Лекции по геологии

Лекция 1

Введение. Понятие о науке.

1. Понятие о геологии.

2. Задачи и методы геологии.

3. История развития геологии.

4. Состав геологической науки.

Геология (греч. geo — земля, logos — учение) — наука о Земле, ее составе, строении и закономерностях развития, исследует явления и процессы, протекающие на ее поверхности и внутри. Основной объект изучения геологии — наружная оболочка Земли — земная кора. Вместе с тем один из важнейших вопросов геологии — изучение более глубоких оболочек Земли, играющих определяющую роль в формировании земной коры, ее движений и других геодинамических процессов. Не имея знаний о закономерностях развития земной коры, не зная ее эволюции, нельзя уяснить сущность почвообразовательного процесса.

Одними из основных направлений в геологии являются изучение вещественного состава земной коры и обеспечение человечества минеральными ресурсами на основе геологического прогноза полезных ископаемых. Значимость этого направления возрастает в связи со снижением обеспеченности пашней в расчете на душу населения в мире с 0,25 га в настоящее время до 0,19 га к 2030 г. А это значит, что каждый гектар пашни должен давать все больше и больше продукции. Повысить же урожайность полей можно только применением адаптивно-ландшафтных систем земледелия, с использованием достижений современной науки, в том числе и геологии. В этой связи изучение основ геологии для специалистов агропромышленного комплекса является совершенно необходимым.

Только на основе знаний закономерностей размещения в земной коре полезных ископаемых можно найти места залегания разнообразных руд, угля, нефти и газа, строительных материалов. Геологи создают прогнозные карты, устанавливают законы размещения различных месторождений и на их основе обеспечивают успешные поиски полезных ископаемых, скрытых глубоко в Земле. Ни одно крупное строительство не может быть начато без заключения геологов о возможности возведения строительных объектов по геологическим условиям.

Геология — древняя наука и со времени своего зарождения претерпела длительную эволюцию. О времени зарождения этой науки говорят находки медных изделий, появившихся в Египте и Передней Азии в IV тысячелетии до н.э. А золото появилось еще раньше. С разработкой руд возникла необходимость распознавания и изучения рудных минералов и полезных камней, что привело к зарождению минералогии.

Широко известны работы древнегреческих мыслителей Пифагора, Геродота, Гераклита, Аристотеля и др., содержащие богатый фактический материал о вулканах, работе рек, колебаниях уровня моря и других процессах, происходящих на Земле. Значительные успехи в развитии минералогии были достигнуты на Востоке. Авиценна (врач и философ Абу Али Ибн-Сина) создал первую классификацию минеральных тел, общепринятую в Европе до XVIII в., а Аль-Бируни (ученый из Хорезма) первым среди ученых определил длину окружности земного шара.

Серьезные исследования мира начались в эпоху Возрождения (конец XV — начало XVT в.), когда наметился переход от ремесленничества к мануфактуре. Известный художник Леонардо да Винчи первым отверг идею о божественном сотворении мира, высказал мнение, что горы образуются не сразу, а постепенно. А немецкий ученый Бауэр-Агрикола в своих 12-ти книгах о рождении металла описал способы добычи и переработки полезных ископаемых.

Основоположником обобщений геологических знаний в России был русский естествоиспытатель М. В. Ломоносов. В своих трудах «О слоях земных», «Слово о рождении металлов от трясения Земли» он высказал ряд важных мыслей о механизме внутренних и внешних геологических процессов Земли, о том, что они находятся в постоянном взаимодействии. Главную роль в преобразовании земной коры он отводил внутренним процессам, которым обязаны своим происхождением не только высокие горы, но и целые материки и глубины морских пучин. Причину возникновения минералов и руд в земной коре он видел в подземном пожаре.

Большое значение в развитии геологии имела работа английского эколога Ч. Лайеля, вышедшая в свет в 1833 г. под названием «Основы геологии».

Среди русских ученых, внесших большой вклад в развитие геологии, следует назвать А. П. Карпинского, И. В. Мушкетова, В. А. Обручева, В. И. Вернадского и др. Один из известных геологов России В. А. Обручев в 1939 г. писал: «Человек, не знающий основ геологии, подобен слепому. Гуляя в окрестностях города или деревни, он не понимает многого, что представляется его глазам. Он будет воспринимать только внешние формы, а не сущность явлений. Будет видеть, но не понимать. Важно, чтобы каждый образованный гражданин был знаком с основами геологии и понимал ее роль и значение в строительстве и культурном развитии нашей Родины».

По мере развития производительных сил и углубления научного познания окружающего мира развивалась и геология. В настоящее время геология — комплексная наука о Земле, она объединяет большое число самостоятельных геологических дисциплин (рис. В1).

Рис. В1. Состав геологической науки

В зависимости от того, что изучает геология, выделяют несколько направлений:

• 1) науки, изучающие вещественный состав Земли, — минералогия, петрография, геохимия;

• 2) науки, изучающие геологические процессы, — динамическая геология, геотектоника, геоморфология;

• 3) науки, изучающие историю развития Земли, — историческая геология и палеонтология.

Минералогия — наука о минералах, их образовании, свойствах и процессах разрушения.

Кристаллография — наука о кристаллах, их внешней форме, симметрии, строении, образовании и свойствах. Она изучает как природные минеральные тела, так и различные искусственные минералы.

Петрография — наука о горных породах, состоящих из одного или нескольких минералов. Изучает, как и где образуются горные породы, каким процессам превращения они подвергаются и какие при этом новые породы образуются.

Геология полезных ископаемых — наука, изучающая условия образования и распространения месторождений полезных ископаемых в земной коре.

Геохимия — наука, изучающая вещественный состав земной коры, закономерности распределения, взаимодействия и перемещения химических элементов в разных оболочках Земли.

Геофизика — наука о физических явлениях и процессах, протекающих в оболочках Земли и ее ядре, изучаемых с помощью чувствительных приборов, позволяющих определить силы тяжести, скорости прохождения сейсмических волн в земной коре и др.

Геокриология (мерзлотоведение) — наука, изучающая строение, состав, свойства, происхождение, распространение и историю развития вечной мерзлоты, а также процессы, связанные с ее промерзанием и оттаиванием.

Динамическая геология — наука о процессах, идущих на поверхности Земли (деятельность поверхностных текучих вод, рек, ветра, озер, болот, морей, подземных вод, ледников).

Геотектоника — изучает процессы, источником которых являются внутренние силы Земли (вулканизм, землетрясения, горообразовательные движения).

Геоморфология — наука, изучающая формы земной поверхности, происхождение, возраст рельефа, историю развития, современную динамику и законы развития земной поверхности.

Морская геология — наука, изучающая геологическое строение дна морей и океанов. Результаты имеют большое значение, так как более 70% планеты покрыто водами морей и океанов.

Гидрогеология — это наука о подземных водах, их образовании, залегании, движении, свойствах и условиях, определяющих их использование в народном хозяйстве.

Инженерная геология — наука, изучающая динамику поверхностных слоев земной коры в связи с инженерной деятельностью человека.

Историческая геология восстанавливает по геологическим документам историю развития Земли как планеты в разные геологические эпохи, измеряемые сотнями миллионов лет (соотношение суши и моря, формы жизни и др.).

Палеонтология — наука о существующих и вымерших в далекие эпохи формах жизни.

Палеогеография — наука, изучающая физико-географические условия, в том числе климат и ландшафты геологического прошлого Земли.

Каждая из названных геологических наук подразделяется на ряд более узких специализаций, в которых используются новейшие достижения физики, химии, вычислительной математики и техники. На современном этапе развития геологии все возрастающую роль играет компьютерное моделирование, позволяющее глубоко проникать в сущность многих процессов.