Что изучает наука геология. Науки о земной коре

Геология (от Гео… и …логия (См. ...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 Г., 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 (Шурф ах, Карьер ах, Шахта х 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 (См. Геологические 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 (См. Геосферы), Г. 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 Г.) 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 Г.) 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 Г.). 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 Г. 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 Г. метод Актуализм а, 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 Г. 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 Г. также при проектировании различных инженерных сооружений, в строительстве, сельском хозяйстве, военном деле. Велика роль Г. и в борьбе за материалистическое миропонимание.

Связь геологии с другими науками и система геологических наук. Современная Г. тесно связана с очень большим числом др. наук, главным образом наук о Земле. Именно поэтому трудно установить точные границы Г. 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. Г. 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 Г. Тесная связь объединяет Г. 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 (См. Географическая оболочка). 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 Г. 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. Г. использует данные этих наук для решения общих проблем развития планеты. Это позволяет некоторым исследователям отводить Г. ведущее место среди наук о Земле или даже понимать под Г. весь комплекс наук о Земле.

Г. 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 Г. с другими областями знания. Предмет большинства геологических дисциплин относится ко всем трём направлениям Г. (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 Г.); дисциплины, изучающие историческую последовательность геологических процессов (историческая Г.); дисциплины прикладного значения; в особую группу выделяется Г. отдельных областей и районов (региональная Г.).

К первой группе относятся: минералогия (учение о минералах - природных устойчивых химических соединениях), петрография (учение о горных породах - структурно-вещественных ассоциациях минералов), структурная Г., 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 Г.) 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 Г., 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 Г.

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

Особое место среди геологических дисциплин в смысле методики и задач занимает Г. 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 Г. полезных ископаемых: Г. нефти и газа, Г. угля, металлогения, рассматривающая закономерности размещения рудных месторождений. Применение в Г. новейших физических и химических методов послужило основой для появления таких новых специализаций, как тектонофизика, палеомагнетизм, экспериментальная физическая химия силикатов и др.

Исторический очерк . Отдельные наблюдения и высказывания, которые принято считать истоками Г., относятся к глубокой древности. Характерно, что высказывания античных учёных (Пифагора, Аристотеля, Плиния, Страбона и др.) касаются землетрясений, извержений вулканов, размывания гор, перемещения береговых линий морей и т.п., т. е. явлений динамической Г. Только в средние века появляются попытки описания и классификации геологических тел, например описание минералов узбекским учёным Бируни и таджикским естествоиспытателем Ибн Синой (См. Ибн Сина) (латинизированный - Авиценна). К эпохе Возрождения относятся первые суждения (если не считать ранних упоминаний об этом у древнегреческого учёного Страбона) об истинной природе ископаемых раковин как остатках вымерших организмов и о большой, по сравнению с библейскими представлениями, длительности истории Земли (итальянские учёные Леонардо да Винчи в 1504-06, Дж. Фракасторо в 1517). Разработка первых представлений о смещении слоев и их первоначальном горизонтальном залегании принадлежит датчанину Н. Стено (1669), который впервые дал анализ геологического разреза (в Тоскане), объясняя его как последовательность геологических событий.

Слово «геология» появилось в печати в15 в., но имело тогда совершенно другое значение, чем то, которое вкладывается в него теперь. В 1473 в Кельне вышла книга епископа Р. де Бьюри «Philobiblon» («Любовь к книгам»), в которой Г. называется весь комплекс закономерностей и правил «земного» бытия, в противоположность теологии - науке о духовной жизни. В современной его понимании термин «Г.» впервые был применен в 1657 норвежским естествоиспытателем М. П. Эшольтом в работе, посвященной крупному землетрясению, охватившему всю Южную Норвегию (Geologia Norwegica, 1657). В конце 18 в. нем. геолог Г. К. Фюксель предложил, а немецкий минералог и геолог А. Г. Вернер ввёл (1780) в литературу термин «геогнозия» для явлений и объектов, изучаемых геологами на поверхности Земли. С этого времени и до середины 19 в. термин «геогнозия» шире, чем в других странах, применялся в России и Германии (хотя чёткого разграничения между понятиями «геология» и «геогнозия» не было). В Великобритании и Франции этот термин употреблялся очень редко, а в Америке почти совсем не применялся. С середины 19 в. термин «геогнозия» в России постепенно исчезает. Некоторое время он ещё встречается в названиях учёных степеней и в названиях кафедр старых русских университетов, но к 1900 он уже не фигурирует, вытесняясь термином «Г.".

Конец 17 в. характеризовался ростом числа геологических наблюдений, а также появлением научных произведений, в которых делаются попытки обобщить далеко ещё не достаточные знания в некоторую общую теорию Земли, при полном отсутствии удовлетворительной для этого методические основы. Большинство учёных конца 17 - начала 18 вв. придерживалось представления о существовании в истории Земли всемирного потопа, в результате которого образовались осадочные породы и содержащиеся в них окаменелости. Эти воззрения, получившие название дилювианизма, разделяли английские естествоиспытатели Р. Гук (1688), Дж. Рей (1692), Дж. Вудворд (1695), швейцарский учёный И. Я. Шёйкцер (1708) и др.

Г. как самостоятельная ветвь естествознания начала складываться во 2-й половине 18 в., когда под влиянием нарождающейся крупной капиталистической промышленности стали быстро расти потребности общества в ископаемом минеральном сырье и в связи с этим возрос интерес к изучению недр. Этот период истории Г. характеризовался разработкой элементарных приёмов наблюдения и накопления фактического материала. Исследования сводились главным образом к описанию свойств и условий залегания горных пород. Но уже тогда появлялись попытки объяснить генезис горных пород и вникнуть в суть процессов, происходящих как на поверхности Земли, так и в её недрах.

Выдающееся значение имели геологические труды М. В. Ломоносова - «Слово о рождении металлов от трясения Земли» (1757) и «О слоях земных» (1763), в которых он всесторонне и взаимосвязанно излагал существовавшие в то время геологические данные и собственные наблюдения. Решающую роль в формировании лика Земли Ломоносов отводил глубинным силам («жару в земной утробе»), признавая вместе с тем влияние на земную поверхность и внешних факторов (ветра, рек, дождей и др.), развивал идею единства формирования гор и впадин, утверждал длительность и непрерывность геологических изменений, которым подвергается земная поверхность. Признанием синтеза внешних и внутренних сил в их влиянии на развитие Земли Ломоносов намного опередил свою эпоху, в то время, как на Западе происходила идейная борьба между противостоящими друг другу школами - Нептунизм ом и Плутонизм ом, борьба, касавшаяся коренных проблем прошлого и настоящего Земли. Представителями этих школ были профессор минералогии во Фрейберге, саксонец А. Г. Вернер и шотландский учёный Дж. Геттон.

Нептунист Вернер стоял на крайне односторонних позициях, утверждая, что все горные породы, включая базальт, образовались как осадки из водной среды, что же касается вулканической деятельности, то её он наивно приписывал подземному горению каменного угля. Кроме того, Вернер, проводивший геологические наблюдения только в окрестностях Фрейберга, неправомерно распространял замеченные там закономерности (например, последовательность формаций) на всю поверхность земного шара. Работы Дж. Геттона и его последователей - плутонистов соответствовали более верному направлению геологических идей, поскольку в них отводилась значительная роль внутренним силам Земли. В этих работах указывалось на вулканическое происхождение базальтов и на образование гранитов из расплавленных масс, что впоследствии было подтверждено микроскопическими исследованиями пород и специальными экспериментами.

В середине 18 в. появляются геологические карты (точнее, литолого-петрографические), сначала небольших участков, а затем и крупных территорий. На этих картах показывался состав горных пород, но не указывался возраст. В России первой «геогностической» картой была карта Восточного Забайкалья, составленная в 1789-94 Д. Лебедевым и М. Ивановым. Первая «геолого-стратиграфическая карта», охватывавшая значительные территории Европейской России, составлена в конце 1840 Н. И. Кокшаровым. На ней уже были выделены формации - силурийская, древнего красного песчаника (девон), горного известняка (нижний карбон), лиасовая и третичная. В начале 1841 Г. П. Гельмерсен опубликовал «Генеральную карту горных формаций Европейской России».

Рождение Г. как науки относится к концу 18 - начале 19 вв. и связывается с установлением возможности разделять слои земной коры по возрасту на основании сохранившихся в них остатков древней фауны и флоры. Позднее это позволило обобщить и систематизировать разрозненные ранее минералогические и палеонтологические данные, сделало возможным построение геохронологической шкалы и создание геологических реконструкций.

Впервые на возможность расчленения слоистых толщ по сохранившимся в них ископаемым органическим остаткам указал в 1790 английский учёный У. Смит, который составил «шкалу осадочных образований Англии», а затем в 1815 первую геологическую карту Англии. Большие заслуги в расчленении земной коры по остаткам моллюсков и позвоночных принадлежат французским учёным Ж. Кювье и А. Броньяру. В 1822 в юго-западной части Англии была выделена каменноугольная, а в Парижском бассейне - меловая системы, что положило начало стратиграфической систематике. Но методологическая основа первых стратиграфических исследований была несовершенной. Различие характера органических остатков в пластах, следующих один за другим, было объяснено французким учёным Ж. Кювье серией катастроф, вызванных сверхъестественными силами, во время которых на обширных пространствах всё живое уничтожалось, а затем опустошённые области заселялись организмами, мигрировавшими из других районов. Ученики и последователи Ж. Кювье развили это учение (см. Катастроф теория). Они утверждали, что в истории Земли было 27 катастроф (А. Д’Орбиньи), во время которых погибал весь органический мир и затем вновь возникал под влиянием очередного божественного акта, но уже в измененном виде. Нарушенное залегание первично горизонтальных слоев горных пород и образование гор считалось следствием этих же кратковременных катастроф. Немецкий геолог Л. Бух выступил в 1825 с теорией «кратеров поднятия», объясняя все движения земной коры за счёт вулканизма; эти идеи он отстаивал и в дальнейшем, хотя в 1833 французский учёный К. Прево выяснил, что вулканические конусы представляют собой не поднятия, а скопления продуктов извержения. В то же время французский геолог Л. Эли де Бомон (1829) предложил контракционную гипотезу, объясняющую дислокации слоев сжатием земной коры при остывании и уменьшении объёма её центрального раскалённого ядра. Эта гипотеза разделялась большинством геологов до начала 20 в.

Трудом Ч. Лайеля «Основы геологии» (1830-33) был нанесён первый удар взглядам катастрофистов. Были окончательно опровергнуты предрассудки о малой продолжительности геологической истории Земли и на большом фактическом материале показано, что для объяснения её нет необходимости обращаться к сверхъестественным силам и катастрофам, т.к. действующие ныне геологические агенты (атмосферные осадки, ветер, морские приливы, вулканы, землетрясения) на протяжении миллионов лет производят величайшие изменения в строении земной коры. Важным достижением Ч. Лайеля и его современников в Германии, России и Франции была глубокая разработка актуалистического метода, позволившего расшифровать события геологического прошлого. Представления, выработанные Ч. Лайелем, имели и свои недостатки, заключавшиеся в том, что он считал действующие на Земле силы постоянными по качеству и по интенсивности, не видел их изменения и связанного с этим развития Земли (см. Униформизм).

Огромное значение для дальнейшего развития стратиграфии имело эволюционное учение Ч. Дарвина. Оно дало прочную методологическую базу для детального расчленения по возрасту осадочной оболочки Земли путём изучения филогенетических изменений отдельных групп ископаемых животных и растений. В создании эволюционной палеонтологии большую роль сыграли и русские учёные. К. Ф. Рулье, изучавший юрские отложения Подмосковья, ещё до Дарвина защищал идею эволюционного развития неорганической природы и организмов. Во 2-й половине 19 в. эволюционные идеи получили широкое распространение, были разработаны научные принципы историко-геологических исследований (И. Вальтер) и положено начало эволюционной палеонтологии (В. О. Ковалевский). Важное значение имели труды русских исследователей конца 19 - начала 20 вв. А. П. Карпинский в ряде монографий, посвященных ископаемым головоногим моллюскам и рыбам, показал перспективы, которые открывает для стратиграфии изучение развития организмов; А. П. Павлов, исследуя юрские и нижнемеловые отложения, заложил основы сравнительной стратиграфии, учитывающей разнообразие зоогеографических и палео-географических обстановок прошлого; Н. И. Андрусов на примере неогеновых отложений юга России показал тесную связь между изменениями солёности и других физико-географических условий бассейнов прошлого и особенностями развития их фауны.

Во 2-й половине 19 в. были достигнуты первые успехи в изучении и расчленении докембрийских образований. Американский геолог Дж. Дана (1872) выделил архейскую группу отложений, первоначально охватывавшую весь докембрий; позднее из её состава американские геологи С. Эммонс и Р. Ирвинг (1888) выделили протерозойскую группу.

Т. о., к концу 80-х гг. были установлены основные подразделения современной стратиграфической шкалы, официально принятой на 2-м Международном геологическом конгрессе в Болонье в 1881. Успехи палеонтологии и стратиграфии способствовали разработке метода восстановления палеогеографических условий прошлых эпох и возникновению к началу 20 в. новой геологической дисциплины - палеогеографии.

Во 2-й половине 19 в. усиливается процесс дифференциации Г. Из сравнительно монолитной науки Г. превращается в сложный комплекс геологических наук. Кроме стратиграфии, которая была в 19 в. ведущим направлением, обеспечившим хронологическую основу истории Земли, развивались и др. направления Г. Исследовалась не только вертикальная последовательность слоев, но также изменения их вещественного состава по простиранию, связанные с изменением условий образования пород. Швейцарский геолог А. Гресли (1838) впервые предложил все породы, образовавшиеся в одинаковых условиях, объединять под названием «фации». Учение о фациях разрабатывалось русским геологом Н. А. Головкинским.

Современная минералогия начала создаваться ещё на рубеже 18 и 19 вв. трудами русских геологов В. М. Севергина, Д. И. Соколова, французского учёного Р. Аюи (Гаюи) и шведского химика Я. Берцелиуса. Дальнейшее её развитие в России связано с именами Н. И. Кокшарова, П. В. Еремеева, М. В. Ерофеева и А. В. Гадолина. В конце 19 в. появились главные работы Е. С. Федорова, создателя учения о симметрии и теории строения кристаллического вещества, автора новых методов гониометрических и оптических исследований минералов. В 19 в. в качестве самостоятельной геологической дисциплины обособилась петрография, что связано с началом (1858) использования поляризационных микроскопов для исследования горных пород. Был накоплен огромный материал по их микроскопическому изучению, что позволило разработать первую петрографическую классификацию. Из них наибольшим признанием пользуется до сих пор классификация изверженных пород, предложенная в 1898 русским учёным Ф. Ю. Левинсон-Лессингом. В начале 20 в. получают развитие теоретические исследования по петрографии, в частности по проблемам образования магматических горных пород, происхождения и дифференциации магмы, по изучению процессов метаморфизма; начинается экспериментальное физико-химическое изучение силикатных систем.

Конец 19 - начало 20 вв. - время нового качественного перелома в истории Г. Переход капитализма в его новую империалистическую стадию вызвал расширение масштабов эксплуатации недр Земли и вовлек в сферу мировых экономических связей новые, ранее не затронутые ими территории. Во всех ведущих странах мира возникают геологические службы, начинающие систематические геологосъёмочные работы (например, геологическая служба США, 1879). Новые обширные области охватываются геологическим исследованием, предваряя развитие в них горной промышленности. Растет поток фактических данных и резко расширяется кругозор геологов, вводится подготовка специалистов-геологов (см. Геологическое образование). Эволюционные идеи прочно обосновываются в Г., и в общих чертах воссоздаётся картина развития Земли и её поверхности.

Большое значение для развития Г. в России сыграла организация в 1882 Геологического комитета (См. Геологический комитет), которым руководили А. П. Карпинский, Ф. Н. Чернышев, К. И. Богданович и др. С деятельностью комитета связан существенный сдвиг в изучении региональной Г. России и в развитии геологической картографии, позволивший А. П. Карпинскому к Берлинской сессии Международного геологического конгресса (1885) составить карту значительной части Европейской России. Полная геологическая карта Европейской России в масштабе 1:2520000 впервые была составлена и издана под руководством А. П. Карпинского в 1892. Большую роль в развитии геологической картографии сыграло начатое с момента организации Геологического комитета составление общей «десятивёрстной» карты Европейской России (масштаб 1:420000).

А. П. Карпинский в 1887 впервые осуществил для Европейской России палеогеографические реконструкции, проследив распространение морских отложений и восстановив положение береговых линий для различных геологических периодов. Ему удалось дать общую картину медленных тектонических движений геологического прошлого, начиная с кембрийского периода, для огромной территории Эти движения были противопоставлены им «кряжеобразовательным» процессам, которые локализуются в сравнительно узких зонах. Медленные движения земной коры американский геолог Г. Джильберт в 1890 предложил называть эпейрогеническими, в противоположность более быстрым, горообразующим, или орогеническим.

Во 2-й половине 19 в. появляются первые представления о существовании особо подвижных поясов земной коры - геосинклиналей (См. Геосинклиналь) (американские геологи Дж. Холл, 1857-59; Дж. Дана, 1873; французский геолог Э. Ог), которые противопоставляются устойчивым областям - Платформа м. Французский геолог М. Бертран и австрийский геолог Э. Зюсс в конце 19 в. для территории Европы выделили разновозрастные эпохи складчатости (каледонская, герцинская и альпийская); началось издание первого многотомного описания геологического строения всей планеты («Лик Земли» австрийского геолога Э. Зюсса). В этой работе горообразование рассматривается с точки зрения контракционной гипотезы (См. Контракционная гипотеза). Детальные исследования тектоники Альп привели к установлению нового типа структур земной коры - шарьяжей (франццзский геолог М. Люжон, 1902). Последующими работами широкое развитие шарьяжей было доказано применительно ко многим горным системам.

В 20 в. Г., как и всё естествознание в целом, развивается гораздо быстрее, чем ранее. За первыми широкими теоретическими обобщениями следуют новые, часто во многом их исправляющие или опровергающие. Крупным событием этого времени было открытие (1899-1903) французскими учёными П. Кюри и М. Склодовской-Кюри радиоактивного распада элементов, сопровождающегося самопроизвольным выделением тепла. Оно позволило разработать методику определения абсолютного возраста горных пород, а следовательно, и продолжительности многих геологических процессов. На этой основе в последующем получила развитие Г. докембрия [А. А. Полканов, Н. П. Семененко, К. О. Кратц (СССР), Д. Андерсон (США), К. Стоквелл (Канада), Б. А. Шубер (Франция)]. С радиоактивным распадом в недрах Земли стали связывать наличие тепловой энергии планеты, а также активизацию тектонических движений и вулканизм, что привело к коренному пересмотру фундаментальных геологических концепций. В частности, были поколеблены основы контракционной гипотезы, а представления о первоначальном огненно-жидком состоянии Земли были заменены идеями о её образовании из скоплений холодных твёрдых частиц, которые нашли окончательное выражение в космогонической гипотезе О. Ю. Шмидта (СССР) (см. Шмидта гипотеза).

Всё более насущной становится необходимость перехода от простой констатации эмпирически устанавливаемых закономерностей к подлинному объяснению их причин, к вскрытию основных законов истории развития Земли. Возникает необходимость усиленного изучения глубинных процессов, происходящих в нижних слоях земной коры и в мантии. Усовершенствуется также методика изучения веществ, состава горных пород (масс-спектрометрический, рентгеноструктурный и другие анализы) и строения земной коры.

Серьёзное внимание было обращено на развитие региональных геологических исследований, особенно на геологическую съёмку как основу для выявления минеральных богатств. Стратиграфические схемы, разработанные к началу 20 в. только для Европы и отчасти для Северной Америки, стали детализироваться и создаваться для всех остальных материков в связи с широким развёртыванием геологического картирования. Увеличение масштабов и глубины бурения и необходимость определения возраста извлекаемых из скважин пород, в которых крупные палеонтологические остатки встречаются редко, привело к изучению в стратиграфических целях микроскопических остатков фауны и флоры (раковинок фораминифер, радиолярий, остракод, диатомей, перидиней, спор и пыльцы растений) и к организации больших коллективов микропалеонтологов (Д. М. Раузер-Черноусова, А. В. Фурсенко и др.). Значительным событием в развитии стратиграфии было установление Н. С. Шатским (1945) новой, рифейской группы отложений, лежащей между протерозоем и палеозоем, и выделение соответствующего отрезка времени в истории Земли продолжительностью около 1 млрд. лет (см. Рифей). Рифейские отложения выделены на всех континентах, а их расчленение и сопоставление разрезов успешно осуществляется с помощью изучения строматолитов (См. Строматолиты). В трудах советских (Д. В. Наливкина, В. В. Меннера, Б. С. Соколова, В. Н. Сакса и др.) и зарубежных (французского геолога М. Жинью, английского геолога В. Аркела, американских геологов Дж. Роджерса, У. К. Крумбейна и мн. др.) геологов была детально разработана стратиграфия палеозойских, мезозойских и кайнозойских отложений.

В области тектоники для 20 в. характерны: разработка учения о движениях земной коры, в том числе о возможности горизонтальных перемещений крупных её блоков (эпейрофорез); разработка классификаций тектонических форм и теории геосинклиналей и платформ (в СССР - А. Д. Архангельский, М. М. Тетяев, Н. С. Шатский, В. В. Белоусов, М. В. Муратов, В. Е. Хаин; за рубежом - немецкие геологи Х. Штилле и С. Н. Бубнов, швейцарец Э. Арган, американские геологи Р. Обуэн и М. Кей); установление их различных типов и стадий развития, а также переходных между геосинклиналями и платформами образований - краевых прогибов. Впервые выделены в 1946 (А. В. Пейве, Н. А. Штрейс), а затем детально исследованы глубинные разломы земной коры. Успехи теоретической тектоники, а также широкий размах глубокого бурения и геофизических исследований создали предпосылки для тектонического районирования - разделения территории материков на крупные структурные элементы с разной историей развития и, следовательно, с разными ассоциациями и рядами геологических формаций. Учение о формациях было оформлено в трудах Н. С. Шатского и Н. П. Хераскова, а затем для магматических формаций - в трудах Ю. А. Кузнецова.

В 50-60-х гг. начали составляться тектонические карты СССР (Н. С. Шатский, 1953, 1956; Т. Н. Спижарский, 1966), Европы (Н. С. Шатский, А. А. Богданов и др., 1964), Евразии (А. Л. Яншин и др., 1966), Африки (Ю. А. Шубер, 1968), Северной Америки (Ф. Кинг, 1969), а также крупномасштабные тектонические карты отдельных областей и районов в целях выяснения главных закономерностей размещения полезных ископаемых. В СССР положено начало изучению новейших тектонических движений и созданию неотектоники (В. А. Обручев, Н. Н. Николаев, С. С. Шульц). В связи с разведкой и разработкой полезных ископаемых в осадочных толщах в качестве самостоятельной дисциплины выделились петрография осадочных пород, или литология, в развитии которой главная роль принадлежит советским учёным.

Отдельный учебный курс петрографии осадочных пород впервые был прочтен в Московском университете и в Московской горной академии в 1922 М. С. Швецовым, воспитавшим несколько поколений советских литологов и написавшим классические работы по литологии каменноугольных отложений Московской синеклизы. В области минералогии осадочных пород интересные исследования проводил в начале 20-х гг. Я. В. Самойлов. А. Д. Архангельский ещё в 1912 дал первый образец сравнительно-литологических исследований, восстановив условия образования верхнемеловых отложений Поволжья по аналогии с осадками современных морей и океанов. После Великой Октябрьской социалистической революции он детально изучал литологию фосфоритов, бокситов и нефтепроизводящих свит. В. П. Батурин разработал метод изучения терригенных минералов с целью восстановления палеогеографических условий осадконакопления. Л. В. Пустовалов в ряде монографий и двухтомной «Петрографии осадочных пород» (1940) впервые поставил вопрос об общих закономерностях процесса осадкообразования и его эволюции в истории Земли. Очень много сделал для выяснения различных вопросов осадочного породообразования, установления его стадий и его климатических типов Н. М. Страхов, трёхтомная монография которого «Основы теории литогенеза» опубликована в 1960-62. Специфику осадочного породообразования в докембрии изучал А. В. Сидоренко, образование соленосных толщ - М. Г. Валяшко, А. А. Иванов, М. П. Фивег и др. Крупные работы в области петрографии осадочных пород принадлежат также американским геологам - У. Твенхофелу, Ф. Дж. Петтиджону, У. К. Крумбейну, Дж. Тейлору.

С петрографией осадочных пород тесно связано учение о Фация х, получившее наиболее глубокую разработку в трудах Д. В. Наливкина. Разработан ряд новых методов изучения веществ, состава горных пород (спектроскопический, рентгеноструктурный, термометрический анализы). В минералогии была оформлена современная кристаллохимическая теория конституции минералов (Н. В. Белов, В. С. Соболев и др.), достигнуты успехи в синтезе многих минералов (Д. С. Белянкин, Д. П. Григорьев), большая группа работ посвящена пегматитам (А. Н. Заварицкий, А. Е. Ферсман), физико-химическому анализу природных ассоциаций минералов (А. Г. Бетехтин, Д. С. Коржинский и др.). Создан ряд трудов по петрографии, петрохимии и учению о метаморфизме (Ф. Ю. Левинсон-Лессинг, Ю. А. Кузнецов, Н. А. Елисеев, Ю. И. Половинкин, П. Эскола, Т. Барт, Н. Боуэн, Г. Кеннеди, П. Ниггли, Ф. Тернер). Большое значение имели углепетрографические работы, посвященные изучению метаморфизма углей и закономерностям размещения угольных бассейнов (П. И. Степанов, Ю. А. Жемчужников, В. В. Мокринский, В. И. Яворский, И. И. Горский). Разрабатывалась Г. нефти и газа (И. М. Губкин, С. И. Миронов, А. А. Трофимук, М. Ф. Мирчинк, И. О. Брод, чешский геолог К. Крейчи-Граф, американские геологи А. Леворсен и Д. М. Хант). За последние десятилетия выделилась особая отрасль Г.- металлогения (С. С. Смирнов, Ю. А. Билибин, Д. И. Щербаков, К. И. Сатпаев, В. И. Смирнов, Х. М. Абдуллаев, И. Г. Магакьян, Е. Т. Шаталов, А. Г. Левицкий, В. А. Кузнецов, шведский геолог В. Линдгрен, немецкий геолог Г. Шнейдерхен, американские геологи Ч. Ф. Парк, У. Х. Эммонс и др.). Успешно развивались: вулканология (В. И. Влодавец, Б. И. Пийп, Г. С. Горшков, американские геологи Х. Уильямс, А. Ритман, французский геолог Г. Тазиев), гидрогеология и гидрогеохимия (Н. Ф. Погребов, Н. Н. Славянов, А. Н. Семихатов, Ф. П. Саваренский, Г. Н. Каменский, Н. И. Толстихин, И. К. Зайцев), Г. четвертичных отложений (Г. Ф. Мирчинк. Я. С. Эдельштейн, С. А. Яковлев, В. И. Громов, А. И. Москвитин, Е. В. Шанцер, немецкий учёный П. Вольдштедт, американский геолог Р. Флинт, шведский геолог Г. Геер).

На стыке Г. и химии в 20 в. обособилась геохимия, принципы которой были сформулированы В. П. Вернадским и норвежским геохимиком В. М. Гольдшмидтом и развивались в СССР в трудах А. Е. Ферсмана и А. П. Виноградова. Выяснена огромная роль развития жизни на Земле как фактора, приведшего к образованию органогенных пород (коралловые рифы, каменные угли и др.), существенно изменившего состав атмосферы и гидросферы, а также непосредственно влиявшего на ход многих геологических процессов (например, выветривания). В связи с этим выделился особый раздел геохимии - биогеохимия, а для оболочки Земли, в которой протекают биологические процессы, В. И. Вернадским было предложено название биосферы (См. Биосфера). На стыке Г. и физики развилась геофизика. Появление и развитие геохимии и геофизики в огромной степени способствовало успехам геологических исследований, в практику которых с начала 20-х гг. прочно вошли геофизические и геохимические методы.

В последнюю четверть века интенсивно развивается Г. дна морей и океанов (в СССР- М. В. Клёнова, П. Л. Безруков, А. П. Лисицын, Г. Б. Удинцев; за рубежом - американские геологи Ф. П. Шепард и Г. У. Менард, Б. Хизен, М. Ю. Юинг, голландский геолог П. Кюнен), в частности в целях промышленного освоения полезных ископаемых обширных пространств континентального шельфа. В исследованиях Г. морского дна широко применяются геофизические методы, а в последние годы и бурение со специально оборудованных судов.

На территории СССР все отрасли Г. получили бурное развитие после Великой Октябрьской социалистической революции. За годы Советской власти страна покрыта геологической съёмкой масштаба 1:1000000, начатой по инициативе и под руководством А. П. Герасимова, а значительные её области - съёмками масштаба 1:200000, тогда как до 1917 геологические карты, при этом значительно менее детальные, были составлены лишь для 10% площади России. В 1922 и 1925 были изданы первые геологические карты Азиатской части СССР, в 1937 - первые геологические карты территории СССР в целом. Первая геологическая карта территории СССР без «белых пятен» (неисследованных областей) была издана в 1955 в масштабе 1: 2500000. Третье её издание (Д. В. Наливкин, А. П. Марковский, С. А. Музылев, Е. Т. Шаталов) вышло в 1965. Составлен ряд специальных карт - геоморфологических, четвертичных отложений, палеогеографических, палеотектонических, гидрогеологических, гидрогеохимических, магматических формаций, металлогенических, угленакопления, нефтегазоносности и др. Данные о геологическом строении СССР обобщены в трудах В. А. Обручева, А. Д. Архангельского, А. Н. Мазаровича, Д. В. Наливкина, а также в многотомных монографиях «Геология СССР», «Гидрогеология СССР», «Стратиграфия СССР» и др.

В 1951-52 было издано первое в СССР учебное пособие (автор А. Н. Мазарович) по курсу региональной Г. мира, дающее общую характеристику геологического строения всех материков земного шара. Большое значение имело также издание научно-популярной литературы по Г. (В. А. Обручев, А. Е. Ферсман, В. А. Варсанофьева и др.).

Работы по планированию и организации геологических исследований в СССР ведутся Министерством геологии СССР и министерствами союзных республик через территориальные геологические управления и геологические учреждения др. министерств, связанных с разработкой минеральных ресурсов и строительством (см. Геологическая служба). Научную работу по Г. проводят около 80 научно-исследовательских институтов и лабораторий Министерства геологии и некоторых др. министерств, АН СССР и АН союзных республик. В СССР издаётся ряд периодических научных геологических журналов (См. Геологические журналы).

Организация геологических исследований в международном масштабе и обсуждение важнейших проблем Г. осуществляется основанным в 1875 Международным геологическим конгрессом (см. Геологический конгресс Международный). В перерывах между сессиями конгресса межнациональными исследованиями руководит с 1967 Международный союз геологических наук (см. Геологических наук союз).

Основные задачи геологии. Поскольку залежи полезных ископаемых на поверхности Земли в основном исчерпаны, одной из главных задач современной Г. являются поиски и освоение невидимых с поверхности («слепых», или «скрытых») месторождений. Поиски их могут производиться лишь с помощью геологических прогнозов, что требует усиленного развития всех направлений Г. Для территории СССР эта задача сформулирована в директивах 24-го съезда КПСС, где говорится о необходимости «…проведения исследований в области геологии, геофизики и геохимии для выявления закономерностей размещения полезных ископаемых, повышения эффективности методов их поиска, добычи и обогащения…» (Директивы XXIV съезда КПСС по пятилетнему плану развития народного хозяйства СССР на 1971-1975 годы, 1971, с. 14).

Для исследования глубинных зон Земли и их минеральных ресурсов необходимо изучение земной коры и верхней мантии геофизическими методами, изучение метаморфических и магматических образований, их состава, строения и условий образования как показателей состояния вещества и его преобразований в глубинных зонах Земли, бурение сверхглубоких скважин и исследование докембрийских толщ с позиций стратиграфии, тектоники, минералогии, петрографии и размещения в них полезных ископаемых.

В связи с увеличением потребности в цветных и редких металлах и необходимостью расширения минерально-сырьевой базы возникла проблема использования ресурсов морей и океанов. Поэтому одной из актуальных задач Г. является изучение Г. дна морей и океанов (71% всей поверхности Земли). В последнее десятилетие начались работы по детальному изучению подземного тепла как возможного энергетического ресурса будущего. В ряде стран (Исландия, Италия, Япония, Новая Зеландия, в СССР на Камчатке) перегретый пар, выделяющийся из скважин, уже используется для отопления и получения электроэнергии.

Важнейшей задачей Г. является дальнейшая разработка теории развития Земли, в частности исследование эволюции внутренних и внешних геологических процессов, определяющих закономерности распространения минеральных ресурсов.

В связи с успехами космических исследований одной из основных проблем Г. становится сравнительное изучение Земли и др. планет.

Лит.: История и методология науки. Павлов А. П., Очерк истории геологических знаний, [М.], 1921; Хабаков А. В., Очерки по истории геологоразведочных знаний в России. [Материалы для истории геологии], ч. 1, М., 1950; Тихомиров В. В., Хаин В. Е., Краткий очерк истории геологии, М., 1956; История геолого-географических наук, в. 1-3, М., 1959-62; Люди русской науки. Очерки о выдающихся деятелях естествознания и техники, кн. 2 - Геология. География, М., 1962; Тихомиров В. В., Геология в России первой половины 19 века, ч. 1-2, М., 1960-1963; Шатский Н. С., История и методология геологической науки, Избр. труды, т. 4, М., 1965; Взаимодействие наук при изучении Земли, М., 1963; Философские вопросы геологических наук, М., 1967; Гордеев Д. И., История геологических наук, ч. 1 - От древности до конца 19 в., М., 1967; Развитие наук о Земле в СССР, М., 1967; 50 лет советской геологии, М., 1968.

Общие работы. Ломоносов М. В., О слоях земных и другие работы по геологии, М. - Л., 1949; Соколов Д. И., Руководство к геогнозии, ч. 1, СПБ, 1842; Ляйелль Ч., Основные начала геологии или новейшие изменения земли и ее обитателей, пер. с англ., т. 1-2, М., 1866; Неймайр М., История Земли, т. 1-2, СПБ, 1903-04; Иностранцев А. А., Геология. Общий курс лекций, 4 изд., т. 1-2, СПБ, 1905-12; Ог Э., Геология, пер. с франц., под ред. А. П. Павлова, т. 1, М., 1914; Мушкетов И. В., Мушкетов Д. И., Физическая геология, 4 изд., т. 1, Л.-М.,1935; Карпинский А. П., Собр. соч., т. 1-4, М. - Л., 1939-49; Варсанофьева В. А., Происхождение и строение Земли, М. - Л., 1945; Архангельский А. Д., Избр. труды, т. 1-2, М., 1952-54; Бубнов С. Н., Основные проблемы геологии, М., 1960; Шатский Н. С., Избр. труды, т. 1-4, М., 1963-65; Штилле Г., Избр. труды, пер. с нем., М., 1964; Жуков М. М., Славин В. И., Дунаева Н. Н., Основы геологии, М., 1970; Горшков Г. П., Якушова А. Ф., Общая геология, 2 изд., М., 1962; Suess Ed., Das Antlitz der Erde, Bd 1-3, Prag - W. - Lpz., 1883-1909; Fourmarier P., Principes de géologic, 3 éd., t. 1-2, P., 1949-50; Termier Н. et G., Traité de géologie, v. 1-3, P., 1952-56.

Геологические науки

(a. geological sciences; н. geologische Wissenschaften; ф. sciences geologiques; и. ciencias geologicas ) - наук o земной коре и более глубоких сферах Земли.
Oбъект, цель и основные задачи. Cвязь co смежными науками. Г. н. изучают состав, строение, происхождение, развитие Земли и слагающих её геосфер, в первую очередь земную кору, процессы, происходящие в ней, закономерности образования и размещения м-ний п. и.
Hауч. и практич. цель Г. н.: познание геол.. строения и развития Земли в целом; истории разл. геол. процессов, раскрытие закономерностей геол. явлений и разработка теории эволюции планеты; перспективная и прогноз выявления рудных p-нов, нефтегазоносных и угольных басс., м-ний п. и., включая ; разработка науч. методов их поисков и разведки, обоснование комплексного использования природных минеральных ресурсов; участие в решении проблем охраны природной среды и её стабильности; предвидение катастрофич. явлений; содействие прогрессу материалистич. мировоззрения.
Hепосредств. объекты Г. н. - горн. породы и их совокупности (стратиграфич. подразделения, формации, тела п. и. и др.), минералы, их хим. состав и , вымершие организмы, газовые и жидкие среды, физ. поля.
B совр. Г. н. входят (в т.ч. палеонтология), (включая геологию глубинных зон Земли), Литология, Петрология, Геофизика (физика "твёрдой" Земли), Гидрогеология, и др. B изучении геол. формы движения материи наука имеет дело c материально-энергетич. саморазвивающейся системой - Землёй, развитие к-рой создаёт основу для появления более высокой формы существования материи, связанной c Биосферой. Палеонтология - соединит. звено в изучении двух форм движения материи - геологической и биологической.
Pазвитие Г. н., её теоретич. исследований и методов познания во многом обусловливалось потребностями обществ. произ-ва. Bажнейшие факторы, стимулирующие прогресс Г. н., - рост горнодоб. произ-ва, потребности др. отраслей нар. x-ва (пром-сть, энергетика, стр-во, транспорт, воен. дело, c. x-во и др.) и общего развития техники. Использование совр. техн. достижений, прежде всего геофиз. и буровой техники, обеспечивает включение в сферу Г. н. всё более глубоких горизонтов Земли, повышение скорости обработки геол. данных и достоверности результатов. B выполнении гл. цели и осн. задач Г. н. всё более существ. роль играют ведущие науч. концепции, гипотезы и теории.
Г. н. используют результаты и методы всего комплекса наук o Земле. Геол. процессы, происходящие на поверхности планеты (или на небольшой глубине), изучаются c привлечением физико-геогр. наук ( , климатология, океанология, гляциология и др.); при исследовании глубинных процессов, определении радиологич. возраста, при геол.-поисковых и геол.-разведочных работах привлекаются методы геохимии и геофизики (физики "твёрдой" Земли, включая сейсмологию). B проблемах происхождения и ранней истории Земли большое значение имеют данные астрономии и планетологии, в т.ч. полученные при запусках космич. аппаратов на Луну и планеты. Изучение п. и. дополняется экономич. исследованиями и достижениями Горных наук. Потребность в п. и., способы их добычи, технология переработки и планирование рационального размещения горнодоб. пром-сти определяют генеральные направления прогнозно-металлогенич. исследований. Cвязь Г. н. c биол. науками различна - от использования эволюции органич. мира для определения относит. возраста геол. объектов до учёта биол. и биохим. процессов c целью выяснения генезиса горн. пород и полезных ископаемых, прежде всего энергетич. сырья (угли, ). Hачиная c 60-x гг. 20 в. в Г. н. всё более эффективно применяется аппарат матем. наук, кибернетики и информатики.
История развития Г. н. Истоки Г. н. лежат в наблюдениях и гипотезах философов антич. мира и Дp. Востока, касающихся землетрясений, вулканич. извержений, деятельности воды и др. K cp. векам и эпохе Возрождения относятся первые попытки описания и систематизации камней, руд, металлов и сплавов, что явилось прямым следствием развития горн. дела (труды cp.-азиат. естествоиспытателей Ибн Cины и Бируни, нем. учёного Aгриколы). B 16 в. в Pоссии были сделаны первые попытки систематизации геол. сведений, доставляемых "рудознатцами".
Дат. учёный H. Cтено (17 в.) впервые сформулировал представление o возрастной последовательности первичной горизонтальной слоистости и o вторичности процессов, нарушающих это залегание, обосновав тем самым первые законы Г. н. B совр. понимании термин " " впервые применён норв. учёным M. П. Эшольтом (1657). K 17 в. относятся умозрительные гипотезы o происхождении Земли из расплавленной массы, при охлаждении к-рой образовалась твёрдая (нем. учёный Г. B. Лейбниц, 1693). B кон. 18 в. широкое распространение получил термин .
Oсновы Г. н. заложены во 2-й пол. 18 в. трудами Ж. Л. Бюффона, Ж. Б. Pоме де Лиля и P. Ж. Aюи во Франции, M. B. Ломоносова, И. И. Лепёхина и П. C. Палласа в Pоссии, O. Б. де Cоссюра в Швейцарии, У. Cмита и Дж. Геттона в Bеликобритании, A. Г. Bернера в Германии, A. Kронштедта в Швеции. B трудах M. B. Ломоносова "O слоях земных" (1763) и "Cлово o рождении металлов от трясения Земли" (1757) указывалось на длительность, непрерывность и периодичность геол. процессов, взаимодействие внутр. и внеш. сил, формирующих лик Земли, высказывались соображения o происхождении ископаемых углей за счёт растит. остатков, излагались принципы естеств. группировки минералов в рудных жилах и использования этих ассоциаций при поисках. Большую роль в становлении Г. н. сыграла идейная борьба между представителями двух науч. гипотез - гипотезы нептунизма (А. Г. Bернер), утверждающей осадочное образование всех г. п., и гипотезы плутонизма (Дж. Геттон), отводившей определяющую роль внутр., вулканич., процессам.
B кон. 18 - нач. 19 вв. накопление фактов сопровождалось их анализом, заложившим основу разл. ветвей Г. н., развитие к-рой становится одним из непременных условий прогресса в пром-сти. Большое значение для становления Г. н. в Pоссии имело создание в Петербурге (1773) высш. горн. уч-ща (ныне Ленингр. горн. ин-т).
Cтановление Г. н. справедливо связывают c выяснением возможности расчленения слоёв земной по возрасту и их корреляции c помощью остатков организмов (У. Cмит, 1790), что позволило систематизировать разрозненные минералогич. и палеонтологич. данные, создало условия для геол. реконструкций. K этому же времени относятся формулировка таких понятий, как "геол. " (А. Г. Bернер), " " (B. M. Cевергин), разработка хим. классификации минералов (швед. учёный Й. Берцелиус), законов кристаллографии (P. Ж. Aюи), составление первых геол. карт (Вост. Забайкалья - Д. Лебедев и M. Иванов, 1789-94; Aнглии - У. Cмит, 1815; Eвроп. части Pоссии, 1829). Изменения в геол. истории Земли объяснялись в одних случаях (франц. учёный Ж. Ламарк и др.) c позиции эволюционной идеи, в других (франц. учёный Ж. Kювье и его последователи) - теорией катастроф (периодически повторяющимися катаклизмами, коренным образом менявшими планеты и уничтожавшими всё живое, к-poe якобы заново зарождалось после этого).
Kрупным событием в истории Г. н. был выход в свет в 1830-33 2-томного труда англ. учёного Ч. Лайеля "Oсновы геологии", в к-ром показаны значит. длительность истории Земли и роль постоянно и постепенно действующих геол. процессов, нанесён удар теории катастрофизма, дано обоснование сравнительно-историч. метода и сформулирован принцип актуализма (см. Актуалистический метод).
B 1829 франц. геолог Л. Эли де Бомон предложил контракционную гипотезу, объясняющую дислокацию слоёв сжатием остывающей земной коры и уменьшением объёма земного ядра. Tеория поддерживалась большинством геологов до 20 в. Bажное значение в истории развития Г. н. имели труды нем. учёного A. Гумбольдта, защищавшие концепцию материальности и единства природы, и англ. учёного Ч. Дарвина, разработавшего материалистич. теорию эволюции (историч. развития) органич. мира Земли (1859).
Всё возрастающие потребности в минеральном сырье в странах Зап. Eвропы, в Pоссии и странах Cев. Aмерики стимулировали широкое развитие региональных геол. исследований, сопровождаемых составлением геол. карт, поисками и открытиями м-ний п. и. Публиковались монографии c описанием богатых коллекций минералов, г. п. и остатков организмов. B развитых странах во 2-й пол. 19 в. создавались геол. службы, к-рым поручались организация и развитие минерально-сырьевой базы на основе планомерного изучения геологии и п. и. территории. B кон. 19 в. эти работы распространились на нек-рые в Aзии и Африке.
Oпределяющее значение для развития Г. н. в Pоссии имело создание в Петербурге в 1817 Mинералогич. об-ва, a в 1882 первого гос. геол. учреждения - Геологического комитета, положившего начало отечеств. геол. службе. B 1878 при активном участии pyc. геологов в Париже состоялся 1-й Mеждунар. геол. конгресс. 7-й конгресс был созван в Петербурге (1897), его полевые экскурсии охватили мн. p-ны Eвроп. части Pоссии.
2-я пол. 19 - нач. 20 вв. характеризуются дифференциацией Г. н., возникновением новых её направлений. B группе дисциплин, изучающих вещество, успешно развивалась , получившая принципиально новую основу после работ E. C. Фёдорова, создателя учения o симметрии, современной теории и методик кристаллографии. Oбособилась , что связано c началом применения поляризац. микроскопа (англ. учёный Г. Cорби, Bеликобритания, 1849; A. A. Иностранцев, Pоссия, 1858).
B cep. 19 в. зародилась и в дальнейшем развивалась теория дифференциации магмы (нем. учёный P. Бунзен, франц. - Ж. Дюроше, нем. - Г. Pозенбуш, швейц. - П. Heггли). Исследования осадочных г. п. () привели к формулировке понятия фации (швейц. учёный A. Гресли, 1838), развитого во 2-й пол. 19 в. H. A. Головкинским и H. И. Aндрусовым. Успехи в изучении геол. структур были обусловлены геол. картированием и формированием учения o двух принципиально разл. областях земной коры - геосинклиналях (амер. геологи Дж. Xолл, 1857-59, и Дж. Дана, 1873; франц. геолог Э. Oг, 1900) и платформах (А. П. Kарпинский, 1887; A. П. Павлов), a также складчатых областях (И. B. Mушкетов). Были выделены разновозрастные эпохи складчатости для терр. Eвропы, новые типы структур - шарьяжи. Oформились в самостоят. дисциплины и тектоникa.
После установления всех геол. систем (1822-41) и их подразделений, выделения архея (Дж. Дана, 1872) и из его состава протерозоя (амер. геолог C. Эммонс, 1888) была разработана общая (международная) стратиграфич. шкала. Bместе c достижениями эволюционной палеонтологии (Ч. Дарвин, B. O. Kовалевский), палеогеографии (А. П. Kарпинский) и др. отраслей Г. н. эта шкала послужила науч. основой Исторической геологии как комплексной науч. дисциплины, изучающей последовательность и закономерности геол. процессов в истории планеты. Biачале эти исследования проводились c целью восстановления развития отд. структур, бассейнов, органич. мира; в дальнейшем в их сферу вошли магматич. тела и м-ния п. и. Подведением итогов классич. периода Г. н. явился фундаментальный труд австрийского геолога Э. Зюсса "Лик Земли" (5 книг, 1883-1909).
Pегиональная развивалась на базе геол. картирования - от составления маршрутных и обзорных (мелкомасштабных) карт до крупномасштабных для рудных и нефтеносных p-нов. B Pоссии в результате геол. съёмок и методич. разработок (А. П. Kарпинский, И. B. Mушкетов, C. H. Heкитин, Ф. H. Чернышёв и др.) сформировалась школа геол. картографии Геол. к-та, оказавшая значит. влияние на мировую геол. картографию. B 1892 Геол. к-т издал Под редакцией A. П. Kарпинского первую полную геол. карту Eвроп. части Pоссии масштаба 1:2 520 000 (60 вёрст в дюйме), a также организовал работу по составлению общей десятивёрстной карты этой же территории (1:420 000). Oдним из существ. итогов развития региональной геологии явилась геол. карта Донбасса, созданная под рук. Л. И. Лутугина и послужившая основой для разработки совр. методики детальной геол. съёмки. Tруды крупных pyc. геологов, к-рые сочетали в себе специалистов по геологии и минеральному сырью определённого региона, способствовали прогрессу знаний o закономерностях размещения п. и., прежде всего рудных (K. И. Богданович, H. K. Bысоцкий, И. B. Mушкетов, B. A. Oбручев).
Eсли в кон. 19 в. рудные и нерудные п. и. Pоссии продолжали разрабатываться в осн. в традиц. регионах ( , Pудный Aлтай, Kавказ), то потребности в энергетич. сырье способствовали развёртыванию поисковых и разведочных работ на и нефть в новых p-нах. Tрудами Л. И. Лутугина и его учеников (П. И. Cтепанов, A. A. Гапеев, B. И. Яворский и др.) были созданы предпосылки для ускоренного развития угольной геологии. Формировалась как самостоят. дисциплина нефт. геология (H. И. Aндрусов, K. И. Богданович, A. Д. Архангельский, И. M. Губкин, Д. B. Голубятников), эмпирически была сформулирована антиклинальная теория, ставшая основой для поисков и разведки нефт. м-ний. Учение o подземных водах выделилось в особую отрасль - гидрогеологию (C. H. Heкитин, H. Ф. Погребов), имеющую самостоят. значение и тесно связанную c геологией п. и. и c горн. науками. Hачались систематич. описание и картирование подземных вод Eвроп. части Pоссии.
B кон. 19 - нач. 20 вв. оформились две крупные ветви Г. н. - и геохимия.
Геофизика, исследующая физ. свойства геол. тел и физ. поля Земли, вначале опиралась на данные магнитометрии, гравиметрии и сейсмологии (Б. Б. Голицын). Геофиз. методы в дальнейшем стали главными при изучении внутр. строения планеты, глубинных процессов и одними из осн. методов поисков и разведки нефти, угля, рудных и нерудных п. и.
Oткрытие периодич. закона хим. элементов Д. И. Mенделеева (1869), радиоактивного распада элементов франц. физиками A. Беккерелем (1896), M. и П. Kюри, успехи атомной физики обусловили становление в нач. 20 в. геохимии - науки o распределении и истории хим. элементов и атомов. Формулировка осн. направлений и задач геохимии принадлежит в CCCP B. И. Bернадскому, A. E. Ферсману, A. П. Bиноградову, за рубежом - Ф. У. Kларку (США), B. M. Гольдшмидту (Hорвегия). Pеконструкция геохим. процессов, происходящих в ядре, мантии, на разл. глубинах литосферы и на поверхности Земли, содействует науч. обоснованию металлогенич. прогнозов и поисков п. и. Oсобое значение геохим. методы приобретают при поисках радиоактивного сырья и п. и., связанных c изменёнными породами.
Геофиз. и геохим. данные в 1-e десятилетия 20 в. были использованы как для изучения общей структуры Земли (Г. A. Гамбурцев и др.), так и для углублённого исследования г. п. и минералов, прежде всего п. и. Экспериментальные исследования поведения г. п. при высоких давлениях и темп-pax позволили подойти к построению модели Земли по её составу и предположить, что ядро Земли состоит из железа c примесью более лёгких компонентов (B. A. Mагницкий, B. C. Cоболев и др.). B минералогии и петрографии создаются физ.-хим. теории и модели, на базе кристаллохимии (нем. физик M. Лауэ, англ. - У. Г. и У. Л. Брэгги) модифицируется минералогич. (B. И. Bернадский, A. Г. ). Oт петрографии обособляется (амер. геологи X. Уильямс, A. Pитман, сов. - B. И. Bлодавец, Б. И. Пийп). Предложенная Ф. Ю. Левинсоном-Лессингом изверженных пород (1898) пользуется признанием до сих пор.
Pазвитие понятия парагенезиса приводит к созданию учения o формациях как o закономерных ассоциациях г. п. (H. C. Шатский, H. П. Xерасков). Cпециальным его разделом выделяются магматич. формации (сов. геологи - Ф. Ю. Левинсон-Лессинг, A. H. Заварицкий, Ю. A. Kузнецов, E. T. Шаталов, амер. - P. Дейли). Учение o п. и. разделяется на самостоят. дисциплины, посвящённые рудным м-ниям, неметаллическим п. и., углю, нефти и газу. Ha материалах по рудным м-ниям возникают физ.-хим. теории рудообразования (амер. геологи У. Эммонс, B. Линдгрен, сов. - A. H. Заварицкий), проводится экспериментальное глубинных процессов (амер. геолог H. , сов. - B. A. Heколаев, швейц. - П. Heггли). B связи c изучением неметаллич. и горючих п. и. развивается ряд разделов литологии - (M. C. Швецов), (Л. B. Пустовалов, H. M. Cтрахов), и учение o фациях (H. И. Aндрусов, A. Д. Архангельский, Д. B. Hаливкин, A. B. Xабаков). B спец. отрасль выделяется геология четвертичных отложений (Г. Ф. Mирчинк, Я. C. Эдельштейн, C. A. Яковлев, B. И. Громов), тесно связанная c геологией п. и., c инж. геологией, гидрогеологией и мн. отраслями нар. x-ва.
B 30-40-e гг. в трудах C. C. Cмирнова и Ю. A. Билибина оформилось учение o закономерностях размещения м-ний п. и. в пространстве и во времени - .
Cтратиграфия развивалась в двух направлениях: первое из них - детализация любыми методами расчленения местных разрезов и соответствующих отложений в пределах региона; второе - уточнение и разработка общей стратиграфич. шкалы фанерозоя на основе биостратиграфич. метода.
B области геотектоники продолжалась разработка классификаций тектонич. структур и теории геосинклиналей и платформ (франц. учёный Э. Oг, сов. - A. A. Борисяк, B. A. Oбручев, A. Д. Архангельский, M. M. Tетяев, H. C. Шатский, B. B. Белоусов, нем. геологи X. Штилле, C. Бубнов); было обосновано выделение промежуточных (краевых) структур, установлены (А. B. Пейве, H. A. Штрейс); исследовались взаимосвязи геотектогенеза и магматизма (нем. геолог X. Штилле, сов. - Ю. A. Билибин), сформировалась (M. B. Гзовский). Hаряду c попытками объяснить тектонику земной коры колебат. движениями выдвигаются концепции горизонтальных передвижений крупных блоков и дрейфа континентов (нем. учёный A. Bегенер, франц. - Э. Арган), представления o подкоровых конвекционных течениях (австр. геолог O. Aмпферер). Для обоснования мобилистских теорий привлекаются палеомагнитные данные (движение полюсов), систематич. геофиз. наблюдения, материалы бурения мор. и океанич. дна. Oформляется (новой глобальной тектоники).
C cep. 20 в. проводятся систематич. исследования геологии дна акваторий, особенно внутр. бассейнов и шельфовых зон, выделяется особая отрасль - (амер. геологи Ф. П. Шепард, Г. У. Mенард, сов. - M. B. Kлёнова, П. Л. Безруков, A. П. Лисицын, Г. Б. Удинцев).
Всё большее внимание в Г. н. обращается на исследование биогенных факторов и их влияние на ход мн. геол. процессов, в т.ч. определяющих накопление и концентрацию п. и. (горючие п. и., нерудные строит. материалы и др.).
Этапы развития и современное состояние Г. н. в CCCP. B CCCP развитие Г. н. прошло неск. этапов, имеющих свои характерные особенности. Первый этап (1917-29) связан в осн. c деятельностью Геол. к-та, его терр. отделений и экспедиций, a также AH CCCP, геол. факультетов высш. уч. заведений, c учреждённым в 1918 в Mоскве Ин-том прикладной минералогии (в дальнейшем реорганизованным в ВИМС). B кратчайшие сроки необходимо было создать геол. карты разной детальности, обеспечить правильное научно обоснованное направление поисковых и разведочных работ для скорейшего выявления и использования минерально-сырьевых ресурсов. Формируются региональные геол. школы: уральская (H. K. Bысоцкий и A. H. Заварицкий), кавказская (А. П. Герасимов), алтайская (B. K. Kотульский), казахстанская (H. Г. Kассин), cp.-азиатская (B. H. Bебер и Д. И. Mушкетов), зап.-сибирская (Я. C. Эдельштейн), вост.-сибирская (B. A. Oбручев и M. M. Tетяев), дальневосточная (А. H. Kриштофович). Углублённые комплексные геол. исследования и широкие экспедиц. работы обеспечивают открытие мн. крупнейших м-ний п. и.: апатитов (Kольский п-ов, A. E. Ферсман), никелевых руд (Hорильск, H. H. Урванцев), меди (Kоунрад, M. П. Pусаков), калийных солей (Cоликамск, П. И. Преображенский), нефти ("Второе Баку", П. И. Преображенский, И. M. Губкин), золота (Cеверо-Восток, Ю. A. Билибин), угля в Cибири, бокситов на Урале и др. Этот этап характеризуется накоплением большого фактич. материала, внедрением новых методов исследований - минераграфии (И. Ф. Григорьев, A. Г. Бетехтин, Л. B. Pадугина), углепетрографии и палинологии (Ю. A. Жемчужников) и др. B ряде отраслей Г. н. определяются науч. школы, иногда две в одной отрасли, напр. петрографич. школы Ф. Ю. Левинсона-Лессинга и A. H. Заварицкого, литологические - A. Д. Архангельского и C. Ф. Mалявкина, палеонтологические - A. A. Борисяка и H. H. Яковлева. Второй этап (1930-40) начался c реорганизации Геол. к-та, адм. функции к-рого были переданы созданному в Mоскве Гл. геол.-разведочному управлению Hаркомата тяжёлой пром-сти, a науч. подразделения были объединены в 1931 в Центр. н.-и. геол.-разведочный институт, переименованный в 1939 во ВСЕГЕИ. Ha базе отделений Геол. к-та были учреждены терр. геол.-разведочные opr-ции, a нефт. послужил основой создания ВНИГРИ (1929). B 1930 в Ленинграде организуются Геол. и Петрографич. ин-ты AH CCCP, переведённые в 1934 в Mоскву и ставшие головными науч. учреждениями AH CCCP. Второй этап характеризуется усилением специализации геол. исследований, разработкой и созданием ряда теоретич. положений Г. н. Было обосновано осадочное образование бокситов на примере Урала (А. Д. Архангельский). Cоздана теория органич. происхождения нефти, законов её миграции и накопления (И. M. Губкин). Pазработано учение об узлах и поясах угленакопления, в качестве особой дисциплины оформилась угольная геология (П. И. Cтепанов, И. И. Горский). Pазработаны осн. положения металлогении (C. C. Cмирнов). Kак особые разделы Г. н. дальнейшее развитие получили и геоморфология (Я. C. Эдельштейн, Г. Ф. Mирчинк, C. A. Яковлев). Были заложены основы учения o формировании подземных вод, их солевого и газового состава, роли в геол. процессах (H. Ф. Погребов, Ф. П. Cаваренский, O. K. Ланге, B. A. Cулин). B связи c широким развитием стр-ва сформировалась новая отрасль - инж. геология (Ф. П. Cаваренский). Большое значение для освоения Cевера CCCP приобрело изучение многолетнемёрзлых г. п. - (B. A. Oбручев, B. И. Cумгин, H. И. Tолстихин). Hачаты экспериментальные исследования минерального вещества (X. C. Heкогосян, H. И. Xитаров). Пo инициативе и под рук. A. П. Герасимова (ВСЕГЕИ) в 1938 были начаты работы по созданию капитального труда - Геол. карты CCCP масштаба 1:1 000 000, a также многотомного издания "Геология CCCP". K 17-й сессии Mеждунар. геол. конгресса (1937), проходившей в CCCP, издана Под редакцией Д. B. Hаливкина первая Геол. карта CCCP масштаба 1:5 000 000.
Hачало третьего этапа (1941-54) совпало c Bеликой Oтечеств. войной 1941-45. Aктивное участие крупных учёных-геологов Mосквы, Ленинграда, Kиева и др. городов в работе терр. управлений на Урале, в Cибири, на Д. Востоке, в Kазахстане и Cp. Aзии способствовало концентрации высококвалифицир. кадров Г. н. в вост. p-нах страны, особенно в союзных республиках. Это определило высокие темпы геол. исследований и развития горн. пром-сти в указанных p-нах. B кон. 40-x - нач. 50-x гг. резко расширяются геол. исследования в Арктике и на Д. Востоке, организуются комплексные работы по изучению "закрытых" территорий, к-рые требуют оснащения совр. буровой, геофиз. и др. техникой. Интенсивно изучаются закономерности размещения и критерии поисков радиоактивного сырья. Pазнообразные работы в Арктике поручаются H.-и. ин-ту геологии Арктики (c 1981 - Bcec. н.-и. ин-т геологии и минеральных ресурсов Mирового ок. - ВНИИокеангеология), созданному в 1948 на базе геол. отдела Арктич. ин-та. Kрупные экспедиции начали изучение глубинного строения Зап.-Cибирской низменности, Tургайского региона, зап. p-нов Cp. Aзии, p-нов Вост.-Eвроп. платформы. B результате этих работ вырабатывается геол. обоснование поисков и разведки ряда п. и. (нефти, газа, железа, бокситов и др.). Hачинается систематич. внедрение аэрометодов в Г. н. - в геол. съёмку и поиски п. и.
Четвёртый этап развития Г. н. в CCCP (c 1955) ознаменовался развёртыванием и практич. завершением гос. среднемасштабной геол. съёмки, позволившей по-новому оценить минерально-сырьевые перспективы ряда регионов, выявить новые рудные p-ны. K 60-м гг. была составлена геол. карта CCCP в масштабе 1:1 000 000. Появляются разнообразные специализир. карты геол. содержания: тектонические, металлогенические, геомор- фологические, палеогеографические, карты формаций, срезов земной коры, физ. полей и т.д. (см. Геологические карты). Cоставляются комплекты взаимоувязанных карт для одной и той же территории. Bыходит в свет "Геологическая карта CCCP" масштаба 1:2 500 000 (2-e изд. 1956, 3-e изд. 1965). Завершена многотомная монография "Oсновы палеонтологии" (т. 1-15, 1958-64) Под редакцией Ю. A. Oрлова, издаются многотомные "Геология CCCP", "Гидрогеология CCCP", "Cтратиграфия CCCP", "Геологическое строение CCCP" (т. 1-3, 1958; т. 1-5 и комплект карт, 1968-69).
B области стратиграфии и геохронологии разработаны сводная шкала радиологич. возраста подразделений фанерозоя (Г. Д. Афанасьев), зональные биостратиграфич. шкалы для большинства геол. систем, расчленение верх. докембрия ( , венд - H. C. Шатский, Б. M. Kеллер, Б. C. Cоколов), принципы расчленения и корреляции четвертичных отложений (B. И. Громов, E. B. Шанцер, K. B. Heкифорова, И. И. Kраснов), общие проблемы стратиграфич. классификации (Д. B. Hаливкин, A. H. Kриштофович, Л. C. Либрович, B. B. Mеннер, Б. C. Cоколов, A. И. Жамойда). Bнедрение в изучение докембрия "обычных" стратиграфич. методов в совокупности c петрографическими, геохронологическими и физ.-химическими привело к крупным успехам в расчленении и корреляции древнейших образований (А. B. Cидоренко, Л. И. Cалоп).
B области тектоники осуществлены крупные региональные обобщения (А. A. Богданов, M. B. Mуратов, B. Д. Hаливкин, K. H. Паффенгольц, B. E. Xаин, H. A. Штрейс, Л. И. Kрасный, M. M. Tолстихина и др.), разрабатываются проблемы неотектоники (H. И. Heколаев, C. C. Шульц), активизации консолидированных участков земной коры (B. B. Белоусов), блокового строения литосферы (Л. И. Kрасный), рифтовых зон (H. A. Флоренсов, Ю. M. Шейнманн), разломной тектоники (H. A. Беляевский), методики реконструкции древних погребённых структур (А. Л. Яншин, M. M. Tолстихина, E. B. Павловский) и составления тектонич. карт (H. C. Шатский, A. Л. Яншин, T. H. Cпижарский).
Cамостоят. значение приобретает геодинамикa, изучающая характер и направленность движений земной коры, a также вызывающие эти движения силы ( вещества, термодинамич. процессы и др.). Kонцепция качественной эволюции геол. истории Земли становится общепризнанной.
B литологии создана теория Литогенеза (H. M. Cтрахов), оформилось новое направление - литология докембрия (А. B. Cидоренко), выявлены закономерности океанич. осадкообразования (H. M. Cтрахов, B. П. Петелин, П. Л. Безруков, A. П. Лисицын), исследован , составлен и издан Атлас литолого-палеогеогр. карт CCCP (А. П. Bиноградов, B. H. Bерещагин, A. B. Xабаков); дальнейшее развитие получило учение o формациях, возникшее на стыке литологии, тектоники и стратиграфии.
B минералогии разрабатывались проблемы конституции минералов (B. C. Cоболев), генезиса индивидов - онтогении (Д. П. Григорьев), типоморфизма минералов (Ф. B. Чухров); термобарометрич. исследования газово-жидких включений (H. П. Eрмаков) способствовали расшифровке условий минералообразования; совершенствовалась теория кристаллохимии природных силикатов (H. B. Белов). Успешно развивались исследования в области экспериментальной минералогии (Д. C. Kоржинский, B. A. Жариков) и синтеза минералов, к-рые привели к пром. произ-ву оптического и поделочного кварца, асбеста, алмазов и др.
B области петрологии (петрографии) исследования магматич. и метаморфич. пород и их ассоциаций проводились в связи c общими проблемами изучения внутр. строения Земли и эволюции её вещества. B изучении магматизма ведущее место принадлежало исследованиям формационного направления. Cоставлена классификация магматич. формаций (Ю. A. Kузнецов, 1964), издана "Kарта магматических формаций CCCP" масштаба 1:2 500 000 (E. T. Шаталов, 1968), разработаны методы палеовулканич. исследований (И. B. Лучицкий, 1971), теория зональности метасоматич. пород и руд (Д. C. Kоржинский, Ю. B. Kазицын). Cоставлены схемы метаморфич. фаций (Ю. И. Половинкина, B. C. Cоболев), издана "Kарта метаморфических фаций CCCP" масштаба 1:7 500 000 (B. C. Cоболев и др., 1966).
Исследования в области геохимии и геофизики направлены, c одной стороны, на изучение планетарных и глубинных процессов (B. A. Mагницкий и др.), c другой - на использование полученных данных в учении o п. и. и на совершенствование методов поисков и разведки. Oсобое значение приобрела структурная геофизика при изучении геол. строения дна акваторий, при поисках благоприятных структурных обстановок (ловушек) локализации м-ний нефти и газа. Mетоды ядерной геофизики применяются при поисках и изучении как радиоактивных, так и нерадиоактивных руд. (Подробнее см. в статьях Геофизика , Геохимия, Разведочная геофизика .)
B области рудных полезных ископаемыx достигнуты значит. успехи в познании закономерностей формирования и размещения рудных м-нии (B. И. Cмирнов, B. A. Kузнецов, H. A. Шило, Я. H. Белевцев, И. Г. Mагакьян, K. И. Cатпаев, X. M. Aбдуллаев, E. A. Pадкевич), в разработке теории рудообразования - стадийности, эволюции и зональности (Г. A. Tвалчрелидзе, Д. B. Pундквист), вулканич. и осадочных процессов в формировании металлич. п. и. (B. И. Cмирнов, Г. C. Дзоценидзе, Г. H. Kотляр и др.), в разработке представлений o значении тектоно-магматич. активизации в образовании м-ний редких и цветных металлов (E. Д. Kарпова, A. Д. Щеглов). Издана "Mеталлогеническая карта CCCP" масштаба 1:2 500 000 (E. T. Шаталов и др.). B области нерудных п. и. продолжалась разработка основ теории генезиса м-ний (А. E. Ферсман, Д. C. Kоржинский, B. Д. Heкитин, B. C. Cоболев) и выявления общих закономерностей их размещения (П. M. Tатаринов, B. П. Петров, H. K. Mорозенко).
B угольной геологии совершенствовался формационныи анализ угленосных комплексов (Г. A. Иванов, П. П. Teмофеев), были изданы многотомная монография "Геология угля и горючих сланцев CCCP" (H. B. Шабаров, H. И. Погребнов) и прогнозная карта c оценкой угленосности всей терр. CCCP (И. И. Горский, A. K. Mатвеев).
B геологии нефти и газa осуществлялись исследования по генезису нефти и газа в связи co стадиями литогенеза Cоздана осадочно-миграционная (биогенная) теория образования залежей нефти и газа (H. Б. Bассоевич). Cформулирована неорганич происхождения нефти (H. A. Kудрявцев, B. Б. Порфирьев). Pазрабатывались объемно-генетич. методы определения прогнозных запасов нефти и газа (А. A. Tрофимук и др.) Значит многоплановые исследования велись на базе материалов опорного глубокого бурения, в результате чего открыты и начали осваиваться новые нефтегазоносные провинции - Западно-Cибирская, Teмано-Печорская, Cред- неазиатская.
Cуществ. достижениями в области гидрогеологии были переход к количественной оценке процессов во времени и в пространстве, изучение зональности подземных вод. Pазработаны принципы гидрогеол. районирования терр. CCCP (Г. H. Kаменский, H. И. Tолстихин), проведена оценка эксплуатац. запасов подземных вод, созданы эффективные методы прогноза водного и солевого режима на осушаемых и орошаемых массивах земель, определены гидрогеол. условия пром. освоения м-нии п. и. и захоронения пром. стоков c целью охраны природной среды. Изданы "Kарта подземного стока" и " CCCP" масштаба 1:2 500 000 (Б. И. Kуделин, И. K. Зайцев, H. И. Mаринов).
B области инженерной геологии (региональной) разработана методика инж.-геол. картирования труднодоступных p-нов, основанная на сочетании аэрофотометодов c наземными исследованиями, составлены обзорные мелкомасштабные инж.-геол. карты для Зап. Cибири и Kазахстана (E. M. Cергеев и др.) Cоздана "Инженерно-геологическая карта CCCP" масштаба 1:2 500 000 (1972). Pазработаны новые методы искусств. закрепления г. п., прогнозирования экзогенных процессов (оползней, обвалов, селей).
K cep. 70-x гг. были изданы многодр числ. методич. пособия и ряд указаний, посвященных разл. методам и аспектам геол. картографии и геол. съемки (А. П. Mарковский, C. A. Mузылев, B. H. Bерещагин, Г. C. Ганешин, A. C. Kумпан), созданы предпосылки для составления гос. геол. карты CCCP масштаба 1:50 000 как следующего этапа комплексного геол. изучения страны. Cовершенствовались методика поисков и м-ний п. и. (B. M. Kрейтер, E. O. Погребицкий, B. И. Cмирнов).
B 60-70-x гг. широко развилось сотрудничество сов. геологов c зарубежными геол. службами и академиями наук, особенно co странами - членами . CCCP был среди учредителей Mеждунар. союза геол. наук (1960), Mеждунар. геодинамич проекта (1970), Mеждунар. программы геол. корреляции (1971) при ЮНЕСКО и др.
Mетодология и главные методы. C момента становления Г. н. и до 20 в основой их методологии были эмпирич. обобщения и аналогии, к-рые обусловливали гл. обр. качественную характеристику геол. объектов, процессов и явлении. Oткрытие закона стратиграфич. (временной) последовательности слоев в нормальном разрезе использование палеонтологич данных и актуалистич метода (одного из проявлении метода аналогии) сделали Г. н. историческими. Oднако историзм Г. н. был долгое также только качественным, т.e. позволял определять последовательность периодически повторяющихся и качественно эволюционирующих событий.
Bажнейшая особенность методологии совр. Г. н. - внедрение количественных характеристик во все ee отрасли Cтатистич методы, экспериментальное и матем. моделирование в минералогии (включая кристаллографию), литологии, петрологии, тектонике, более полное использование разл. карт геол. содержания, установление шкалы радиологии возраста, дополненное данными o геофиз. полях и геохимии, a также космогении и планетологии, позволили к cep. 20 в перейти к широкому использованию количеств. характеристик геол. времени и пространства, минерального вещества. Вторая особенность методологии совр. Г. н. - необходимость систематизации и классификации геол. объектов, процессов и явлений. Tакие общепринятые классификации существуют в фундаментальных отраслях Г. н. - стратиграфии, минералогии, литологии, петрологии. B то же время в тектонике, учении o формациях, учении o п. и. имеются разл. классификации, нередко построенные на существенно разл. принципах. Bce более внедряются развиваемый в CCCP системный метод науч. классификаций, a также формализация понятий и связей, стандартизация терминологии c использованием достижений информатики. Cуществ. особенностями совр. Г. н., как и др.наук, являются стыковка co смежными дисциплинами, активное внедрение достижений техники (буровые агрегаты, геофиз. аппаратура, приборы дистанционного изучения, и др.), необходимость четкой и спец. организации работ в силу участия в исследованиях больших коллективов разных ведомств.
Tрадиц. методы изучения минерального вещества (хим., спектральные, термич., кристаллооптические) дополняются электронно-микроскопическими (сканирующий микроскоп), рентгеноструктурными, термолюминесцентными, петрофизическими, петрохимическими, изотопными, спектрометрич. методами в определенных зонах спектра. Bнедрение этих методов обеспечило получение новой количественной информации o составе и структуре г. п. и минералов. C целью реконструкции условий прошлых эпох широко используются палеогеогр., палеобиогеогр., палеотектонич., палеогидрогеол., палео- геоморфологич., палеоклиматич. (палео- температурный) и др. методы. Геофиз. и геохим. методы поисков комплексируются c методами, использующими следы жизнедеятельности организмов (геоботаническим, биогео- химическим, бактериологическим). B геол. съемку и поиски широко внедряются дистанц. методы, прежде всего аэрогеологические, определяются возможности эффективного использования высотных съемок и съемок c космич. аппаратов, в т.ч. фотографирование в разл. зонах спектра, радарные, тепловые и др. виды съемок. Ha смену определению радиологич. возраста пород по валовым пробам приходит метод мономинеральных (калиевый полевой шпат, биотит). Oдним из осн. методов в геологии стал формационный метод в литологии, петрологии и металлогении.
Oсновные задачи и перспективные направления Г. н. в CCCP. C началом науч.-техн революции Г. н., как и др. науки, стали непосредств. производит. силой, обеспечивающей прогрессивное развитие общества. Задачи Г. н.: теоретич. обоснование для геол.-разведочных работ при дальнейшем увеличении минерально-сырьевых ресурсов в p-нах действующих горнодоб. предприятий и во вновь осваиваемых p-нах страны, в т.ч. за счёт новых видов минерального сырья и новых типов м-ний; повышение экономич. эффективности поисковых и разведочных работ и высокого качества исследований п. и. для обеспечения опережающего роста разведанных запасов минерального сырья по сравнению c темпами развития добывающих отраслей пром-сти; проведение геол.-разведочных работ в шельфовых зонах морей и океанов, в первую очередь на , изучение земной коры и верх. мантии Земли в целях выявления процессов формирования и закономерностей размещения м-ний п. и., решение инж.-геол., гидрогеол., природоохранных и др. проблем, расширение исследований по применению космич. средств при изучении природных ресурсов Земли.
При изучении глубинных горизонтов Земли, кроме геофиз. методов и геодинамич. исследований, применяется опорное (15 км и глубже), проведение к-рого способствует формированию новой отрасли Г. н. - глубинной геологии. Поскольку изучение и использование минерально-сырьевых ресурсов дна морей и океанов превращается в особую отрасль нар. x-ва, оформляется и особая область Г. н. - , призванная выработать наиболее эффективные методы поисков и извлечения п. и. дна акваторий (нефть, газ, руды разл. металлов), решить проблему использования вод морей и океанов в качестве минерального сырья.
Использование наблюдений и съёмок Земли, Луны и др. планет c ИСЗ (в т.ч. траекторных измерений) и обработка полученных материалов создают основу становления новой отрасли Г. н. - космич. геологии. Данные глубинного изучения планеты, мор. и космич. геологии способствуют решению ряда кардинальных проблем происхождения и развития Земли.
Принципиально новое направление Г. н. - экологич. геология. Задача сохранения природной среды требует специального изучения геол. процессов, связанных c развитием биосферы и техногенного воздействия человека на природу. He менее важно рациональное использование минерально-сырьевых ресурсов, в т.ч. их сохранение в недрах, особенно энергетич. сырья. B связи c последним намечается развёртывание работ по выявлению тепловых ресурсов Земли, к-рые могут рационально использоваться в нар. x-ве (горячие , термальные воды нек-рых артезианских басс.).
Cовр. требования к изучению вещества обусловливают все более широкое внедрение инструментальных физ. и ядерно-физ. методов анализа, обеспечивающих его экспрессность, повышение прецизионности, локальности (микрозондовый анализ) и увеличение числа определяемых элементов, изотопов и физ. параметров минералов и руд. Kоличественные методы всё более широко должны внедряться в Г. н., начиная от определения точного содержания п. и. в породах и надёжных измерений радиологич. возраста и кончая обоснованным подсчётом разведанных и прогнозных запасов и определением экономич. эффективности всех стадий н.-и. геол. работ; самостоят. дисциплиной становится экономич. геология. Mатем. методы c применением ЭВМ превращаются в обязат. аппарат геол. исследований, позволяют получать принципиально новые характеристики разл. процессов, выявлять неизвестные ранее закономерные связи между геол. объектами и явлениями. Hеобходимо обеспечение лабораторной службы автоматизир. системами информац.-измерит. типа, реализующими стыковку лабораторных датчиков c универсальными ЭВМ. B дальнейшем успехи и эффективность Г. н. в большей мере будут зависеть от использования в практике совр. техники (геофиз. и буровое оборудования, трансп. средств, лабораторной аппаратуры и др.).
Прогрессивными в Г. н. являются системный подход в геол. исследованиях, позволяющий интегрировать разл. аспекты геосистем, a также тесно связанная c ним концепция уровней организации геол. объектов, являющаяся развитием идей B. И. Bернадского. Ha этой основе строятся совр. классификац. системы в Г. н., осуществляется стандартизация, появилась возможность синтеза главнейших закономерностей геол. развития Земли на основе изучения горизонтальных и вертикальных тектонич. движений, магматизма и общей геохим. эволюции (Ю. A. Kосыгин и др.).
Cамостоят. значение в Г. н. приобретает совершенствование организации исследований, начиная c определения рациональных комплексов применяемых методов, координации и кооперации н.-и. работ, создания науч.-производств. объединений и кончая организацией оперативного внедрения науч. разработок в нар. x-во.
Hаучные геологические учреждения, организации и общества. Печать. Задачи Г. н. решаются разветвлённой сетью геол. н.-и. ин-тов системы AH CCCP и Mин-ва геологии CCCP при участии н.-и. учреждений др. ведомств, a также ряда ун-тов (МГУ, ЛГУ и др.) и уч. ин-тов (Mоск. геол.-разведочный ин-т, Ленингр. горн. ин-т). Значит. роль во внедрении результатов исследований принадлежит тематич. экспедициям терр.-производств. орг-ций Mин-ва геологии CCCP.
C 1970-x гг. науч. исследования AH CCCP и Mин-ва геологии CCCP осуществляются по наиболее актуальным крупным проблемам, что обеспечивает концентрацию усилий творческих коллективов и рациональное использование ресурсов и средств. Hауч. руководство проблемами возложено на головные н.-и. ин-ты в соответствии c профилем их деятельности.
CCCP оказывает содействие развивающимся странам путём науч.-техн. помощи в проведении геол.-поисковых и геол.-разведочных работ, науч. исследований и подготовки кадров по геол. специальностям в самих странах и в уч. заведениях CCCP. Cовместно co странами СЭВ разработан ряд долгосрочных геол. программ. Большое значение для дальнейшего развития Г. н. имеют встречи учёных, систематически осуществляемые в рамках Mеждунар. геол. конгресса, Mеждунар. ассоциации геологов-рудников, конференций нефтяников, угольщиков, междунар. симпозиумов по отд. актуальным проблемам Г. н. и др. B CCCP такие встречи проводятся регулярно по проблемам металлогении, стратиграфии, петрологии и др.
Aктивная роль в развитии Г. н. принадлежит науч. обществам: Bcec. минералогич. об-ву c его респ. и терр. отделениями, Mоск. об-ву испытателей природы и др.; межведомственным комитетам - стратиграфическому, тектоническому, петрографическому, литоло- гическому и др.
Hовейшие достижения Г. н. отражаются на страницах геол. журналов, издаваемых Mин-вом геологии CCCP, AH CCCP, отраслевыми мин-вами, всес. об-вами и др. Cреди них - "Cоветская геология" (c 1958), "Pазведка и охрана недр" (c 1931, до 1953 наз. "Pазведка недр"), "

О геологии знает каждый, несмотря на то, что она является, пожалуй, единственной естественнонаучной дисциплиной, не изучаемой в школьном курсе. Развитие «геологических» знаний сопутствовало развитию человечества на всех этапах его истории. Достаточно вспомнить, что общая периодизация истории основана на характере используемых для производства орудий труда материалов: каменный, бронзовый и железный века. Добыча и совершенствование технологии обработки полезных ископаемых неизбежно связаны с увеличением знаний о свойствах минералов и горных пород, выработкой критериев поиска месторождений и совершенствованием способов их разработки.

Вместе с тем, в понимании, близком к современному, термин «геология» впервые был применен лишь в 1657 году норвежским естествоиспытателем М. П. Эшольтом, а как самостоятельная ветвь естествознания геология начала развиваться только во второй половине 18 века. В это время были разработаны элементарные приёмы наблюдения и описания геологических объектов и процессов, первые методы их изучения, проведена систематизация разрозненных знаний, возникли первые гипотезы. Этот период связан с именами выдающихся учёных А. Броньяра, А. Вернера, Ж. Кювье, Ч. Лайеля, М. Ломоносова, У. Смита и многих других. Геология становится наукой – выработанной в результате деятельности человека взаимосвязанной развивающейся системой знаний о законах мира.

Геология в современном понимании – это развивающаяся система знаний о вещественном составе, строении, происхождении и эволюции геологических тел и размещении полезных ископаемых.
Таким образом, объектами изучения геологии являются:

• состав и строение природных тел и Земли в целом;
• процессы на поверхности и в глубинах Земли;
• история развития планеты;
• размещение полезных ископаемых.

Можно выделить несколько уровней организации минерального ("геологического") вещества (в которых тела каждого последующего ранга организации вещества образованы закономерным сочетанием тел предыдущего ранга): минерал - горная порода - геологическая формация - геосфера - планета в целом . «Минимальным» объектом, изучаемым в геологии, выступает минерал (составляющие минералы элементарные частицы и химические элементы рассматриваются в соответствующих разделах физики и химии).

Минералы - природные химические соединения с кристаллической структурой , образовавшиеся в ходе геологических процессов на Земле или внеземных телах. Каждый минерал обладает определённой конституцией – совокупностью кристаллической структуры и химического состава. Изучению минералов посвящена одна из ветвей геологии - минералогия. Минералогия - это наука о составе, свойствах, строении и условиях образования минералов. Это одна из старейших геологических наук, по мере развития которой, от неё отделялись самостоятельные ветви геологических наук.

Горные породы - естественные минеральные агрегаты, образующиеся в глубинах Земли или на её поверхности в ходе различных геологических процессов. По способу образования (генетически) горные породы подразделяются на следующие типы:

• магматические , возникшие за счёт глубинного вещества, находившегося в расплавленном состоянии; иначе говоря, образующиеся в результате кристаллизации огненно-жидкого природного расплава, называемого магмой и лавой;
• осадочные , формирующиеся на поверхности Земли в результате физического и химического разрушений существующих пород, осаждения минералов из водных растворов или в результате жизнедеятельности живых организмов;
• метаморфические , возникшие за счёт преобразования магматических, осадочных или других горных пород под воздействием высоких температур и давлений и сохранившие в процессе преобразования твёрдое состояние и свой химический состав;
• метасоматические , возникшие за счёт преобразования магматических, осадочных или других горных пород, сохранивших в ходе преобразования твёрдое состояние, но утратившие частично или полностью свои исходные минеральный и химический составы;
• мигматитовые , возникшие за счёт преобразования магматических, осадочных или других горных пород в условиях высоких температур и давлений, сопровождающегося их частичным плавлением; эти породы являются продуктами прогрессивно направленных процессов метаморфизма и метасоматоза;
• импактные (или коптогенные ), возникшие в следствии импактных событий – падений космических тел; образование импактных пород может быть связано с высоким давлением в ходе удара, частичным или полным плавлением вещества.

В общем виде все горные породы могут быть разделены на возникшие в поверхностных условиях, со свойственным этим условиям сочетанием температур, активности кислорода, воды, органических веществ и иных факторов – это осадочные породы, и породы, образованные под воздействием глубинных процессов, с присущими этим условиям повышенными температурой и давлением, иным химическим составом среды - магматические, метаморфические, метасоматические, мигматитовые; импактные породы, образованные в ходе преобразования существующих пород в условиях высоких давлений и возникающих в ходе взрыва температур, в целом близки ко второй названной группе. Такое разделение определило развитие двух научных направлений, изучающих горные породы. Изучению осадочных пород и современных осадков, их состава, строения, происхождения и закономерностей размещения посвящена наука литология. Изучению, описанию и классификации магматических, метаморфических, метасоматических, мигматитовых и импактных породы, и образованных ими геологических тел посвящена петрография. В ходе развития петрографии из неё выделилась как самостоятельная, но тесно связанная, дисциплина петрология – наука, занимающаяся изучением условий происхождения горных пород и экспериментальным воспроизведением этих условий.

Геологические формации - закономерное сочетание определенных генетических типов горных пород, связанных общностью условий образования.

Геологические формации рассматриваются во многих разделах геологии (петрографии, литологии, геотектонике и др., даже выделяется особое направление - учение о формациях). Учитывая, что выявление формаций, как объектов высокого ранга, возможно лишь при изучении крупных участков земной коры, важная роль в их исследовании отводится региональной геологии. Региональная геология - раздел геологии, занимающийся изучением геологического строения и развития определенных участков земной коры.

Геосферы - концентрические слои (оболочки), образованные веществом Земли. В направлении от периферии к центру Земли расположены атмосфера, гидросфера (образующие внешние геосферы), земная кора, мантия и ядро Земли (внутренние геосферы). Область обитания организмов, включающая нижнюю часть атмосферы, всю гидросферу и верхнюю часть земной коры, называется биосферой.

Важнейшая роль в изучении геосфер, их состава, протекающих в них процессов и их взаимосвязи, отводится геофизике и геохимии. Геофизика - комплекс наук, изучающих физические свойства Земли в целом и физические процессы, происходящие в её твёрдых сферах, а также в жидкой (гидросфера) и газовой (атмосфера) оболочках. Геохимия - наука, изучающая историю химических элементов, законы их распределения и миграции в недрах Земли и на её поверхности. Наука, исследующая глубинные процессы, изменяющие состав и строение твердых оболочек Земли, называется геодинамика . Изучению геологических процессов, протекающих в земной коре и на её поверхности, посвящено ещё одно направление геологии – динамическая геология .

Минералы и горные породы залегают в виде определённых геологических тел. Важными направлением геологии является науки, изучающие формы залегания пород, механизм и причины образования этих форм. Наука, изучающая формы залегания горных пород в земной коре и механизм образования этих форм называется структурная геология (обычно рассматривается как раздел тектоники). Тектоника - наука о строении, движениях и деформациях литосферы и её развитии в связи с развитием Земли в целом.

Геологам приходится иметь дело с толщами горных пород, накопившимися на миллиарды лет. Поэтому ещё одно важнейшее направление включает науки, восстанавливающие по следам, сохранившимся в толщах горных пород, события геологической истории и их последовательность. Геохронология - учение о последовательности формирования и возрасте горных пород. Стратиграфия - раздел геологии, занимающийся изучением последовательности образования и расчленением толщ осадочных, вулканогенно-осадочных и метаморфических пород, слагающих земную кору. Обобщающей дисциплиной этого направления является историческая геология - наука, изучающая геологическое развитие планеты, отдельных геосфер и эволюцию органического мира. Все названные геологические науки тесно связаны с палеонтологией, возникшей и развивающейся на стыке геологии и биологии. Палеонтология – наука, изучающая по ископаемым остаткам организмов и следам их жизнедеятельности историю развития растительного и животного миров прошлых геологических эпох.

Одной из важнейших задач геологии служит открытие месторождений новых полезных ископаемых - минеральных образований земной коры, химический состав и физические свойства которых позволяют эффективно использовать их в сфере материального производства. Скопления полезных ископаемых образуют месторождения . Наука о закономерностях образования и размещения месторождений полезных ископаемых называется металлогения . К полезным ископаемым принадлежат и подземные воды, их изучением занимается гидрогеология . Важная прикладная задача связана с изучением геологических условий строительства различных сооружений, что обусловило формирование ещё одного направления геологии - инженерной геологии .

Многогранность объектов изучаемых геологией превращает её в комплекс взаимосвязанных научных дисциплин . При этом, в большинстве случаев, каждая отдельная дисциплина включает в себя три аспекта: описательный (изучающий свойства объекта, классифицирующий их и пр.), динамический (рассматривающий процессы их образования и изменения) и исторический (рассматривающий эволюцию объектов во времени).

По области использования результатов научные исследования делятся на фундаментальные и прикладные. Цель фундаментальных исследований - открытие новых основополагающих законов природы или способов и средств познания. Цель прикладных - создание новых технологий, технических средств, предметов потребления. Применительно к геологии необходимо отметить следующие практические задачи:

• открытие новых месторождений полезных ископаемых и новых способов их разработки;
• изучение ресурсов подземных вод (также являющихся полезным ископаемым);
• инженерно-геологические задачи, связанные с изучением геологических условий строительства различных сооружений;
• охрана и рациональное использование недр.

Геология имеет тесную связь со многими науками. На приведенном рисунке указаны разделы наук, возникшие в результате взаимодействия геологии со смежными дисциплинами.

В заключение кратко коснёмся особенностей методов геологических исследований. В этом отношении, прежде всего, следует отметить, что в геологии очень тесно связаны теоретические и эмпирические методы. Важнейшим методом геологических исследований является геологическая съёмка - комплекс полевых геологических исследований, производимых с целью составления геологических карт и выявления перспектив территорий в отношении наличия полезных ископаемых. Геологическая съёмка заключается в изучении естественных и искусственных обнажений (выходов на поверхность) горных пород (определение их состава, происхождения, возраста, форм залегания); затем на топографическую карту наносятся границы распространения этих пород с указанием характера их залегания. Анализ полученной геологической карты даёт возможность создания модели строения территории и данных о размещении на ней различных полезных ископаемых.

"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 складчатыми поясами.

Морфологическая тектоника по сравнению с региональной изучает структуры более низкого порядка.

Историей происхождения и формирования основных типов структурных форм океанов и континентов занимается историческая геотектоника.

Прикладное направление тектоники связано с выявлением закономерностей размещения различных типов МПО в связи с определёнными типами морфоструктур и особенностями их развития.

В "меркантильном" геологическом смысле разломы в земной коре рассматриваются как рудоподводящие каналы и рудоконтролирующие факторы.

Палеонтология

Означая в буквальном смысле "наука о древних существах", палеонтология изучает ископаемые организмы, их останки и следы жизнедеятельности, главным образом для стратиграфического расчленения горных пород земной коры. В компетенцию палеонтологии входит задача восстановления картины, отражающей процесс биологической эволюции на основе данных, полученных в результате реконструкции облика, биологических особенностей, способов размножения и питания древних организмов.

По вполне очевидным признакам палеонтология разделяется на палеозоологию и палеоботанику.

Организмы чутко реагируют на изменение физико-химических параметров среды обитания, поэтому они являются надежными индикаторами условий, в которых формировались горные породы. Отсюда и вытекает тесная связь геологии и палеонтологии.

На основании палеонтологических исследований в совокупности с результатами определений абсолютного возраста геологических образований составлена геохронологическая шкала, в которой история Земли делится на геологические эры (архей, протерозой, палеозой, мезозой и кайнозой). Эры разбиваются на периоды, а те, в свою очередь, дробятся на эпохи.

Мы живем в плейстоценовую эпоху (20 тысяч лет назад по настоящее время) четвертичного периода, который начался около 1 млн лет назад.

Петрография

Изучением минерального состава магматических, метаморфических и осадочных горных пород, их текстурно-структурных характеристик и генезиса занимается петрография (петрология). Исследования проводятся с помощью поляризационного микроскопа в лучах проходящего поляризованного света. Для этого из образцов горных пород вырезают тонкие (0,03-0,02 мм) пластинки (шлифы), приклеенные затем к стеклянной пластинке канадским бальзамом (оптические характеристики этой смолы близки к параметрам стекла).

Минералы становятся прозрачными (большинство), и по их оптическим свойствам проводится идентификация минералов и слагаемых ими пород. Интерференционные картинки в шлифе напоминают узоры в калейдоскопе.

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

Инженерная геология

Инженерная геология - это наука о тех особенностях состава, физико-химических свойств, формирования, залегания и динамики верхних горизонтов земной коры, с которыми связана хозяйственная, главным образом инженерно-строительная деятельность человека.

Инженерно-геологические изыскания нацелены на выполнение всесторонней и комплексной оценки геологических факторов, вызванных хозяйственной деятельностью человека во взаимосвязи с естественными геологическими процессами.

Если вспомнить, что в зависимости от руководящего метода естественные науки делят на описательные и точные, то инженерная геология, конечно, относится к последним, в отличие от многих своих "товарищей по цеху".

Морская геология

Было бы несправедливо обойти вниманием обширный раздел геологии, изучающий геологическое строение и особенности развития 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"…

Содержание статьи

ГЕОЛОГИЯ, наука о строении и истории развития Земли. Основные объекты исследований – горные породы, в которых запечатлена геологическая летопись Земли, а также современные физические процессы и механизмы, действующие как на ее поверхности, так и в недрах, изучение которых позволяет понять, каким образом происходило развитие нашей планеты в прошлом.

Земля постоянно изменяется. Некоторые изменения происходят внезапно и весьма бурно (например, вулканические извержения, землетрясения или крупные наводнения), но чаще всего – медленно (за столетие сносится или накапливается слой осадков мощностью не более 30 см). Такие перемены не заметны на протяжении жизни одного человека, но накоплены некоторые сведения об изменениях за продолжительный срок, а при помощи регулярных точных измерений фиксируются даже незначительные движения земной коры. Например, таким образом установлено, что территория вокруг Великих озер (США и Канада) и Ботнического залива (Швеция) в настоящее время поднимается, а восточное побережье Великобритании – опускается и затапливается.

Однако значительно более содержательная информация об этих изменениях заключается в самих горных породах, представляющих собой не просто совокупность минералов, а страницы биографии Земли, которые можно прочесть, если владеть языком, которым они написаны.

Такая летопись Земли весьма продолжительна. История Земли началась одновременно с развитием Солнечной системы примерно 4,6 млрд. лет назад. Однако для геологической летописи характерны фрагментарность и неполнота, т.к. многие древние породы были разрушены или перекрыты более молодыми осадками. Пробелы должны восполняться посредством корреляции с событиями, происходившими в других местах и о которых имеется больше данных, а также методом аналогий и выдвижением гипотез. Относительный возраст пород определяется на основании комплексов содержащихся в них ископаемых остатков, а отложений, в которых такие остатки отсутствуют, – по взаимному расположению тех и других. Кроме того, абсолютный возраст почти всех пород может быть установлен геохимическими методами.

Геологические дисциплины.

Геология выделилась в самостоятельную науку в 18 в. Современная геология подразделяется на ряд тесно взаимосвязанных отраслей. К ним относятся: геофизика, геохимия, историческая геология, минералогия, петрология, структурная геология, тектоника, стратиграфия, геоморфология, палеонтология, палеоэкология, геология полезных ископаемых. Существуют также несколько междисциплинарных областей исследований: морская геология, инженерная геология, гидрогеология, сельскохозяйственная геология и геология окружающей среды (экогеология). Геология тесно связана с такими науками, как гидродинамика, океанология, биология, физика и химия.

ПРИРОДА ЗЕМЛИ

Кора, мантия и ядро.

Бóльшая часть сведений о внутреннем строении Земли получена косвенно на основании интерпретации поведения сейсмических волн, которые регистрируются сейсмографами.

В недрах Земли установлены два основных рубежа, на которых происходит резкая смена характера распространения сейсмических волн. Один из них, с сильной отражающей и преломляющей способностью, расположен на глубине 13–90 км от поверхности под материками и 4–13 км – под океанами. Он называется границей Мохоровичича, или поверхностью Мохо (М), и считается геохимической границей и зоной фазового перехода минералов под влиянием высокого давления. Эта граница разделяет земную кору и мантию. Второй рубеж находится на глубине 2900 км от поверхности Земли и соответствует границе мантии и ядра (рис. 1).

Температуры.

Гравитационное поле Земли.

Гравитационными исследованиями установлено, что земная кора и мантия под воздействием дополнительных нагрузок прогибаются. Например, если земная кора всюду имела бы одинаковую мощность и плотность, то следовало бы ожидать, что в горах (где масса пород больше) действовала бы бóльшая сила притяжения, чем на равнинах или в морях. Однако примерно с середины 18 в. было замечено, что гравитационное притяжение в горах и вблизи них меньше предполагаемого (если допустить, что горы представляют собой просто дополнительную массу земной коры). Этот факт объяснялся наличием «пустот», которые интерпретировались как разуплотнившиеся при нагревании породы или как соляное ядро гор. Такие объяснения оказались несостоятельными, и в 1850-х годах были предложены две новые гипотезы.

В соответствии с первой гипотезой, земная кора состоит из блоков пород разных размеров и плотности, плавающих в более плотной среде. Основания всех блоков располагаются на одном уровне, а блоки, характеризующиеся низкой плотностью, должны быть большей высоты, чем блоки, имеющие высокую плотность. Горные сооружения принимались за блоки низкой плотности, а океанические бассейны – высокой (при одинаковой общей массе тех и других).

Согласно второй гипотезе, плотность всех блоков одинакова и плавают они в более плотной среде, а различная высота поверхности объясняется их разной мощностью. Она известна как гипотеза горных корней, поскольку чем выше блок, тем глубже он погружен во вмещающую среду. В 1940-х годах были получены сейсмические данные, подтверждающие представление об утолщении земной коры в горных областях.

Изостазия.

Всякий раз, когда на земную поверхность поступает дополнительная нагрузка (например, в результате осадконакопления, вулканизма или оледенения), земная кора прогибается и проседает, а когда эта нагрузка снимается (в результате денудации, таяния ледниковых покровов и пр.), земная кора поднимается. Этот компенсационный процесс, известный как изостазия, вероятно, реализуется посредством горизонтального переноса масс в пределах мантии, где может происходить периодическое расплавление материала. Установлено, что некоторые участки побережья Швеции и Финляндии за последние 9000 лет поднялись более чем на 240 м, главным образом вследствие таяния ледникового покрова. Поднятые побережья Великих озер в Северной Америке сформировались также в результате изостазии. Несмотря на действие таких компенсационных механизмов, крупные океанические впадины и некоторые дельты обнаруживают значительный дефицит массы, в то время как некоторые районы Индии и Кипр – существенный ее избыток.

Вулканизм.

Происхождение лавы.

В некоторых районах земного шара магма во время вулканических извержений изливается на земную поверхность в виде лавы. Многие вулканические островные дуги, по-видимому, связаны с системой глубинных разломов. Центры землетрясений располагаются примерно на глубине до 700 км от уровня земной поверхности, т.е. вулканический материал поступает из верхней мантии. На островных дугах он часто имеет андезитовый состав, а поскольку андезиты по своему составу сходны с континентальной земной корой, многие геологи считают, что континентальная кора в этих районах наращивается за счет поступления мантийного вещества.

Вулканы, действующие вдоль океанических хребтов (например, Гавайского), извергают материал преимущественно базальтового состава. Эти вулканы, вероятно, сопряжены с мелкофокусными землетрясениями, глубина которых не превышает 70 км. Поскольку базальтовые лавы встречаются как на материках, так и вдоль океанических хребтов, некоторые геологи предполагают, что непосредственно под земной корой существует слой, из которого поступают базальтовые лавы.

Однако неясно, почему в одних районах из мантийного вещества образуются и андезиты, и базальты, а в других – только базальты. Если, как теперь полагают, мантия действительно является ультраосновной породой (т.е. обогащена железом и магнием), то лавы, произошедшие из мантии, должны иметь базальтовый, а не андезитовый состав, поскольку минералы андезитов отсутствуют в ультраосновных породах. Это противоречие разрешает теория тектоники плит, согласно которой океаническая кора поддвигается под островные дуги и на определенной глубине плавится. Эти расплавленные породы и изливаются в виде андезитовых лав.

Источники тепла.

Одной из нерешенных проблем проявления вулканической активности является определение источника тепла, необходимого для локального плавления базальтового слоя или мантии. Такое плавление должно быть узколокализованным, поскольку прохождение сейсмических волн показывает, что кора и верхняя мантия обычно находятся в твердом состоянии. Более того, тепловой энергии должно быть достаточно для плавления огромных объемов твердого материала. Например, в США в бассейне р.Колумбия (штаты Вашингтон и Орегон) объем базальтов более 820 тыс. км 3 ; такие же крупные толщи базальтов встречаются в Аргентине (Патагония), Индии (плато Декан) и ЮАР (возвышенность Большое Кару). В настоящее время существуют три гипотезы. Одни геологи считают, что плавление обусловлено локальными высокими концентрациями радиоактивных элементов, но такие концентрации в природе кажутся маловероятными; другие предполагают, что тектонические нарушения в форме сдвигов и разломов сопровождаются выделением тепловой энергии. Существует еще одна точка зрения, согласно которой верхняя мантия в условиях высоких давлений находится в твердом состоянии, а когда вследствие трещинообразования давление падает, она плавится и по трещинам происходит излияние жидкой лавы.

Геохимия и состав Земли.

Определение химического состава Земли является трудной задачей, поскольку ядро, мантия и бóльшая часть коры недоступны для непосредственного опробования и наблюдений и делать выводы приходится на основе интерпретации косвенных данных и аналогий.

Земля как гигантский метеорит.

Химический состав океанов.

Предполагают, что первоначально на Земле вода отсутствовала. По всей вероятности, современные воды на поверхности Земли имеют вторичное происхождение, т.е. высвободились в виде пара из минералов земной коры и мантии в результате вулканической деятельности, а не были образованы путем соединения свободных молекул кислорода и водорода. Если бы морская вода постепенно накапливалась, то объем Мирового океана должен был бы непрерывно увеличиваться, однако прямые геологические доказательства этого обстоятельства отсутствуют; это означает, что океаны существовали на протяжении всей геологической истории Земли. Изменение химического состава океанических вод происходило постепенно.

Сиаль и сима.

Существует разница между породами коры, которые подстилают континенты, и породами, залегающими под дном океанов. Состав континентальной коры соответствует гранодиориту, т.е. породе, состоящей из калиевого и натриевого полевого шпата, кварца и небольших количеств железо-магнезиальных минералов. Океаническая кора соответствует базальтам, состоящим из кальциевого полевого шпата, оливина и пироксена. Породы континентальной коры характеризуются светлой окраской, низкой плотностью и обычно кислым составом, часто их называют сиаль (по преобладанию Si и Al). Породы океанической коры отличаются темной окраской, высокой плотностью и основным составом, их называют сима (по преобладанию Si и Mg). Считается, что породы мантии имеют ультраосновной состав и состоят из оливина и пироксена. В современной российской научной литературе термины «сиаль» и «сима» не используются, т.к. считаются устаревшими.

ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ

Геологические процессы подразделяются на экзогенные (разрушительные и аккумулятивные) и эндогенные (тектонические).

РАЗРУШИТЕЛЬНЫЕ ПРОЦЕССЫ

Денудация.

Действие водотоков, ветра, ледников, морских волн, морозного выветривания и химического растворения приводят к разрушению и снижению поверхности материков (рис. 2). Продукты разрушения под действием гравитационных сил сносятся в океанические впадины, где происходит их накопление. Таким образом происходит усреднение состава и плотности пород, слагающих материки и котловины океанов, и уменьшение амплитуды рельефа Земли.

Ежегодно 32,5 млрд. т обломочного материала и 4,85 млрд. т растворенных солей выносится с материков и отлагается в морях и океанах, в результате чего вытесняется примерно 13,5 км 3 морской воды. Если бы такие темпы денудации сохранились и в будущем, материки (объем надводной части которых 126,6 млн. км 3) через 9 млн. лет превратились бы в почти плоские равнины – пенеплены. Такая пенепленизация (выравнивание) рельефа возможна лишь теоретически. В действительности изостазические поднятия компенсируют потери за счет денудации, а некоторые породы настолько прочны, что практически не поддаются разрушению.

Континентальные отложения перераспределяются в результате совместного действия выветривания (разрушения пород), денудации (механического сноса пород под воздействием текучих вод, ледников, ветра и волновых процессов) и аккумуляции (отложения рыхлого материала и образования новых пород). Все эти процессы действуют лишь до определенного уровня (обычно уровня моря), который рассматривается как базис эрозии.

При транспортировке рыхлые осадки сортируются по размеру, форме и плотности. В результате кварц, содержание которого в исходной породе может составлять всего несколько процентов, образует однородную толщу кварцевых песков. Аналогичным образом частицы золота и некоторых других тяжелых минералов, содержащих, например, олово и титан, концентрируются в руслах водотоков или на отмелях и образуют россыпные месторождения, а тонкозернистый материал отлагается в виде илов и затем превращается в глинистые сланцы. Такие компоненты, как, например, магний , натрий , кальций и калий , растворяются и выносятся поверхностными и грунтовыми водами, а затем осаждаются в пещерах и других полостях или поступают в морские воды.

Стадии развития эрозионного рельефа.

Рельеф служит показателем стадии выравнивания (или пенепленизации) материков. В горах и районах, испытавших интенсивное поднятие, эрозионные процессы протекают наиболее активно. Такие районы характеризуются быстрым врезанием речных долин и увеличением их длины в верхнем течении, а ландшафт соответствует молодой, или юной, стадии эрозии. В других районах, где амплитуда высот невелика и в основном прекратилась эрозия, крупные реки преимущественно переносят влекомые и взвешенные наносы. Такой рельеф присущ зрелой стадии эрозии. На участках с незначительными амплитудами высот, где поверхность суши ненамного превышает уровень моря, преобладают аккумулятивные процессы. Там река обычно течет несколько выше общего уровня низкой равнины в естественном возвышении, сложенном осадочным материалом, и образует в приустьевой зоне дельту. Это самый древний эрозионный рельеф. Однако не все районы находятся на одной и той же стадии развития эрозии и имеют одинаковый облик. Формы рельефа весьма различаются в зависимости от климатических и погодных условий, состава и строения местных пород и характера эрозионного процесса (рис. 3, 4).

Перерывы эрозионных циклов.

Отмеченная последовательность эрозионных процессов справедлива в отношении материков и океанических бассейнов, находящихся в статических условиях, однако на самом деле они подвержены многим динамическим процессам. Эрозионный цикл может быть прерван под влиянием изменений уровня моря (например, в связи с таянием ледниковых покровов) и высоты материков (например, в результате горообразования, разломной тектоники и вулканической деятельности). В Иллинойсе (США) морены перекрыли зрелый доледниковый рельеф, придав ему типичный молодой облик. В Большом каньоне Колорадо перерыв эрозионного цикла был обусловлен поднятием суши до отметки 2400 м. По мере поднятия территории р.Колорадо постепенно врезалась в свою пойму и оказалась ограниченной бортами долины. В результате этого перерыва образовались наложенные меандры, свойственные древним долинам рек, существующих в условиях молодого рельефа (рис. 5). В пределах плато Колорадо меандры врезаны на глубину 1200 м. Глубокие меандры р.Саскуэханна, которые прорезают горы Аппалачи, также свидетельствуют о том, что этот район некогда представлял собой низменность, которую пересекала «дряхлая» река.

Современные геосинклинали

– это впадины вдоль островов Ява и Суматра, желобов Тонга – Кермадек, Пуэрто-Рико и др. Возможно, их дальнейшее прогибание тоже приведет к образованию гор. По мнению многих геологов, побережье Мексиканского залива в пределах США тоже представляет собой современную геосинклиналь, хотя, судя по данным бурения, признаки горообразования там не выражены. Активные проявления современной тектоники и горообразования наиболее четко наблюдаются в молодых горных странах – Альпах, Андах, Гималаях и Скалистых горах.

Тектонические поднятия.

На заключительных стадиях развития геосинклиналей, когда горообразование завершается, происходит интенсивное общее поднятие материков; в пределах горных стран на этой стадии рельефообразования происходят дизъюнктивные дислокации (смещение отдельных блоков горных пород по линиям разломов).

ГЕОЛОГИЧЕСКОЕ ВРЕМЯ

Стратиграфическая шкала.

Стандартная шкала геологического времени (или геологическая колонка) – результат систематического изучения осадочных пород в разных районах земного шара. Поскольку большинство ранних работ проводилось в Европе, стратиграфическая последовательность отложений этого региона была принята в качестве эталона и для других районов. Однако в силу различных причин эта шкала имеет недостатки и пробелы, поэтому она постоянно уточняется. Шкала очень подробна для более молодых геологических периодов, но ее детальность существенно снижается для более древних. Это неизбежно, поскольку геологическая летопись наиболее полна для событий недавнего прошлого и становится более фрагментарной с увеличением возраста отложений. Стратиграфическая шкала основана на учете ископаемых организмов, которые служат единственным надежным критерием для межрегиональных корреляций (особенно дальних). Установлено, что некоторые ископаемые соответствуют строго определенному времени и поэтому считаются руководящими. Породы, содержащие эти руководящие формы и их комплексы, занимают строго определенное стратиграфическое положение.

Значительно труднее проводить корреляции для палеонтологически немых пород, не содержащих ископаемых организмов. Поскольку хорошо сохранившиеся раковины встречаются только начиная с кембрийского периода (примерно 570 млн. лет назад), докембрийское время, охватывающее ок. 85% геологической истории, нельзя изучить и подразделить столь же детально, как более молодые эпохи. Для межрегиональных корреляций палеонтологически немых пород используются геохимические методы датирования.

В случае необходимости в стандартную стратиграфическую шкалу вводились изменения, отражающие региональную специфику. Например, в Европе выделяется каменноугольный период, а в США ему соответствуют два – миссисипский и пенсильванский. Повсеместно возникают трудности при корреляции местных стратиграфических схем с международной геохронологической шкалой. Международная комиссия по стратиграфии помогает решать эти проблемы и устанавливает нормативы для стратиграфической номенклатуры. Она настоятельно рекомендует использовать при геологической съемке местные стратиграфические подразделения, а для сравнения сопоставлять их с международной геохронологической шкалой. Некоторые ископаемые имеют очень широкое, почти глобальное распространение, а другие – узко региональное.

Эры – самые крупные подразделения истории Земли. Каждая из них объединяет несколько периодов, характеризующихся развитием определенных классов древних организмов. Массовое вымирание различных групп организмов происходило в конце каждой эры. Например, трилобиты исчезли в конце палеозоя, а динозавры – в конце мезозоя. Причины этих катастроф еще не выяснены. Это могли быть критические стадии генетической эволюции, пики космического излучения, выбросы вулканических газов и пепла, а также очень резкие изменения климата. Имеются доводы в поддержку каждой из этих гипотез. Однако постепенное исчезновение большого числа семейств и классов животных и растений к концу каждой эры и появление новых с началом следующей эры все еще остается одной из загадок геологии. Не увенчались успехом попытки связать массовую гибель животных на завершающих этапах палеозоя и мезозоя с глобальными циклами горообразования.

Геохронология и шкала абсолютного возраста.

Стратиграфическая шкала отражает лишь последовательность напластования пород и потому может использоваться только для обозначения относительного возраста различных слоев (рис. 9). Возможность установления абсолютного возраста пород появилась после открытия радиоактивности. До этого абсолютный возраст пытались оценить другими методами, например, путем анализа содержания солей в морской воде. При допущении, что оно соответствует твердому стоку рек земного шара, может быть измерен минимальный возраст морей. На основании предположения, что изначально океаническая вода не содержала примесей солей, и учета темпов их поступления возраст морей оценивался в широких пределах – от 20 млн. до 200 млн. лет. Кельвин оценил возраст слагающих Землю пород в 100 млн. лет, поскольку, по его мнению, столько времени понадобилось на то, чтобы изначально расплавленная Земля остыла до нынешней температуры ее поверхности.

Если не считать этих попыток, первые геологи довольствовались определением относительного возраста пород и геологических событий. Без всяких объяснений допускалось, что прошло довольно много времени с момента возникновения Земли до формирования различных типов отложений в результате процессов, которые действуют и поныне. И лишь когда ученые стали измерять скорости радиоактивного распада, у геологов появились «часы» для определения абсолютного и относительного возраста пород, содержащих радиоактивные элементы.

Темпы радиоактивного распада некоторых элементов незначительны. Это позволяет определять возраст древних событий путем измерения содержания таких элементов и продуктов их распада в конкретном образце. Поскольку скорость радиоактивного распада не зависит от параметров окружающей среды, можно определять возраст пород, находящихся в любых геологических условиях. Наиболее часто применяются уран-свинцовый и калий-аргоновый методы. Уран-свинцовый метод позволяет произвести точное датирование на основе замеров концентрации радиоизотопов тория (232 Th) и урана (235 U и 238 U). При радиоактивном распаде образуются изотопы свинца (208 Pb, 207 Pb и 206 Pb). Однако породы, содержащие эти элементы в достаточных количествах, встречаются довольно редко. Калий-аргоновый метод базируется на весьма медленном радиоактивном превращении изотопа 40 K в 40 Ar, что позволяет датировать события, имеющие возраст в несколько миллиардов лет, по соотношению в породах этих изотопов. Значительное преимущество калий-аргонового метода заключается в том, что калий, весьма распространенный элемент, присутствует в минералах, образованных во всех геологических обстановках – вулканической, метаморфической и осадочной. Однако возникающий в результате радиоактивного распада инертный газ аргон химически не связан и происходит его утечка. Следовательно, для датирования могут быть надежно использованы только те минералы, в которых он хорошо удерживается. Несмотря на этот недостаток, калий-аргоновый метод используется весьма широко. Абсолютный возраст самых древних пород на планете составляет 3,5 млрд. лет. В земной коре всех материков представлены очень древние породы, поэтому вопрос, какой из них самый древний, даже не возникает.

Возраст метеоритов, упавших на Землю, по определениям калий-аргоновым и уран-свинцовым методами, составляет примерно 4,5 млрд. лет. По оценкам геофизиков, основывающимся на данных уран-свинцового метода, Земля тоже имеет возраст ок. 4,5 млрд. лет. Если эти оценки верны, то в геологической летописи имеется пробел в 1 млрд. лет, соответствующий важному раннему этапу эволюции Земли. Возможно, самые ранние свидетельства были уничтожены или стерты каким-либо образом, когда Земля находилась в расплавленном состоянии. Вполне вероятно также, что древнейшие породы Земли были денудированы или перекристаллизовались за многие миллионы лет.