Геология как наука

p align="left">В 1972 году на симпозиуме в США ученые многих стран впервые увидели на геофизических разрезах, как плита Наска движется под южноамериканский континент и на ее изломе находятся очаги землетрясений, которые постоянно сотрясают Чили. Места, где плита погружается в мантию, зоны субдукции, очень опасны в сейсмическом отношении, но они также порождают крупные месторождения полезных ископаемых. Испанцы XVI века могли не заботиться о поиске золота, серебра и платины, они просто вывозили их из Центральной и Южной Америки галеонами, пока не кончилось все, что было на поверхности. Геолог XXI века действует иначе, он ищет древние зоны субдукции, потому что там возможны крупные месторождения драгоценных металлов. Руды Камчатки и Средней Азии именно такого происхождения.

Новые теории соединяют фундаментальные науки и геологию, увязывая между собой направления, прежде развивавшиеся каждое по своей внутренней логике: геохимию, геофизику и поисковую геологию. Теперь стало возможным создавать действительно глобальные концепции внутреннего строения Земли, этапов ее развития. Хотелось бы подробнее рассмотреть здесь эволюцию взглядов на причины протекания геологических процессов и формирования поверхности Земли.

В морфологическом плане крупнейшие элементы земной поверхности континенты и океанические впадины. В свою очередь, в строении каждого из них тоже присутствуют неоднородности. И континенты, и океаны разделяются на области активного тектонического развития геосинклинали и стабильного развития платформы. У каждой области мы отмечаем свой набор геологических формаций и последовательность в их образовании, формы залегания осадочных толщ, проявление магматизма и метаморфизма.

3. Сущность геотектонических гипотез

На разных этапах развития геологических знаний ученые пытались найти причину таких различий и на основе известных причинно-следственных связей создать гипотезу, объясняющую различие и особенности в строении и развитии земной коры. Такие гипотезы называют геотектоническими.

Первая гипотеза возникла во второй половине XVIII века и получила название гипотезы поднятий. Ее предложили М.В. Ломоносов, немецкие ученые А. фон Гумбольдт и Л. фон Бух, шотландец Дж. Хаттон.

Суть гипотезы в следующем - поднятия гор вызваны подъемом из глубин Земли расплавленной магмы, которая на своем пути оказывала раздвигающее действие на окружающие слои, приводившее к образованию складок, пропастей разной величины. Ломоносов впервые выделил два типа тектонических движений - медленные и быстрые, вызывающие землетрясения.

В середине XIX века на смену этой гипотезе пришла гипотеза контракции французского ученого Эли де Бомона. В ее основе была космогоническая гипотеза Канта и Лапласа о происхождении Земли как первоначально раскаленного тела с последующим постепенным охлаждением. Этот процесс приводил к уменьшению объема Земли, и в результате Земная кора сжималась, и возникали складчатые горные сооружения подобные гигантским «морщинам». Для своего времени это была прогрессивная гипотеза, достоинством которой является разработка учения о геосинклинальном, орогенном и платформенном этапах развития земной коры. Но с позиций этой гипотезы было трудно объяснить, почему смятие происходит в определенных зонах, и почему этот процесс был периодическим.

В середине XIX века англичанин Д. Эйри и священник из Калькутты Д. Пратт открыли закономерность в положениях аномалий силы тяжести - высоко в горах аномалии оказывались отрицательными, т.е. обнаруживался дефицит массы, а в океанах аномалии были положительными. Чтобы объяснить это явление предложили гипотезу, согласно которой земная кора плавает на более тяжелом и вязком субстрате и находится в изостатическом равновесии, которое нарушается действием внешних радиальных сил.

Эта гипотеза, не имея широкого самостоятельного значения, тем не менее, в части движения земной коры по субстрату легла в основу другой геотектонической гипотезы.

Космогоническую гипотезу Канта-Лапласа сменила гипотеза О.Ю. Шмидта о первоначальном твердом, холодном и однородном состоянии Земли. Возникла необходимость иного подхода в объяснении формирования земной коры. Такую гипотезу предложил В.В. Белоусов. Называется она радиомиграционная. Суть этой гипотезы:

1. Основной энергетический фактор - радиоактивность. Разогрев Земли с последующим уплотнением вещества происходил благодаря теплу радиоактивного распада. Радиоактивные элементы на начальных этапах развития Земли распределялись равномерно, и поэтому разогрев был сильным и повсеместным.

2. Нагревание первичного вещества и его уплотнение привело к разделению магмы или ее дифференциации на базальтовую и гранитную. В последней концентрировались радиоактивные элементы. Как более легкая, гранитная магма «всплывала» в верхнюю часть Земли, а базальтовая погружалась вниз. При этом происходила и температурная дифференциация. В то время как, верхняя гранитная часть остывала и кристаллизовалась, внутренняя часть за счет внутреннего разогрева расширялась, воздействовала на твердую оболочку и та начинала растрескиваться. По образовавшимся трещинам устремлялись лавы. Это приводило к потере энергии и охлаждению подкоровых областей. В местах наибольшего охлаждения происходило сжатие, земная кора прогибалась, и зарождались геосинклинали. В результате каждого геосинклинального цикла внедрялись гранитные магмы, и с ними происходила миграция радиоактивных элементов в верхнюю часть земной коры. Следствием этого явилось постепенное охлаждение внутренних частей Земли, которое привело к переходу от активных тектонических движений к более спокойным, т.е. от геосинклинального состояния к платформенному.

Недостатком этой гипотезы можно считать то, что с ее позиций трудно объяснить периодичность и синхронность тектонических процессов. Устранить этот недостаток должна была гипотеза пульсации. Согласно этой гипотезе Земля периодически испытывает периоды расширения, сменяющиеся периодами сжатия. В периоды расширения развиваются вертикальные движения, появляются разрывы в земной коре, интенсивно проявляется магматизм. В периоды сжатия происходит складкообразование, затухает магматизм.

Если проанализировать перечисленные гипотезы, то можно отметить для них общее:

1. Преобладание вертикальных (или радиальных) тектонических движений в процессе формирования земной коры.

2. Признание стабильного (фиксированного) положения отдельных частей земной коры относительно подстилающей мантии.

Эти гипотезы стали называть фиксистскими, а ученых, которые развивают идеи фиксизма, стали называть фиксистами. Современные геотектонические гипотезы разрабатываются, используя идеи мобилизма. В основе этой идеи лежат представления о преобладании в тектонических движениях земной коры горизонтальных движений

Гипотеза континентального дрейфа утверждает, что относительное положение континентов менялось на протяжении истории Земли. Внимательно рассмотрев очертания береговых линий западного побережья Африки и восточного побережья Южной Америки, невольно удивишься их потрясающему сходству. Еще в 1620 г. великий англичанин Фрэнсис Бэкон объяснял это совпадение возможной связью двух континентов в далеком прошлом. В 1912 г. А. Вегенер изложил наиболее полно гипотезу континентального дрейфа в своей книге «Происхождение океанов и континентов». Будучи метеорологом, он особенно заинтересовался тем, что в определенные прошлые эпохи оледенением были охвачены экваториальные области, в то время как в высоких широтах преобладали тропические условия.

Само по себе это наблюдение можно было бы объяснить сдвигом направления оси вращения планеты, происходящим без каких-либо перемещений в ее поверхностных оболочках. Однако Вегенер выдвинул множество качественных аргументов в пользу того, что в прошлом континенты примыкали друг к другу. Помимо сходства береговых очертаний он обнаружил соответствие геологических структур, непрерывность реликтовых горных хребтов и тождественность ископаемых остатков на разных континентах. Вегенер отстаивал идею о существовании единого суперконтинента Пангея, его расколе и последующем дрейфе образовавшихся континентов в разные стороны.

Позже А.Дю Тойт (1937) отверг идею единого суперконтинента, предполагая, что первоначально существовали северный континент Лавразия, южный Гондвана и разделяющий их океан Тетис. Согласно П. Хоффману (1991), за всю историю Земли континенты, по крайней мере, пять раз объединялись в суперконтинент, образуя поочередно Лаурентию (1,9 миллиарда лет назад), безымянный (1,5 миллиарда лет назад), Роднию (1 миллиард лет назад), Гондвану (650 миллионов лет назад) и Пангею (250 миллионов лет назад).

Проводившиеся в середине нашего столетия интенсивные исследования океанического дна привели к открытию глобальной системы подводных гор, так называемых срединно-океанических хребтов. Одновременно была выдвинута важная гипотеза, что в области осей океанических хребтов постоянно происходит формирование новых участков океанического дна, расходящихся в стороны от хребта. Действием этого процесса можно объяснить сходство очертаний континентальных окраин. Действительно, можно предполагать, что между частями расколовшегося континента образуется новый океанический хребет, а океаническое дно, наращиваемое симметрично в обе стороны от него, формирует новый океан. Скорее всего, таким образом, возник Атлантический океан, посреди которого теперь расположен рассекающий его на две части срединно-Атлантический хребет.

Концепция континентального дрейфа завоевала общее признание исследователей Земли лишь в период между 1967 и 1970 годами. До этого изучение твердой Земли велось в основном на континентах, где ярко проявляются вертикальные движения земной коры. Хотя в поддержку новой концепции выдвигались убедительные аргументы, почти все геофизики выступали против нее. Их возражения основывались, по большей части, на представлениях о жесткой мантии Земли - части земных недр, заключенной между корой и ядром, - и отсутствии эффективного механизма движения континентов.

Действительно, было известно, что через мантию могут распространяться поперечные сейсмические волны, и это свидетельствовало о ее твердом состоянии. Поэтому возникал весьма важный вопрос, каким образом твердое вещество мантии может допускать горизонтальное перемещение континентов на многие сотни и тысячи километров. С другой стороны, уже в конце прошлого столетия на основе измерений силы тяжести было высказано соображение, что мантия ведет себя подобно жидкости. Под горными массивами, например, располагаются легкие породы. Дефицит массы «горных корней», - лежащих под горными массивами пород, - примерно равен избытку масс выступающих вверх гор. Это можно объяснить, исходя из принципа гидростатического равновесия, если допустить, что мантия ведет себя как жидкость, на которой горные массивы плавают подобно льдинам на воде.

Как показали исследования высот прибрежных террас в Скандинавии, земная поверхность там все еще продолжает «всплывать» после таяния мощных слоев льда, намерзшего во время последнего ледникового периода. Исходя из скорости этого процесса, было установлено, что коэффициент вязкости материала мантии чрезвычайно велик, но не бесконечен, и, следовательно, в геологических масштабах времени, в течение многих миллионов лет, можно считать, что мантия ведет себя как жидкость.

Позже было установлено, что при температурах, равных заметной доле температуры плавления, активизируются так называемые процессы ползучести, позволяющие мантийным породам перетекать за времена порядка десять тысяч лет. Жесткая литосфера - кора и самая верхняя часть мантии - состоит из пород, температура которых достаточно низка, в силу чего они не могут испытывать течений даже за столь длительные промежутки времени.

Чтобы континенты могли двигаться, на них должны действовать силы. А. Вегенер предполагал, что движения в Земле, ответственные за континентальный дрейф, вызываются или приливными силами, или силами, связанными с вращением Земли. Однако позже английский геофизик сэр Г. Джеффрис показал, что эти силы оказываются недостаточными, и описал полученные результаты в своей книге «Земля: ее происхождение, история и строение». Для приведения в движение континентов необходимо найти какой-то другой механизм. Он должен обладать запасом энергии, достаточным, по крайней мере, для того, чтобы покрывать расход энергии, непрерывно теряемой при землетрясениях, вулканических извержениях и горообразовании.

В качестве такого гипотетического механизма была предложена тепловая конвекция - вертикальные потоки жидкого вещества мантии. Конвекция может возникнуть в жидкости, находящейся в поле силы тяжести, если жидкость нагревается снизу или изнутри и охлаждается сверху. В результате более холодные породы погружаются в глубь мантии, а нагретые поднимаются к поверхности Земли. Согласно одной из концепций, нагрев мантии происходит за счет радиоактивного распада изотопов урана 235U и 238U, тория 232Th и калия 40K.

В 60-х годах концепцию континентального дрейфа дополнительно подтвердили результаты палеомагнитных исследований. Под действием внешнего магнитного поля Земли породы в момент своего образования приобретают намагниченность, которая сохраняется в дальнейшем. Исследования ее ориентации позволяют определить, как перемещались относительно магнитных полюсов Земли породы за время, прошедшее с момента их образования. Образцы пород из разных частей одного и того же континента, не претерпевших локальных деформаций, указывают примерно одно и то же направление на магнитные полюса Земли. Однако породы Северной Америки и Европы дают различные положения магнитных полюсов. Отсюда делался вывод, что это различие возникло в результате относительного дрейфа двух континентов. Сопоставление расположения границ между областями с повышенным и пониженным значениями напряженности магнитного поля по сравнению с ее средним значением и оценка времени, за которое направление геомагнитного поля изменилось на противоположное, позволило количественно определить скорость раздвигания океанического дна.

Восстановление картины геологических процессов, протекавших миллиарды лет назад и знание механизма этих процессов имеет не только академическую ценность. Значение полезных ископаемых для современной промышленности нельзя переоценить. Детальное знание о процессах перемещения веществ в литосфере планеты может помочь прогнозировать перспективные для разработок районы. Приблизительно 3,5 млрд. лет назад на Земле зародилась жизнь. Возникновение жизни кардинально изменило химические процессы внутри планеты. Около 2,5 млрд. лет назад образовалась кислородная атмосфера, окислившая осадочные породы в океане, а ведь именно они опускаются в мантию в так называемых зонах субдукции.

Океанские осадки содержат в себе до 3% воды, несколько десятых процента углекислоты и, попадая в недра, реагируют с мантийным веществом, выплавляя оттуда редкие элементы. Обогащенный расплав в свою очередь поступает наверх и изливается через гигантские разломы - рифты, наращивая океанскую кору. Пройдя многократный процесс плавления, глубинное вещество, обогащенное редкими элементами, образует в земной коре гигантские залежи полезных ископаемых, как, например, Хибинский и Ловозерский массивы на Кольском полуострове, крупнейшие источники апатита и редких земель. Этот глобальный круговорот вещества подтверждает анализ изотопов стронция, неодима, осмия. Крупные месторождения можно открыть и сейчас, если этим заниматься, применяя точное знание.

Неотектонические (новейшие) движения проявились в различных частях Земли и определили её современный рельеф. Наиболее они проявились в формировании горного рельефа. Все горы на Земле сформировались в неоген - четвертичном периодах, реже палеоген - четвертичном, хотя по высоте они отличаются. Гималаи и Альпы - высокие, а Уральские горы значительно ниже первых. Это зависело от неравномерности проявления интенсивности неотектонических движений. Для изучения современных и неотектонических движений широко используется геоморфологические методы. С помощью топокарт и аэроснимков выявляют аномалии рельефа, которые отражают тектонические движения. Признаками неотектонических опусканий служит образование эстуариев, погружение террас ниже уровня моря, величина коралловых рифов более 40-60 м.

Научное и практическое значение изучения тектонических движений и результатов этих движений состоит в проведении палеотектонические реконструкций и возможности определять условия формирования строения земной коры. Реконструкции движений по разломам и определения путей движения рудоносных растворов и их концентрации в благоприятных структурных позициях позволяют на практике проводить целенаправленные поиски полезных ископаемых.

4. Историческая геология и прошлое Земли

Гипотеза континентального дрейфа оказала большое влияние на развитие многих разделов геологии, в том числе, и историческую геологию. Этот раздел геологической науки хотелось бы рассмотреть подробнее, в связи с большим его значением не только для восстановления картины прошлого Земли, но, в значительной степени, и для прогнозирования ее будущего. Историческая геология является одним из крупных разделов геологических наук, в котором в хронологическом порядке рассматривается геологическое прошлое Земли. Поскольку геологическим наблюдениям доступна пока земная кора, постольку рассмотрение разнообразных природных явлений и процессов распространяется на земную кору. Формирование Земной коры определяют многообразные факторы, из которых ведущими являются - время, физико-географические условия и тектоника. Поэтому для восстановления истории земной коры решаются следующие задачи:

1. Определение возраста горных пород.

2. Восстановление физико-географических условий земной поверхности прошлого.

3. Восстановление тектонических движений и различных тектонических структур.

Историческая геология включает в себя ряд разделов. Стратиграфия занимается изучением состава, места и времени образования пластов горных пород и их корреляцию. Палеогеография рассматривает климат, рельеф, развитие древних морей, рек, озер и т.д. в прошлые геологические эпохи. Определением времени, характера, величины тектонических движений занимается геотектоника. Время и условия образования магматических пород восстанавливает петрология. Таким образом, историческая геология тесно связана практически со всеми областями геологического знания.

Одной из важнейших проблем геологии является проблема определения геологического времени формаирования осадочных пород. Формирование геологических пород в фанерозое сопровождалось все усиливающейся биологической активностью, поэтому палеобиология имеет большое значение в геологических исследованиях. Для геологов важным моментом является то, что эволюционные изменения в организмах и появление новых видов происходит в определенный промежуток геологического времени. Принцип финальной сукцессии постулирует, что в одно и тоже время в океане распространены одни и те же организмы. Из этого следует, что геолог, определив набор ископаемых остатков в породе, может найти одновременно образовавшиеся породы.

Границы эволюционных преобразований - границы геологического времени образования осадочных горизонтов. Чем быстрее или короче этот промежуток, тем больше возможностей для более дробных стратиграфических делений толщ. Таким образом, решается задача определения возраста осадочных толщ. Другая важная задача - определение условий обитания. Поэтому так важно определить те изменения, которые на организмы наложила среда обитания, зная которые мы можем определить условия формирования осадков

Еще в начале прошлого века все основные выводы об относительной геохронологии строились главным образом на изучении более или менее крупных и сравнительно высокоорганизованных животных, таких как моллюски, кораллы, трилобиты, некоторые ракообразные, брахиоподы и позвоночные. По этим организмам устанавливались и главные этапы развития животного мира планеты. На остатки простейших и других микроскопических организмов геологи обычно не обращали серьезного внимания, ибо в свете господствовавших тогда эволюционных воззрений предполагалось, что эти животные крайне незначительно изменяются во времени и не могут быть использованы в качестве указателей возраста отложений.

Однако при бурении скважин часто бывает совершенно невозможно обнаружить в тонком столбике (керне) поднятой на поверхность породы какие-либо признаки «традиционной» фауны. А если остатки таких животных и встречаются - это нередко разрезанные буром фрагменты, определить которые удается далеко не всегда. Поэтому пришлось обратить внимание и на те организмы, которые раньше считались бесперспективными для стратиграфии.

Одной из первых новых групп, которой особенно заинтересовались геологи-стратиграфы, были фораминиферы. Это небольшие простейшие животные из класса корненожек, населяющие ныне тысячи квадратных километров морского дна. Одни из них имеют шарообразную форму, другие - звездчатую, третьи - линзовидную. Еще до того как биологи обнаружили эти существа в современных морях, людям были известны их ископаемые остатки.

Двадцать веков назад древнегреческий географ Страбон отмечал, что в Египте встречаются в большом количестве мелкие плоские камни, которые египтяне считают окаменевшей чечевицей. Впоследствии было выяснено, что мнимая чечевица представляет собой панцири животных. Но только в XX столетии фораминиферы заняли достойное место в шкале геохронологии.

Как в палеозойскую, так и в мезозойскую эру фораминиферы играли огромную роль в накоплении осадков морского дна. Еще большее количество их скелетов содержится в отложениях кайнозойского возраста. Сравнительное изучение морфологического строения этих простейших показало их быструю эволюцию во времени. Определив виды и роды фораминифер, встреченных в керне скважины, геолог может уверенно судить об относительном возрасте вмещающих их горных пород. Благодаря исследованию древних фораминифер были внесены серьезные уточнения в стратиграфические схемы многих районов.

Иногда раковин этих животных накапливалось на дне морей так много, что они образовывали мощные пласты толщиной до нескольких сотен метров. Такие породы, почти полностью состоящие из скелетов фораминифер, даже получили название по преобладающим формам этих организмов. Подобного происхождения известняки, названные альвеолииовыми, встречены на западе Франции и к востоку от Адриатического моря. Другой известняк - нуммулитовый - прослеживается в широкой полосе, простирающейся от Альп и Южного Средиземноморья до Гималаев. В странах бывшего СССР нуммулитовые известняки тянутся вдоль северных склонов Крымского хребта от Севастополя до Феодосии, а за Каспийским морем встречаются в палеогеновых отложениях Устюрта и Мангышлака.

С годами методы изучения микроскопических окаменелостей совершенствовались, становились более точными и разносторонними. Ныне микропалеонтология - ветвь палеонтологии, занимающаяся исследованием остатков мелких организмов, - стала равноправной участницей стратиграфических изысканий.

Все большее значение приобретает сейчас изучение примитивных ракообразных - остракод и филлопод. Эти мелкие рачки, строение которых можно рассмотреть только под микроскопом, интересны тем, что они обитают в бассейнах различной солености. Это позволяет сопоставлять отложения различного происхождения, а, зная признаки, по которым различают обитателей морских и пресноводных водоемов, можно судить и об условиях, в которых отложились данные осадки.

В последние годы внимание многих исследователей привлекают сколекодонты ископаемые зазубренные челюсти кольчатых червей-аннелид и конодонты мелкие, состоящие из кристаллического апатита пластинчатые образования, происхождение которых до сих пор еще недостаточно выяснено. Многие из них, по-видимому, также представляют собой челюсти хищных червей, а некоторые, вероятно, являются частями тела круглоротых позвоночных.

В последние десятилетия в арсенале науки об относительном возрасте Земли появился еще один метод, получивший название спорово-пыльцевого. При спорово-пыльцевом анализе исследуют ископаемые остатки пыльцы семенных растений и спор, принадлежащих древним споровым, таким как мхи, плауны, папоротники. Ветер и водные потоки разносят мириады этих частиц по поверхности Земли. Плотные внешние покровы спор превосходно сохраняются в ископаемом состоянии. Впервые примененный для уточнения истории современных лесов и торфяников спорово-пыльцевой метод занял ныне видное место в ряду исследований, позволяющих устанавливать возраст осадочных пород.

Иногда, чаще всего в морских отложениях, вместе со спорами и пыльцой растений встречаются микроскопические организмы перидинеи и акритархи. Установлено, что перидинеи представляют собой ископаемые остатки динофлагеллят (или жгутиковых). Что же такое акритархи пока не вполне выяснено. Одни исследователи считают их мелкими колониальными животными, другие яйцами ракообразных, водорослями или даже динофлагеллятами, облеченными в цисту (оболочка, которой окружают себя некоторые организмы, попадая в неблагоприятные условия). Но хотя природа этих микрофоссилий продолжает еще оставаться неясной, их обилие и широкое распространение заставили ученых взять на вооружение и эту группу, которая также помогает решать вопрос о возрасте пород и условиях их образования. Вместе с акритархами и динофлагеллятами предметом стратиграфических исследований стали диатомовые и золотистые водоросли. Все эти четыре группы палеонтологических объектов объединяются под общим названием «нанопланктон».

В ряду новых направлений исследований растет значение палеокарпологии (от латинского «карпус» семя) отрасли палеонтологии, занимающейся изучением ископаемых плодов, семян и мегаспор папоротникообразных. Судя по успехам, достигнутым при определении возраста кайнозойских отложений, можно надеяться, что палеокарпологические методы окажутся полезными и для стратиграфии более древних образований.

Возникла и развивается еще одна палеонтологическая дисциплина палеомикология, предметом изучения которой являются ископаемые грибы. Остатки грибов в неисчислимом множестве можно обнаружить в древних осадочных породах, погребенных почвах, углях, горючих сланцах и торфе. Водные грибы-паразиты поражали водоросли, чешую рыб и скелетные образования беспозвоночных. А среди наземных отложений грибы можно найти в окаменелой древесине, в янтаре, на отпечатках листьев и на костях вымерших животных. Столь широкое распространение представителей грибного царства позволяет привлекать палеомикологические данные для восстановления условий обитания организмов, а при изучении докембрийских образований и для расчленения осадочных толщ.

Представители того или иного вымершего вида могут встречаться в различных по своей протяженности интервалах разреза осадочных отложений, что косвенным образом указывает на продолжительность существования этого вида. Сравнивая закономерности распределения различных организмов во времени, удается установить стратиграфическую ценность каждого из них и обосновать точность, с которой можно измерить продолжительность геологических событий. Трудом многих поколений палеонтологов создается шкала относительного времени геологический календарь фанерозоя.

Ископаемые остатки древних растений и животных позволяют выяснить последовательность залегания земных слоев и достаточно точно сопоставить пласты, заключающие окаменелости. По ним можно судить, древнее или моложе тот или иной пласт по сравнению с другим. Остатки организмов укажут, на каком этапе истории Земли образовались изучаемые отложения, позволят соотнести их с определенной строкой геохронологической шкалы. Но если породы «немые», т. е. не содержат ископаемых организмов, этот вопрос решить невозможно. А между тем многокилометровые толщи докембрийских образований лишены окаменелостей. Стало быть, чтобы определить возраст древнейших слоев Земли, необходимы какие-то иные методы, принципиально отличающиеся от традиционных приемов, взятых на вооружение палеонтологией.

Для выполнения этой задачи с давних времён разработан ряд простых и интуитивно очевидных признаков временных соотношений пород. Интрузивные взаимоотношения представлены контактами интрузивных пород и вмещающих их толщ. Обнаружение признаков таких взаимоотношений (зоны закалки, даек и т. п.) однозначно указывает на то, что интрузия образовалась позже, чем вмещающие породы.

Секущие взаимоотношения также позволяют определить относительный возраст. Если разлом рвёт горные породы, значит он образовался позже, чем они. Ксенолиты и обломки попадают в породы в результате разрушения своего источника, соответственно они образовались раньше вмещающих их пород, и могут быть использованы для определения относительного возраста.

Принцип актуализма постулирует, что геологические силы, действующие в наше время, аналогично работали и в прежние времена. Джеймс Хаттон сформулировал принцип актуализма фразой «Настоящее ключ к будущему». Принцип первичной горизонтальности утверждает, что морские осадки при образовании залегают горизонтально. Принцип суперпозиции заключается в том, что породы находящиеся в не нарушенном складчатостью и разломами залегании следуют в порядке из образования, породы, залегающие выше моложе, а те которые находятся ниже по разрезу - древнее.

Заключение

Подытоживая, можно сказать, что предметом изучения геологии являются основные закономерности геологического развития Земли. Более узкие разделы геологии, например, вулканология, минералогия, петрография, так или иначе, касаются проблем исторического развития планеты. Однако проблемы человека связаны не только с историей.

Прошедший век ознаменовался небывалым наступлением человека на природную, в том числе и геологическую среду, под которой понимается самая поверхностная часть земной коры, подверженная техногенному воздействию. Это воздействие нарастало постепенно, но в ХХ веке, особенно в его второй половине, скорость техногенного воздействия превысила естественные скорости многих геологических процессов и стало носить катастрофический характер. Успехи человечества в технике и технологии позволяют вовлекать в использование гораздо большую часть земной коры, чем это было раньше, причем данное положение касается как континентов, так и океанов.

В.И. Вернадский назвал поверхностную часть земной коры, атмосферу, гидросферу и биосферу ноосферой (ноос - греч. Разум), в которой действует человеческий разум. Нас интересует, как техногенная деятельность человека изменяет геологическую среду - приповерхностную часть земной коры и как скорости этого процесса соотносятся со скоростями естественных процессов. Данные В.А. Королева и В.Н. Соколова показывают, что добыча минерального сырья в год превышает 100 млрд.тонн, тогда как вынос обломочного материала реками в моря и океаны, морская абразия и денудация составляют 17,4 млрд. т. Иными словами, искусственный отбор материала с поверхности Земли в 4 раза превышает естественный.

Средняя температура на Земле медленно, но неуклонно возрастает, что приводит к быстрой деградации ледников и повышению уровня океана. Только в 1999 г. в атмосферу было выброшено 5,8 млрд. т веществ, создающих парниковый эффект, а население Земли уже перевалило за 6 млрд. человек. Перечень техногенного воздействия на геологическую и окружающую среды можно продолжать и продолжать. Важно понять, что довольно широко распространено мнение о том, что «земля» может выдержать все, что угодно, а вот биосфера очень чувствительно к техногенному воздействию. Это, конечно, ошибочное мнение.

Физико-химическое и химическое воздействие на земную кору оказывает организация свалок твердых бытовых отходов (ТБО), промышленные и коммунальные стоки вод, в результате которых оказываются загрязненными запасы питьевых вод. В настоящее время 1 человек обеспечивает в год около 1 тонны коммунальных отходов. Большие площади отводятся под складирование разнообразных отходов, как от горного производства, так и от других видов хозяйственной деятельности человека. Сюда надо добавить и неутилизированные токсичные отходы, которых только в России ежегодно образуется больше 20 млн. т. Все это разрушает верхнюю часть земной коры - геологическую среду и приводит к ее необратимым изменениям.

Техногенное воздействие сейчас проникает и в более глубокие горизонты земной коры, благодаря огромному количеству нефтяных и газовых скважин, подземному строительству в городах, прокладке глубокопогруженных трубопроводов, тоннелей и др. Одних только железных дорог на Земле 1 млн. 400 тыс. км, что составляет 3,5 расстояния от Земли до Луны, а автомобильных дорог намного больше. Каждый километр дорог нарушает 2 гектара почвы и растительности.

Существуют научно обоснованные климатический, биологический и экологический пределы энергопотребления человека. Дело в том, что современная биота приспособлена к тем особенностям природной среды, включая и климат, которые сегодня существуют на Земле. А человек стремится потреблять все больше энергии. В конце XX века антропогенное возмущение парникового эффекта уже в 10 раз превысило пороговое значение по сравнению с биологическим.

В первой половине XXI века человечество приблизится к опасной черте возмущения биосферы, если уровень потребления не изменится, а численность населения не уменьшится до такого уровня, при котором может сохраняться устойчивое, сбалансированное развитие. Все больше природных ресурсов необходимо человечеству, чтобы выжить. Мы научились использовать громадное количество природного сырья, но нельзя отбирать у Земли одни из видов ресурсов, делая вид, что он независим от других. На протяжении истории человечества мы только потребляли во все возрастающих количествах, не думая о последствиях. Задача геологов как раз и состоит в том, чтобы минеральные ресурсы Земли стали бы доступны каждому и человечество в своем познании Земли достигло бы уровня, позволившего ему осознать, что оно стоит на самой границе такого состояния планеты, за которым для его существования уже нет будущего. И нам важно не потерять уникальность нашей планеты в ряду других, заключающуюся в наличии на ней жизни.

Список использованной литературы

1. Белоусов В.В. Очерки истории геологии. У истоков науки о Земле (геология до конца ХVIII в.). - М., - 1993.

2. Вернадский В.И. Избранные труды по истории науки. - М.: Наука, - 1981.

3. Поваренных А.С., Оноприенко В.И. Минералогия: прошлое, настоящее, будущее. - Киев: Наукова Думка, - 1985.

4. Современные идеи теоретической геологии. - Л.: Недра, - 1984.

5. Хаин В.Е. Основные проблемы современной геологии (геология на пороге ХХI века). - М.: Научный мир, 2003..

6. Хаин В.Е., Рябухин А.Г. История и методология геологических наук. - М.: МГУ, - 1996.

7. Хэллем А. Великие геологические споры. М.: Мир,1985.

Страницы: 1, 2