описаны, я бы хотел уделить внимание связи геологии с другими науками.

Связь между различными науками очень важна. Совместными усилиями ученые лучше познают мир. Взаимосвязь проявляется в двух видах. 1.) Готовые данные, полученные одной наукой, принимаются и используются другой наукой. Например, таблица Менделеева используется почти всеми естественными науками как аксиома. 2.) Постоянное применение методов исследования одной науки в другой. Например, использование методов физики в геологии, когда среда или явление не поддается непосредственному наблюдению.

Связь между науками часто двухсторонняя. Примеров успешного взаимодействия различных наук с геологией существует множество. Некоторые из них я приведу.

Для изучения эволюции живого, биология обращается к находкам палеонтологии - ископаемым остаткам. Это разумно, т.к. необходимо знать строение организмов на разных этапах эволюции, что бы понять как они все лучше приспосабливались к окружающей среде, как природа выбирала и сохраняла наилучшие формы жизни. Вопрос о происхождении человека биологи тоже решают совместно с палеонтологами, анализируя останки предков людей.

С другой стороны, переработка полезных ископаемых может производится с помощью биологических методов. Известно, что золото часто включено в кристаллическую решетку минералов в очень малых количествах и его сложно извлечь. Тогда на помощь приходят бактерии. Они разрушают кристалл минерала и таким образом золото извлекается.

Для поиска полезных ископаемых с помощью биогеохимического метода используют особенности растений, изученные ботаниками .

Часто бывает, что гипотеза, выдвинутая специалистами одной научной области, находит подтверждение в других областях. Взаимодействие наук также важно для подтверждения и сопоставления результатов исследований, так как разностороннее изучение какого-либо вопроса более эффективно.

Поэтому для получения ответов на важные вопросы должны чаще проводиться совместные исследования представителей разных наук, тогда точнее и полнее будут результаты исследований.

.2 Значение геологии в современном мире

Как вывод ко всему сказанному, я бы хотел добавить о значении геологии в современном мире.

Геология - одна из немногих наук, рассматривающая последовательность, длительность событий. Таким образом, она оказывает влияние на (духовное) представление о мире у людей: об обитателях Земли, облике нашей планеты в прошлом. Геология помогает человеку понять, как Природа создала современные сообщества организмов, как в прошлом накапливались используемые сейчас полезные ископаемые и каково место человека среди современной биоты. Обладая такими знаниями, человек делает вывод как важно уберечь Землю и жизнь на ней от загрязнений, сохранить и рационально использовать полезные ископаемые.

Итак, значение геологии велико для духовного развития человека.

Велика ее роль для обычного человека и просто в быту. Ведь полезные ископаемые добывают при помощи геологических методов. А уж роль полезных ископаемых в жизни человека сложно переоценить: с помощью угля и продуктов переработки нефти производится отопление домов в городах, на бензине ездят автомобили, природный газ используется для приготовления пищи, при помощи урана, нефти или угля вырабатываются всем необходимое электричество. Также почти все, созданное человеком, - дома, машины, дороги, ювелирные украшения, стекло - сделаны из природных материалов, добываемых в земле.

Геологическими достижениями пользуются люди самых различных профессий. Геокриология - раздел геологии, изучающий многолетнюю мерзлоту. Строители используют полученные ей данные для разработки норм и правил строительства в районах распространения мерзлоты.

Для правильного ориентирования на местности необходимо знать отклонение стрелки компаса от северного направления, что происходит из-за несовпадения географического и магнитного полюсов. Такие особенности магнетизма выявлены при помощи магниторазведки. Этот раздел геологии изучает не только поиск полезных ископаемых по магнитным аномалиям, но и магнитное поле планеты в целом.

По карте литосферных плит каждый человек может определить в каких областях часты землетрясения и извержения вулканов (таким областям соответствуют границы литосферных плит) и, например, при переезде, выбрать наилучшее место жительства или заранее подготовится к тектонической активности.

Таким образом, геология очень важна для всего человечества. От ее достижений напрямую зависит и развитие человеческого общества в техническом отношении.

4. Будущее геологии

В заключение к данной работе я хочу написать о будущем геологии.

Представить будущее любой науки достаточно сложно. Ведь необходимо сохранить объективность и не углубляться в область фантастики.

В настоящее время некоторые люди выдвигают мнение о том, что геология в будущем не нужна, т.к. содержание полезных ископаемых в земной коре уменьшается и вскоре они могут закончиться. Для удовлетворения человечества в минеральном сырье, считают они, будет применяться метод извлечения из огромных объемов горных пород ничтожных долей искомого вещества.

Однако предлагаемый метод комплексного извлечения минералов из горных пород имеет многочисленные недостатки.

Во-первых, сейчас ученые не располагают необходимыми технологиями (кроме примера с золотом и др.). Во-вторых, если бы данный метод применялся, то он был бы дорог и технически сложен. В-третьих, пришлось бы перерабатывать огромное количество материала с больших площадей планеты, что может привести к экологическим проблемам. В-четвертых, возникла бы проблема утилизации переработанных пустых пород.

Итак, такой способ на данный момент не возможен и вряд ли будет возможен в будущем для добычи всех необходимых людям полезных ископаемых. Однако его применение для добычи отдельных минералов возможно. Также можно разработать способы извлечения таким способом новых минералов. Но применять метод необходимо с осторожностью, чтобы не нарушить экологию.

Существует и другой взгляд на будущее геологии: следует совершенствовать способы поиска месторождений, методы добычи полезных ископаемых, разумно (экономично) расходовать ресурсы планеты, тогда минерального сырья должно будет хватать для человеческих нужд.

На мой взгляд, в будущем должен применяться и способ комплексного извлечения минералов из горных пород, и должны быть усовершенствованы имеющиеся методы поиска и добычи полезных ископаемых.

Также я считаю важным сохранение экологически благоприятной обстановки на планете, поэтому методы ведения исследований и непосредственно добыча полезных ископаемых в будущем должны наносить меньше вреда окружающей среде.

По-прежнему стоит проблема рационального использования земных богатств. Это необходимо учитывать при разработке методов добычи полезных ископаемых, при которых у природы не будет браться ничего лишнего.

Больше внимания необходимо уделить совместной работе геологии с другими науками, ведь часто использование косвенных методов физики, химии, математики помогает решать геологические задачи. Важно и увеличение точности геофизических методов, т.к. многие из них пока молоды и дают лишь приблизительные результаты.

Также общество ставит перед геологией такие задачи, как предсказание и предотвращение стихийных бедствий. Этому надо уделить особое внимание, т.к. решение этих задач приведет к спасению множества человеческих жизней .

В геологии имеется еще много проблем. Их решением непосредственно занимаются геологи. Например, невыяснено происхождение магнитного поля Земли, не установлено происхождение жизни, расположение и свойства геосфер Земли. Решение этих вопросов поможет человечеству более успешно использовать богатства нашей планеты.

Заключение

Я бы хотел, чтобы моя работа помогла юным геологам и просто людям, интересующимся геологией, сформировать представление об этой науке. В кратком и простом изложении материала мной выделены особенности геологии, ее достижения.

Хотелось бы добавить, что геология очень интересна, а сведения о ней и предмете ее изучения - Земле полезны каждому человеку.

Таким образом, цели и задачи настоящей работы выполнены: геология описана как наука, выделены основные задачи, изучаемые ей, описана история, методы исследования, разъяснено практическое значение науки, показана важность связи геологии с другими науками, рассказано о будущих перспективах развития геологии.

Литература

1. Большая российская энциклопедия

2. Ваганов П.А. Физики дописывают историю. - Ленинград: Изд-во Ленинградского университета, 1984. - С. 28 -32.

3. История геологии. - Москва, 1973. - С. 12-27.

Курс общей геологии. - Ленинград «Недра» Ленинградское отделение, 1976.

5. Перельман Я.И. Занимательная физика, книга 1. - Москва «Наука» Главная редакция физико-математической литературы, 1986.

6. Энциклопедия для детей. Т. 4. Геология. - 2-е изд. перераб. и доп. / Глав. ред. М.Д. Аксенова. - М.: Аванта+, 2002.

Журнал «Техника-молодежи», 1954, №4, с. 28-27


Похожие статьи

Теория инновационных процессов Й

Теория инновационных процессов Й

Функции и факторы предпринимательства Функцией предпринимательства не является

Функции и факторы предпринимательства Функцией предпринимательства не является

Розанов сергей николаевич

Розанов сергей николаевич

×
Close