Геология

Геология

Геология (от гео. и .логия), комплекс наук о земной коре и более глубоких сферах Земли; в узком смысле слова - наука о составе, строении, движениях и истории развития земной коры и размещении в ней полезных ископаемых. Большинство прикладных и теоретических вопросов, решаемых геология, связано с верхней частью земной коры, доступной непосредственному наблюдению.

На прямых полевых наблюдениях основаны главным образом и геологические методы. Геологические исследования определённой территории начинаются с изучения и сопоставления горных пород, наблюдаемых на поверхности Земли в различных естественных обнажениях, а также в искусственных выработках (шурфах, карьерах, шахтах и др.). Породы изучаются как в их природном залегании, так и путём отбора образцов, подвергаемых затем лабораторному исследованию.

Обязательным элементом полевых работ геолога является геологическая съёмка, сопровождаемая составлением геологической карты и геологических профилей. На карте изображается распространение горных пород, указывается их генезис и возраст, а по мере надобности также состав пород и характер их залегания. Геологические профили отражают взаимное расположение слоев горных пород по вертикали на мысленно проведённых разрезах. Геологические карты и профили служат одним из основных документов, на основании которых делаются эмпирические обобщения и выводы, обосновываются поиски и разведка полезных ископаемых, оцениваются условия при возведении инженерных сооружений. Для уточнения данных геологической съёмки иногда прибегают к бурению скважин, которые позволяют извлечь на поверхность горные породы, залегающие на достаточной глубине. В СССР, кроме того, проводится т. н. опорное бурение (с 1947), при котором обширные территории покрываются более или менее равномерной сетью глубоких скважин, что даёт возможность составить общую схему геологического строения страны, полнее использовать данные съёмки. С середины 20 в. в СССР и США осуществляется бурение скважин глубиной до 7 км и более. Успешно проводится бурение морского дна в местах относительно малых глубин. С конца 60-х гг. 20 в. американские геологи ведут бурение в океане со специально оборудованных кораблей.

Методы непосредственного изучения недр не дают возможности познать строение Земли глубже, чем на несколько км (иногда до 20) от её поверхности. Поэтому даже для изучения земной коры, а тем более нижележащих геосфер, геология не обходится без помощи косвенных методов, разработанных др. науками, особенно без геохимических и геофизических методов. Очень часто применяется комплекс геологических, геофизических и геохимических методов.

В геологических исследованиях можно различить три основных направления. Задачей первого из них (описательная геология) служит описание минералов, горных пород и их типов; изучение состава, формы, размеров, взаимоотношений, последовательности залегания и всех прочих вопросов, связанных с современным размещением и составом геологических тел (слоев горных пород, гранитных массивов и др.). Второе направление (динамическая геология) заключается в изучении геологических процессов и их эволюции. К числу этих процессов относятся как внешние по отношению к земной коре и более глубоким геосферам (разрушение горных пород, перенос и переотложение ветром, ледниками, наземными и подземными водами; накопление осадков на дне рек, озёр, морей, океанов и др.), так и внутренние (движения земной коры, землетрясения, извержения вулканов и сопутствующие им явления). Геологические процессы изучаются не только в естественных условиях, но и экспериментально. Восстановление картины геологического прошлого Земли (историко-геологическая реконструкция) составляет сущность третьего направления геологических исследований (историческая геология). Задачи этого направления сводятся к изучению распространения и последовательности образования геологических напластований и др. геологических тел, а также к установлению последовательности различных геологических процессов и событий, например процессов тектогенеза, метаморфизма, образования и разрушения залежей полезных ископаемых, трансгрессий и регрессий морей, смены эпох оледенений эпохами межледниковий и т.д. Все три направления геология неразрывно связаны друг с другом и исследование каждого геологического объекта, как и любой территории, ведётся со всех трёх точек зрения, хотя каждое направление является самостоятельным в смысле основных принципов и методов исследования.

Специфическая особенность геологических процессов состоит в том, что многие из них протекают на огромных территориях и продолжаются в течение миллионов и даже миллиардов лет; в этом заключается трудность их исследования. Чтобы понять геологические процессы прошлого, изучается весь комплекс результатов, оставленных ими в толщах пород: особенности их состава, строения и залегания, формы рельефа земной поверхности и т.д.

При анализе историко-геологических данных принимается во внимание принцип последовательности напластования слоистых осадочных толщ, которые рассматриваются как страницы "каменной летописи" Земли; учитывается также необратимая эволюция органического мира, запечатлевшаяся в окаменевших остатках растительных и животных организмов, которые сохраняются в пластах осадочных пород (см. Палеонтологический метод). Каждой из эпох в развитии Земли соответствовали определённые растения и животные. Это послужило основой для установления относительного возраста толщ горных пород и позволило подразделить историю последних 600 млн. лет жизни Земли на последовательные отрезки времени - эры, которые делятся на более мелкие единицы геологического времени - периоды, эпохи и века (см. Геохронология). Исследования показывают, что 80% объёма осадочной оболочки Земли образуют самые древние, докембрийские, толщи (см. Докембрий), продолжительность образования которых составляет по крайней мере 6/7 всей известной геологической истории. Помимо относительного возраста, определяется абсолютный, или радиометрический, возраст геологических тел. Метод его вычисления основан на законе постоянства скоростей радиоактивного распада; в качестве исходных данных берутся цифры относительного количества расщепляющего элемента и продуктов его распада в исследуемой горной породе или минерале. Этот метод имеет особенное значение для древнейших докембрийских толщ Земли, очень скудно охарактеризованных органическими остатками.

Широко используется в геология метод актуализма, согласно которому в сходных условиях геологические процессы идут сходным образом; поэтому, наблюдая современные процессы, можно судить о том, как шли аналогичные процессы в далёком прошлом. Современные процессы можно наблюдать в природе (например, деятельность рек) или создавать искусственно (подвергая, например, образцы горных пород действию высокой температуры и давления). Таким путём часто удаётся установить физико-географические и физико-химические условия, в которых отлагались древние слои, а для метаморфических горных пород и примерную глубину, на которой произошёл метаморфизм (изменение). Однако географическая и геологическая обстановка в жизни Земли необратимо менялась; поэтому, чем древнее изучаемые толщи, тем ограниченнее применение метода актуализма.

Разработка теоретических вопросов геология тесно связана с одной из её крупнейших практических задач - прогнозом поиска и разведки полезных ископаемых и созданием минерально-сырьевой базы мирового хозяйства.

Большое значение имеет геология также при проектировании различных инженерных сооружений, в строительстве, сельском хозяйстве, военном деле. Велика роль геология и в борьбе за материалистическое миропонимание.

Связь геологии с другими науками и система геологических наук. Современная геология тесно связана с очень большим числом др. наук, главным образом наук о Земле. Именно поэтому трудно установить точные границы геология как науки и определить однозначно её предмет. Широкое применение при геологических исследованиях физических и химических методов способствовало бурному развитию таких пограничных дисциплин, как физика Земли и геохимия. Физика Земли изучает физические свойства Земли и её оболочек, а также происходящие в этих оболочках геологические процессы. Геохимия рассматривает химический состав Земли и законы распространения и миграций в ней химических элементов. геология не может обойтись без применения методов и выводов этих наук. В геохимии и физике Земли органически сливаются физические и химические приёмы исследования, с одной стороны, и геологические - с другой. Поэтому положение геохимии и физики Земли в системе наук о Земле является дискуссионным. Их рассматривают либо как наиболее развившиеся геологические дисциплины, либо как области знания, равнозначные геология Тесная связь объединяет геология с геодезией и с комплексом физико-географических наук (геоморфологией, климатологией, гидрологией, океанологией, гляциологией и др.), в задачи которых входит изучение рельефа земной поверхности, вод суши и Мирового океана, климатов Земли и др. вопросов, касающихся строения, состава и развития географической оболочки. Для полного понимания истории Земли необходимо знать её начальное состояние; такой вопрос решает планетная космогония, т. е. раздел астрономии, изучающий проблему образования планет. В вопросах происхождения и развития органической жизни на Земле геология взаимосвязана с биологическими науками и прежде всего с палеонтологией. Знание биологических и биохимических процессов необходимо геологу для выяснения путей образования ряда горных пород и полезных ископаемых (нефти, угля и др.). Т. о., весь комплекс наук, изучающих Землю, характеризуется многосторонней связью и взаимодействием. геология использует данные этих наук для решения общих проблем развития планеты. Это позволяет некоторым исследователям отводить геология ведущее место среди наук о Земле или даже понимать под геология весь комплекс наук о Земле.

Геология включает ряд научных дисциплин, занимающихся исследованием и описанием Земли. Комплекс этих дисциплин пополняется по мере расширения исследований планеты за счёт их дифференциации и появления новых научных направлений, возникающих главным образом на стыке геология с другими областями знания. Предмет большинства геологических дисциплин относится ко всем трём направлениям геология (описательной, динамической и исторической). Этим объясняется тесная взаимосвязь геологических дисциплин и трудность их классификации, разделения на четко разграниченные группы.

Наиболее принятыми считаются следующие группы геологических дисциплин: научной дисциплины, изучающие вещество и структуру (строение) земной коры; дисциплины, рассматривающие современные геологические процессы (динамическая геология); дисциплины, изучающие историческую последовательность геологических процессов (историческая геология); дисциплины прикладного значения; в особую группу выделяется геология отдельных областей и районов (региональная геология).

К первой группе относятся: минералогия (учение о минералах - природных устойчивых химических соединениях), петрография (учение о горных породах - структурно-вещественных ассоциациях минералов), структурная геология, изучающая формы залегания геологических тел, различные нарушения в залегании слоев - их изгибы, разрывы и т.п. Как одно из направлений минералогических исследований зародилась и долгое время развивалась кристаллография. Однако в последнее время изучение атомарного строения кристаллов сделало эту дисциплину в значительной мере физической.

Ко второй группе геологических дисциплин (динамическая геология) относится тектоника, изучающая движения земной коры и создаваемые ими структуры. Применительно к самым крупным структурам Земли - материкам и океанам - её называют часто геотектоникой, а тектонику неоген - антропогенового времени именуют неотектоникой. Обособленно стоит экспериментальная тектоника, которая занимается изучением тектонических процессов (например, образованием складок) на моделях. В эту же группу входят разделы минералогии и петрографии, изучающие процессы минерало- и породообразования, а также такие дисциплины, как вулканология, изучающая процессы вулканизма, сейсмогеология - наука о геологических процессах, сопровождающих землетрясения, и об использовании геологических данных для определения сейсмически опасных районов (сейсморайонирование) и геокриология, исследующая процессы, связанные с многолетнемёрзлыми породами.

К третьей группе относится историческая геология, восстанавливающая по следам, сохранившимся в осадочной оболочке Земли, события геологической истории и их последовательность. К этой же группе относится стратиграфия, занимающаяся изучением последовательности отложения слоев горных пород в осадочной оболочке Земли, и палеогеография, которая на основании геологических данных занимается восстановлением физико-географических условий прошлых геологических периодов. В силу своеобразия применяемых методов исследования изучение геологической истории последнего антропогенового периода выделилось в особую дисциплину, неточно называемую четвертичной геология

Четвёртая группа (прикладная геология) включает: геология полезных ископаемых; гидрогеологию - науку о подземных водах; инженерную геология, изучающую геологические условия строительства различных сооружений, и военную геология, занимающуюся вопросами применения геология в военном деле.

Особое место среди геологических дисциплин в смысле методики и задач занимает геология дна морей и океанов, или морская геология, которая успешно развивается в связи с возросшим интересом к использованию природных ресурсов морей и океанов.

Сказанное не исчерпывает перечня геологических дисциплин. Их дифференциация, а также сращивание со смежными дисциплинами ведут к появлению новых направлений. Например, поскольку методы исследования горных пород глубинного и осадочного происхождения оказались существенно различными, петрография разделилась на петрографию изверженных и петрографию осадочных пород, или литологию. Внедрение химических методов в изучение изверженных пород привело к возникновению петрохимии, а изучение деформаций внутри горных пород породило петротектонику.

Резко дифференцирована геология полезных ископаемых: геология нефти и газа, геология угля, металлогения, рассматривающая закономерности размещения рудных месторождений. Применение в геология новейших физических и химических методов послужило основой для появления таких новых специализаций, как тектонофизика, палеомагнетизм, экспериментальная физическая химия силикатов и др.

Список литературы