Геология

Наука
Геология
Тема	Науки о Земле
Предмет изучения	Земля и планеты
Период зарождения	XIX век
Основные направления	науки геологического цикла
Значительные учёные	Р.И. Мэрчисон, Ч. Лайель и многие другие

Геоло́гия (от др.-греч. γῆ «Земля» + λόγος «учение, наука») — совокупность наук о строении Земли, её происхождении и развитии, основанных на изучении геологических процессов, вещественного состава, структуры земной коры и литосферы всеми доступными методами с привлечением данных других наук и дисциплин.

История

В ис­то­рии геологии вы­де­ля­ют два круп­ней­ших эта­па — до­на­уч­ный, ко­то­рый ох­ва­ты­ва­ет ши­ро­кий хро­но­ло­гический диа­па­зон от на­ча­ла раз­ви­тия ци­ви­ли­за­ции до середины XVIII века, и на­учный этап ста­нов­ле­ния и раз­ви­тия геологии, на­чав­ший­ся в XIX веке. В период становления человеческой цивилизации (с древнейших времен до V века до н. э.) накапливаются эмпирические знания о камнях, рудах, солях и подземных водах. В античный период (V века до н. э.—V век н. э.) происходит зарождение представлений о минералах, горных породах и о геологических процессах в рамках натурфилософии. Аристотель внёс в науку некоторые минералогические сведения: составил первую классификацию ископаемых, разделив их на руды, камни и земли. Плиний Старший, кроме землетрясений, выделял медленные вертикальные движения земли. Страбон высказывал идею о вулканическом происхождении острова Сицилия. Именно в период античности были созданы две основные гипотезы формирования Земли. Это плутонизм и нептунизм..

Ибн-Сина (или Авиценна) объяснял изменение земной поверхности воздействием внутренних сил Земли (под ними учёный подразумевал ветер, дующий в подземных пустотах), благодаря которым земная поверхность поднимается, образуя возвышенность, и внешними (метеорологические, гидросферные и др.) воздействиями, разрушающие участки поверхности планеты.

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

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

В период Возрождения путешествия Колумба, Магеллана, Васко да Гама способствовали накоплению большого материала о всей поверхности Земли. Так, во время кругосветного путешествия Магеллана было окончательно доказано, что наша планета имеет шарообразную форму.

Бируни описал более 100 минералов и назвал их месторождения. Он также научился определять удельный вес минералов, сделав это почти на 700 лет раньше европейцев. Леонардо да Винчи указывал на связь типов отложений с условиями их накопления, на связь организмов со средой их обитания.

Агрикола в 1533 году начал работу над трудом «О горном деле и металлургии» (De remetallica), наиболее известном из его сочинений, которое было опубликовано после смерти автора, в 1556 году. Агрикола написал ещё 10 книг, посвящённых геологии, горному делу и металлургии.

Леонардо да Винчи тоже внёс в науку некоторые геологические сведения. Например, он высказал идею о том, что горные породы могут располагаться пластами, залегающими горизонтально, или в виде складок. Также Леонардо считал находки древних вымерших организмов действительно их останками, а не игрой природы, в противоположность ученым схоластического периода. Датчанин Нильс Стено основал стратиграфию и открыл первый закон кристаллографии о постоянстве углов кристаллов, сделал первое научное обобщение-сводку по земному магнетизму.

Огромное влияние на развитие науки оказал Михаил Васильевич Ломоносов. В трудах «Слово о рождении металла от трясения Земли» (1757 г.), «Первые основания металлургии или рудных дел» (1763) он указал на то, что полезные ископаемые образуются как счёт внутренней, так и внешней энергии Земли, выделял горные породы, соли, горючие ископаемые (уголь и нефть) и руды, объяснил, что уголь — результат углефикации торфа, нефть — результат перегонки растительной органики подземной теплотой.

В 1773 году Санкт-Петербурге открывается горное училище (с 1834 года — Институт корпуса горных инженеров, в настоящее время горный университет).

К началу XIX века геология сформировалась как наука. Следующий этап её развития — научный, пополнил знания людей о Земле новейшими сведениями. Леопольд фон Бух выдвинул первую тектоническую гипотезу. В ней учёный рассматривал вулканизм, как ведущий процесс, формирующий горы. Гипотеза была подтверждена исследованиями Александра Гумбольдта. Чарльз Лайель в своём труде «Основы геологии…» (1830—1833 гг.) писал, что органический мир развивался на Земле последовательно и постоянно. Итогами периода стало создание первых геологических обществ, национальных геологических служб в России, Англии, Франции. Геология стала самостоятельной дисциплиной естествознания. Появилась новая профессия — геолог.

В первой половине XX века гипотеза Альфреда Вегенера, что земная кора состоит из целостных блоков — литосферных плит, которые двигаются относительно друг друга, а вместе с ними и материки, играла очень важную роль в геологии. Она объясняла процессы горообразования смятием земной коры при столкновении литосферных плит. Также этим объяснялись землетрясения и вулканизм.

Владимир Афанасьевич Обручев, Сергей Сергеевич Шульц, Николай Иванович Николаев стали основателями геотектоники — дисциплины, изучающей тектонические движения недалекого прошлого и современности. Продолжала развиваться геология горючих полезных ископаемых. Также появилось мерзлотоведение. Были составлены геологические карты разных территорий, были написаны труды, обобщающие геологические материалы для некоторых территорий.

В новейший период были созданы тектонические карты Евразии и палеогеографические карты мира, продолжили развитие идеи мобилизма, в том числе гипотеза дрейфа континентов.

Разделы геологии

Основные разделы

Пласты осадочных и вулканогенных горных пород изучает стратиграфия

Физическая геология — изучает современные геологические явления, изменяющие Землю на глазах людей (атмосфера, вода, флора и фауна, вулканизм).

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

Палеонтология — изучает развитие, происхождение древних живых существ и даже восстанавливает их среду обитания.

Стратиграфия — изучает относительный возраст минералов и образований, составляющих горную породу. Стратиграфия основывается на данных, представляемых палеонтологией.

Историческая геология как бы подводит итоги всем исследованиям нашей планеты: распределяет геологические памятники, процессы и явления во времени.

Прикладные разделы

Современная геология представлена следующими разделами: Геология полезных ископаемых — изучает методы разведки полезных ископаемых, а также типы и особенности образования месторождений в земной коре.

Инженерная геология — изучает воздействие геологической среды на инженерные сооружения.

Геохимия — изучает химический состав Земли, а также процессы, посредством которых происходит концентрация химических элементов в различных слоях и районах планеты.

Геофизика — изучает физические свойства планет, в том числе и Земли.

Гидрогеология — изучает причины появления, образования и перемещения источников подземных вод.

Геохронология — изучает способы и методы определения возраста пород и минералов.

Минералогия — изучает процессы образование минералов и пород в слоях планеты, их развитие и преобразования. Минералогия в свою очередь подразделяется на литологию (изучает минералы, образованные процессами в атмосфере, биосфере и гидросфере — то есть над поверхностью планетарной коры), геокриологию (изучает вечномерзлые породы), петрографию, петрологию (изучают магматические и метаморфические породы).

Геобаротермометрия — изучает температурные и барометрические условия образования горных пород.

Структурная геология — изучает нарушения и преобразования в земной коре.

Микроструктурная геология — изучает развитие и преобразования минералов в породах на микроуровне.

Геодинамика — изучает связь процессов, протекающих в ядре, мантии и земной коре на планетарном уровне.

Тектоника — изучает движение и перемещение слоев земной коры.

Историческая геодезия — изучает важнейшие периоды в образовании и дальнейшем развитии нашей планеты.

Кроме перечисленных, существуют специализированные ветви разделов геологии, например, сельскохозяйственная геология, геология окружающей среды (экогеология), морская геология и т. д.

Методы геологических исследований

В геологических исследованиях широко применяется общетеоретический принцип актуализма: наблюдение над современными процессами позволяет судить о ходе тех же процессов в далеком геологическом прошлом. Однако, применяя этот метод, необходимо помнить, что сама Земля, физико-географические условия на ее поверхности, а также условия в недрах, климат, состав атмосферы, соленость морей и океанов, органический мир непрерывно менялись и развивались, поэтому, чем дальше от нас прошлая геологическая эпоха, тем менее полно применим для познания ее геологических условий метод актуализма.

Сейсмические методы, основанные на анализе скорости распространения продольных и поперечных волн, позволили выделить внутренние оболочки Земли.

Гравиметрические методы используют при рассмотрении вариаций силы тяжести на поверхности Земли. Они позволяют обнаружить отклонения от средней величины силы тяжести — положительные и отрицательные гравитационные аномалии и, следовательно, предполагать наличие определённых видов полезных ископаемых.

С помощью магнитометрических методов исследуют современные намагниченности горных пород.

Астрономические и космические методы основаны на изучении метеоритов, приливно-отливных движений литосферы, а также на исследовании других планет и Земли (из космоса).

Методы моделирования позволяют в лабораторных условиях воспроизводить и изучать геологические процессы, предсказывать их возможные последствия.

Возраст Земли

Джеймс Хаттон — отец современной геологии

Впервые Хаттоном была выдвинута гипотеза, что существует геологическое время, не совпадающее с возрастом человеческой цивилизации и не имеющее отношение к библейскому сотворению мира. Исходя из его наблюдений, что отложения осадочных пород накапливаются, вероятно, со скоростью всего лишь один дюйм в год, Хаттон сделал вывод, что для накопления достаточного количества осадочных пород потребовались сотни тысяч лет. Таким образом, Хаттон утверждал, что Земле не несколько тысяч, а несколько миллионов лет и точную дату её создания определить невозможно.

Научные организации

Гео­ло­ги­че­ский ин­сти­ту­т; Институт гео­ло­гии руд­ных ме­сто­ро­ж­де­ний, пет­ро­гра­фии, ми­не­ра­ло­гии и гео­хи­мии; Институт гео­хи­мии и ана­ли­ти­че­ской хи­мии; Институт экс­пе­риментальной ми­не­ра­ло­гии; Объ­е­ди­нён­ный институт фи­зи­ки Зем­ли им. О. Ю. Шмид­та; Институт гео­ло­гии и гео­хро­но­ло­гии до­кем­брия; Институт ди­на­ми­ки гео­сфер; Институт про­блем ком­плекс­но­го ос­вое­ния недр и др.;

Гео­ло­гические ис­сле­до­ва­ния, ко­ор­ди­ни­руе­мые От­де­ле­ни­ем на­ук о Зем­ле РАН, также ведутся в гео­ло­гических ин­сти­ту­тах ре­гио­наль­ных от­де­ле­ний РАН в Но­во­си­бирске (Гео­ло­гии и ми­не­ра­ло­гии ин­сти­тут, Неф­те­га­зо­вой гео­ло­гии и гео­фи­зи­ки ин­сти­тут), а так­же в Ека­те­рин­бурге, Сык­тыв­каре, Уфе, Пет­ро­за­водске, Ир­кутске, Ха­ба­ровске, Вла­ди­во­стоке и др.; в ве­дом­ст­вен­ных ин­сти­ту­тах Министерства при­род­ных ре­сур­сов — Гео­ло­ги­че­ском ин­сти­ту­те им. А. П. Кар­пин­ско­го, Цен­траль­ном научно-исследовательском гео­ло­го-раз­ве­доч­ном институте цвет­ных и бла­го­род­ных ме­тал­лов, Институте ми­не­ра­ло­гии, гео­хи­мии и кри­стал­ло­гра­фии ред­ких эле­мен­тов, Гео­ло­ги­че­ском неф­тя­ном ин­сти­ту­те, Все­российском неф­тя­ном научно-исследовательском и. гео­ло­го-раз­ве­доч­ном институте и др., а так­же в Московском, Санкт-Пе­тербургском и др. государственных уни­вер­си­те­тах. Прак­тическую ра­бо­ту по ко­ор­ди­на­ции гео­ло­гических ис­сле­до­ва­ний в со­от­вет­ст­вую­щих об­лас­тях нау­ки осу­ще­ст­в­ля­ют Все­российское ми­не­ра­ло­гическое общество, Все­российское па­лео­нто­ло­гическое общество, Меж­ве­домственные стра­ти­гра­фические, пет­ро­гра­фические, ли­то­ло­гические, тек­то­нические и др. ко­ми­те­ты и ряд на­учных со­ве­тов. Функ­цио­ни­ру­ют Национальный комитет гео­ло­гов, Национальный гео­фи­зический комитет, Национальный комитет по ме­ж­ду­народной про­грам­ме гео­ло­гической кор­ре­ля­ции, ко­то­рые спо­соб­ст­ву­ют ши­ро­ко­му уча­стию российских гео­ло­гов в ме­ж­ду­народных кон­фе­рен­ци­ях, сим­по­зиу­мах и се­ми­на­рах за счёт при­вле­че­ния средств различных фон­дов. В за­ру­беж­ных стра­нах ис­сле­до­ва­ния в об­лас­ти геологии ве­дут­ся главным образом в ву­зах, а так­же в научно-исследовательских ин­сти­ту­тах, ла­бо­ра­то­ри­ях.

Ме­ж­ду­народное со­труд­ни­че­ст­во

Американское гео­ло­гическое общество, ос­но­ва­но в 1888 году; Американский гео­фи­зичесикй со­юз, 1919; Американская ас­со­циа­ция гео­ло­гов-неф­тя­ни­ков).

Ев­ропейские гео­ло­ги пе­рио­ди­че­ски со­би­ра­ют­ся на съез­ды гео­ло­гичесикх об­ществ (с 1975) и со­бра­ния Ев­ропейского сою­за гео­ло­гических на­ук (с 1981, г. Страс­бур). Съез­ды ев­ропейских гео­фи­зи­ков про­во­дят­ся в г. Ниц­ца. Се­ве­ро­американские учё­ные про­во­дят по две на­учные сес­сии в год. Об­щие во­про­сы геологии об­су­ж­да­ют­ся на сес­си­ях Ме­ж­ду­народного гео­ло­гического кон­грес­са (c 1878). Со­глас­но меж­ду­народной гео­ло­гической про­грам­ме «Ли­то­сфе­ра», при под­держ­ке Ев­ропейского фон­да на­учных ис­сле­до­ва­ний, осу­ще­ст­в­ля­ет­ся про­ект «Ев­ро­про­ба», пре­ду­смат­ри­ваю­щий ком­плекс­ное изу­че­ние глу­бин­но­го строе­ния Ев­ро­пы.

С про­грам­мой «Ли­то­сфе­ра» так­же свя­за­на ра­бо­та по со­став­ле­нию глу­бин­ных про­фи­лей че­рез кон­ти­нен­ты. В про­грам­ме глу­бо­ко­вод­но­го бу­ре­ния при­ни­ма­ют уча­стие спе­циа­ли­сты США, Ка­на­ды, ев­ропейских стран и Япо­нии. Ме­ж­ду­народным по­ли­го­ном ста­ла Ан­тарк­ти­да, в гео­ло­го-гео­фи­зическом ис­сле­до­ва­нии ко­то­рой уча­ст­ву­ют учё­ные Рос­сии, США, Ве­ли­ко­бри­та­нии, Япо­нии, Ав­ст­ра­лии, Но­вой Зе­лан­дии и др. стран. В изу­че­нии Арк­ти­ки объе­ди­ня­ют уси­лия российские, американские, ка­надские, немецкие и скандинавские гео­ло­ги. Ши­ро­кое рас­про­стра­не­ние по­лу­ча­ют двух- и трёх­сто­рон­ние со­вме­ст­ные гео­ло­го-гео­фи­зические про­ек­ты. Функ­цио­ни­ру­ют гео­ло­ги­че­ские служ­бы, ор­га­ни­зую­щие гео­ло­гическую съём­ку тер­ри­то­рий различных стран, ра­бо­ты по вос­про­из­вод­ст­ву ми­не­раль­но-сырь­е­вой ба­зы и ра­цио­наль­но­му не­дро­поль­зо­ва­нию. Из­да­ют­ся меж­ду­народные спе­циа­ли­зированные жур­на­лы. Рас­ши­ря­ет­ся элек­трон­ная ба­за но­си­те­лей гео­ло­гической ин­фор­ма­ции.

Ссылки

• Геологический словарь на сайте ВСЕГЕИ.
• geo.web.ru — Словарь геологических терминов.

Геологические организации и общества:

• iugs.org — Международный союз геологических наук (МСГН; IUGS)
• asgeos.ru — Ассоциация геологических организаций
• rosgeo.org — Российское геологическое общество (РОСГЕО)
• rosgeo.com — Геологоразведочный холдинг (Росгеология)
• rosnedra.gov.ru — Федеральное агентство по недропользованию (Роснедра).