2 years ago
No comment

Sorry, this entry is only available in
Russian
На жаль, цей запис доступний тільки на
Russian.
К сожалению, эта запись доступна только на
Russian.

For the sake of viewer convenience, the content is shown below in the alternative language. You may click the link to switch the active language.

Геология — наука, изучающая историю развития Зем­ли и жизни на ней. Она рассказывает об изменениях, про­исходивших на земном шаре, описывает и стремится объяснить все события, имевшие место в далеком прош­лом: перемещения морей и океанов, то заливавших сушу, то освобождавших ее от своих вод; образование гор и низменностей, вулканов, материков и морских впадин; рассматривает происхождение различных горных пород, минералов, руд; объясняет закономерности их распрост­ранения на земном шаре.

Геологические знания лежат в основе поисков, раз­ведки и добычи различных видов минерального сырья, подземных вод, без освоения которых не может сущест­вовать и развиваться современное человеческое общест­во. Поэтому уровень геологических знаний в значитель­ной мере определяет степень познания и освоения мине­ральных ресурсов страны, а вместе с тем и возможности развития почти всех отраслей ее народного хозяйства.

Современная геология — широко разветвленная нау­ка, состоящая из целого ряда дисциплин.

Как и другие науки, геология прошла большой исто­рический путь своего развития, причем в древности место геологии занимала одна из ее важных современных вет­вей, носящая название минералогии.

«Зачатки науки о минералах, — писал выдающийся русский минералог второй половины XIX века академик Н. И. Кокшаров, — встречаем мы в глубокой древности. И не удивительно: ведь минералогия — это наука о камнях и рудах, а с ними познакомился еще первобытный человек».

Основные знания о камне, о минерале как полезном ископаемом необходимы каждому советскому гражда­нину, ведь любая новая находка укрепляет мощь нашей Родины и улучшает жизненные условия советских лю­дей. Вот почему так велика потребность в полезных ис­копаемых.

Современная советская минералогия создана в зна­чительной мере трудами замечательных русских ученых: Е. С. Федорова, В. И. Вернадского, А. Е. Ферсмана.

Всего насчитывается около 3,5 тыс. различных мине­ралов, но из них более 2 тыс. встречаются очень редко и только от 200 до 300 являются теми основными видами, с которыми мы сталкиваемся повседневно. В этом отно­шении мир минералов много проще мира животных и растений.

Горные породы слагаются минералами, а минералы состоят из более мелких единиц — из атомов — как бы из разнообразных кирпичиков. Сейчас известны 103 вида элементов, из которых построена вся окружающая нас природа. Знаменитый химик Д. И. Менделеев первый расположил химические элементы в стройную таблицу, которая и получила название менделеевской. Различные сочетания этих элементов образуют то, что мы называем минералом; например хлор и натрий дают поваренную соль, кислород в двойном количестве с кремнием дает кремнезем или кварц; сера в двойном количестве и желе­зо образуют серный колчедан и т. д.

Минерал — это химическое соединение химических элементов, обладающее лишь ему присущими свойства­ми, образовавшееся естественным путем без вмешатель­ства человека. «Это своего рода здание, — писал А. Е. Ферсман, — построенное из определенных кирпи­чиков — в различных количествах, но не беспо­рядочная куча этих кирпичей, а именно постройка по определенным законам природы».

Итак, из 100 с лишним видов кирпичей построено в земле 3,5 тыс. разных построек — минералов (кварц, соль, известковый и полевой штат и т. д.), а эти построй­ки, накапливаясь в больших количествах, слагая собой земную кору, образуют то, что мы называем горной по­родой (например, гранит, известняк).

Минералы образовались и образуются в результате самых разнообразных природных процессов, совершав­шихся и идущих на Земле: они могли произойти из рас­плавленной огненно-жидкой массы, известной в науке под названием магмы, при ее остывании, из горячих га­зов и паров, из горячих водных растворов, из холодных вод при их испарении или смешении с водами иного со­става. Минералы отлагаются также в результате жизне­деятельности бактерий и организмов. В зависимости от обстановки, в которой они находятся, они могут разру­шаться, менять свой состав, облик и превращаться в дру­гие минералы. Минералы нередко встречаются в природе и в виде хорошо ограниченных кристаллов.

Значительная часть минералов имеет большое прак­тическое значение. Многие из них входят в состав руд металлов, например большинство сернистых соединений, часть окислов. Другие обладают ценными свойствами, и промышленность применяет их именно из-за этих свойств, например алмаз — из-за его исключительной твердости, слюду — в силу высокого сопротивления элек­трическому току и т. д.

Из минералов или их обломков состоят горные поро­ды, находящиеся на некоторой глубине под растительным покровом и почвой или образующие скалы и целые гор­ные хребты. Горные породы слагают земную кору. Их нередко добывают для хозяйственных надобностей чело­века; в них находятся, или, как говорят геологи, «зале­гают», различные ископаемые богатства, необходимые нашей промышленности: уголь, нефть, руды железа и цветных металлов.

Ветвь геологии, занимающаяся описанием и изучени­ем горных пород, называют петрографией (Точный перевод этого слова означает «камнеописание»).

Горные породы возникли в разных геологических ус­ловиях, соответственно которым они делятся по способу происхождения на осадочные (из осевших частей), маг­матические (возникшие из огненно-жидкого расплава или магмы) и метаморфические (измененные). Горные породы и залегающие в них полезные ископаемые имеют не только практическое значение. Они важны и как доку­менты, говорящие о далеком прошлом Земли или ее истории. В этом отношении много данных о прошлом со­держат пласты осадочных пород. В них встречаются ока­менелые остатки прежних растений и животных, которые с течением времени изменялись. Каждый пласт представ­ляет как бы страницу книги истории природы. Но в этой книге многие «листы» от времени стали неразборчивыми или местами исчезли совсем. Однако нередко удается найти недостающую каменную страницу где-либо совсем в другом месте или районе. Геология учит читать эту книгу природы и отыскивать ее недостающие страницы. Неполнота «текста» истории Земли, обилие в нем зага­дочных мест и возможность в результате кропотливого труда восстановить прошлое привлекает к этой науке пытливый человеческий ум.

В слоях или пластах осадочных пород иногда можно заметить остатки растений или животных. Они представ­ляют собой твердые части организмов — раковины мол­люсков, панцири ракообразных, кости позвоночных, стволы, сучья деревьев, ваи папоротников. Кроме того, на горной породе встречаются отпечатки листьев, стеб­лей, крыльев насекомых. Все эти остатки называются окаменелостями.

Поиски окаменелостей представляют интересное и полезное занятие. Увлекательно лазить по обрывистым склонам, сложенным напластованиями осадочных пород, разбивая куски камня геологическим молотком, внима­тельно всматриваясь в обломки. Как показали такие поиски, остатки растительного и животного мира, нахо­дящиеся в слоях осадочных пород, не остаются неизмен­ными при переходе от одного пласта к другому: по этим пластам можно проследить эволюцию давно вымерших растительных и животных организмов.

Историю развития органической жизни, последова­тельность залегания слоев осадочных пород изучают палеонтология и стратиграфия.

Эти науки позволили установить относительное исчис­ление геологического времени.

Так как летопись Земли, записанная самой природой в пластах осадочных пород, подобна объемистой книге, то ученые сочли удобным подразделить ее почти так же, как делятся книги, — на тома, главы, разделы и парагра­фы. По отношению к каждому из подразделений поль­зуются двумя группами терминов для того, чтобы было ясное различие между самими напластованиями и ин­тервалом времени, за который они образовались.

Деление пластов:

Древнейшая эра носит название архейской, за ней следует протерозойская, затем палеозойская, мезозой­ская и кайнозойская. Обычно начало каждой новой эры характеризуется резким изменением облика животного и растительного мира, распределением суши и морей.

В XX веке явления радиоактивного распада ряда хи­мических элементов, содержащихся в минералах, позво­лили геологам перейти к абсолютному летосчислению, выраженному в годах.

Оказалось, что при распаде радиоактивных элемен­тов, проходящем для каждого вида элемента с присущей для него скоростью, в минерале накапливаются не изме­няющиеся новые химические элементы (так называемые стабильные изотопы), по содержанию которых можно судить о времени образования минерала и включающей его горной породы. По этим данным длительность архей­ской и протерозойской эр составляет 3 млрд. лет. Все по­следующие эры охватывают период времени в 600 млн. лет.

Следует сказать еще об одной ветви геологии, нося­щей название тектоника. Она занимается вопросами строения земной коры и изменениями, происходящими в верхних оболочках Земли.

Данные всех ветвей геологии широко используются в геологической карте, создаваемой при помощи спе­циальной геологической съемки местности. Такая кар­та — важнейшее звено работы геолога, объединяющее теорию с практикой.

Геологическая карта представляет собой обыкновен­ную топографическую карту, на которую нанесено рас­пространение осадочных, изверженных и метаморфиче­ских пород и отмечен при помощи условной, обычно яркой, раскраски их относительный возраст, а при помо­щи ряда дополнительных знаков — формы залегания этих пород. Таким образом, геологическая карта до не­которой степени является документальным, почти фотографическим отображением распространения пород на земной поверхности.

Без геологических карт не может осуществляться практическая работа по расширению минерально-сырье­вой базы страны, по увеличению ее водных ресурсов и по современному крупному строительству различных со­оружений.

Геологическую карту той или иной местности состав­ляют путем проведения геологической съемки, или много­численных маршрутов, позволяющих наметить границы распространения различных пород. При этом геолог вы­черчивает на географической карте площадь, занимае­мую каждой породой известного возраста и состава, и показывает, как она залегает (горизонтально, наклонена ли в какую-либо сторону или образует складки). Затем он отмечает на карте различные нарушения в породах — трещины разломов, рудные и иные жилы, изменения одних пород от соприкосновения с другими, места зале­гания разных полезных ископаемых. При особо точных работах важные элементы залегания горных пород, их границы определяются при помощи мензульной съемки (Мензульная съемка — совокупность геодезических ра­бот, целью которых является составление плана или карты местности).

Составление карты производится не только в полевой обстановке, но и на основании последующей лаборатор­ной обработки собранных каменных образцов.

Однако одна геологическая карта еще недостаточно объясняет существующие соотношения горных пород на глубине и общую историю развития того или иного райо­на. Поэтому появилась необходимость в специальных тектонических картах, отражающих структурные особен­ности верхней части земной коры, и в палеогеографиче­ских картах, восстанавливающих облик земной поверх­ности в разные геологические эпохи. Они как бы служат графическим объяснением геологической карты, сущест­венно ее дополняя, так же как геологические разрезы, проводимые обычно вкрестпростиранию пластов, осве­щают строение местности на некоторую глубину.

Все разделы геологической науки, а также карта не­обходимы для осуществления поисков и разведки разно­образных полезных ископаемых. Но этим делом уже занимаются геологи — специалисты по полезным ископаемым, причем они применяют горнопроходческие ра­боты — канавы, шурфы, шахты, штольни и буровые сква­жины. Вместе с тем теперь широко применяются геохи­мические и геофизические приемы поисков, в особенности для поисков нефтяных месторождений.

Еще недавно геолог работал в поле один или в соп­ровождении сборщика образцов (коллектора). В настоя­щее время геологические партии, в особенности поисково-разведочные, представляют собой большие коллективы с десятками и сотнями сотрудников. Они имеют все виды транспорта, радиостанции, геофизические приборы и по­ходные химические лаборатории. К их услугам и самоле­ты, и вертолеты, и самоходные буровые установки, а так­же сложные, очень чувствительные геофизические прибо­ры. При лабораторной обработке они имеют возмож­ность пользоваться электронными микроскопами, масс-спектрографами, спектроскопами и многочисленными дру­гими приборами.

Но геологи решают не только практические вопросы. Они, как и ученые других специальностей, разрабатыва­ют также вопросы теории развития Земли. Вопросы о том, что такое Земля, как она возникла, какова она была прежде и как обрела свой теперешний вид и сделалась обитаемой, еще в древности привлекали к себе внима­ние мыслящих людей, возбуждали их любознательность. Сказания о происхождении мира, или так называемые космогонии, созданные народами древности, представ­ляли собой краткие наброски познаний о Земле и вселен­ной. Эти космогонии медленно менялись с течением вре­мени на более обоснованные научные воззрения.

Геологическая наука недавнего прошлого базирова­лась на космогонических представлениях, зародившихся в XVIII веке.

Философ Кант, а затем несколько позднее астроном Лаплас предложили гипотезу происхождения планетной системы из раскаленной туманности. Земля и планеты были когда-то в огненно-жидком состоянии, а затем, охладившись, сохранили расплавленное ядро. Эта тео­рия стала надолго частью научного миропонимания и в геологии легла в основу построений и выводов о разви­тии Земли. Она держалась в течение всего XIX и даже части XX столетия. В связи с гипотезой об огненно-жид­кой стадии, о постепенном охлаждении Земли и ее сжатии выросла так называемая контракционная теория, согласно которой горы представляют собой складки по­род. Она создалась на основе представления о сокраще­нии ядра Земли, на которое оседает, сминаясь и сжи­маясь, земная кора. Эта гипотеза и наблюдения о повы­шении температуры по мере углубления в земную кору привели к развитию взглядов о существовании, притом повсеместно, на известной глубине огненно-жидкой маг­мы, способной под влиянием охлаждения к разделению на отдельные расплавы. Именно этим процессом, в основ­ном, объяснялось многообразие магматических пород и развитие процессов, приводящих к образованию разно­образных рудных месторождений.

В настоящее время наука стоит на совершенно иных космогонических позициях, в связи с чем произошли ко­ренные изменения в основных геологических представле­ниях.

Теперь считают, что Земля произошла путем уплотне­ния метеоритного вещества, что сначала она была холод­ной и что ее последующий разогрев связан с распадом радиоактивных элементов.

Таким образом, согласно новым представлениям, Земля сама выделяет тепло, образующееся в результате распада радиоактивных веществ. Соприкасаясь с косми­ческим пространством, Земля теряет часть тепла, охлаж­дается, причем ее тепловой режим и давление в подкор­ковом слое определяют наблюдаемые колебательные дви­жения земной коры и процессы, приводящие к перемеще­нию водных масс океана.

В начале Великой Октябрьской революции молодые геологи, теперь представители старшего поколения совет­ских геологов, не могли еще знать многое из того, что дала современная наука. В то время в зачаточном со­стоянии находилась геофизика и едва лишь зарождалась геохимия. Ничего не было известно о коренных различиях в строении континентов и океанического дна. Не было еще опыта широких поисково-разведочных работ, а гео­логическая съемка охватывала лишь небольшую часть территории нашей страны. Но уже чувствовалась ломка старых представлений в области физики и химии, сопро­вождавшаяся коренным изменением взглядов на сущ­ность ряда важнейших физических и химических явле­ний. Этот перелом явился следствием открытия и изучения двух физических явлений, казалось бы ничем взаим­но не связанных: прохождения электрического тока через разреженные газы и открытия радиоактивности.

В самом деле, корпускулярная природа электричест­ва, участвующего в этих процессах, и связь этих явлений с природой атома обусловили ту внутреннюю общность и взаимодействие, которые привели к поразительным науч­ным достижениям нашей эпохи.

Изучение катодных лучей привело к открытию лучей Рентгена и к блестящему исследованию Дж. Дж. Томсо­на, определившему заряд и вес электрона. Лучи Рентге­на, в свою очередь, стимулировали исследования А. Бек­кереля над флюоресценцией урана и натолкнули на от­крытие радиоактивных явлений, а затем и самого радия супругами Кюри в 1898 г. Именно открытием радия с его чудесными свойствами дотоле незыблемым устоям хи­мии — понятию о неделимости атома, господствовавше­му в XIX веке, был нанесен смертельный удар.

Началась замечательная страница науки — изучение радиоактивных превращений, превращений одних эле­ментов в другие, идущих независимо от воли человека, с определенной скоростью и постоянным выделением тепла.

Прямым следствием открытия радиоактивности, как отметил один из выдающихся физиков XX века Эрнест Резерфорд, явилось «великое научное движение, корен­ное изменение всех основ мировоззрения человечества, прежде всего физических, химических, астрономических и математических, которое длится, не ослабевая, до на­ших дней».

Совершенно естественно, что минералог и геохимик В. И. Вернадский, передовой ученый своего времени и философ, не мог пройти мимо подъема, охватившего научные слои человеческого общества в начале XX века. Новое учение о радиоактивных свойствах материи вскоре захватило его целиком и стало ведущим направ­лением в дальнейшей научной работе всей его жизни. Как естествоиспытатель и минералог, Владимир Ива­нович прежде всего применил данные и методы новой науки, как он сам об этом пишет, к изучению явлений радиоактивности, проявляющихся на нашей планете, в ее минералах и горных породах, пытаясь направить внимание на изучение явлений не радиоактивности самой по себе, а радиоактивности Земли.

В. И. Вернадский энергично пропагандировал новые идеи и доказывал необходимость систематического изуче­ния в первую очередь проявлений радиоактивности в ок­ружающей нас природе с геологической и минералоги­ческой точек зрения. Он настоял на организации спе­циальных экспедиций и партий для поисков минералов и руд в различных районах нашей Родины.

В одну из таких экспедиций был приглашен я на должность начальника поискового отряда.