Принцип объективной реальности и неповторимости стратиграфических подразделений (Л.Л.Халфина – Д.Л.Степанова). Сформулирован в 1967 г. Д.Л.Степановым на основе положений Халфина.



«Стратиграфические подразделения (стратоны), представляя реальный результат геологических событий, объективно отражают суть этих событий и не повторяются во времени и в пространстве».

Данный принцип обосновывает процедуру выделения стратиграфического подразделения, подчеркивая конкретнсть и оригинальность каждого, будь то слой или пачка, ярус или акротема.

Практический смысл этого принципа заключается в необходимости преодоления тенденции к субъективному подходу при установлении стратиграфических подразделений.

 

ГлаваII:

Магматизм как учение включает все явления, связанные с процессом образования горных пород из расплавленной огненно-жидкой магмы в процессе ее движения и остывания.

Магма (От греч. magma — каша, пюре) — это расплавленное природное вещество, возникающее обычно в нижних частях земной коры или в верхней мантии. С химической точки зрения она представляет собой флюидно-силикатный расплав, т. е. содержит в своем составе соединения с кремнеземом (Si), кислородом (О) и летучими веществами. Последние присутствуют в виде газа (пузырьков), или растворены в расплаве. Другими словами, магма — это расплавленное вещество земной коры, имеющее силикатный состав и насыщенное различными газами и парами — летучими компонентами. Магма излившаяся на поверхность называется лавой.

Процессы преобразования магмы на глубине называются интрузивным или глубинным магматизмом. Явления, связанные с преобразованием (извержением и застыванием) лавы на поверхности Земли называются эффузивным магматизмом, или вулканизмом.

Понятие о магме. Магматический расплав, как это следует из определения, трехкомпонентная система, состоящая из жидкости, газа и твердых кристаллов, количественные соотношения которых зависят от температуры, давления, состава газов и т. п. В зависимости от изменения этих параметров происходит и эволюция магмы.

Главными или петрогенными компонентами магмы являются окислы: SiO2, TiO2, Al2O3, Fe2O3, FeO, CaO, MgO, Na2O, K2O. По объему они составляют до 90–97%. На кристаллизацию тех или иных минералов из расплава большое влияние оказывают так называемые трансмагматические флюидные растворы, которые, проходя через магму, понижают или, наоборот, повышают температуру кристаллизации, изменяют вязкость и подвижность магмы (Н2 — водород, Н2О — вода, СО2, F2, B и др. летучие компоненты).

Первичная магма возникает в нижних частях земной коры и верхней мантии и имеет первоначальный однородный состав. По мере продвижения ее в верхние горизонты земной коры на фоне изменения внешних условий (падает или растет давление или температура или то и другое вместе) происходит эволюция магмы или магматическая дифференциация (разделение). Дифференциация магмы может происходить как в жидком состоянии (собственно магматическая или ликвационная) дифференциация), так и в процессе ее раскристаллизации (кристаллизационная дифференциация). Этот процесс сейчас достаточно хорошо изучен учеными теоретически и экспериментально (над этим вопросом работают целые институты, в Иркутске известны работы акад. Ф. А. Летникова).

Магматическая (ликвационная) дифференциация выражается в том, что еще в жидком состоянии более тяжелые соединения опускаются, вызывая этим расслоение магмы.

Однако более сложные и существенные изменения в составе магмы происходят в процессе ее кристаллизационной дифференциации, когда в результате постепенного остывания из нее выпадают минералы в виде кристаллов, которые внизу распределяются по плотности. При этом кристаллизация идет в определенной последовательности.

1) Вначале выделяются кристаллы более высокотемпературных минералов (т. е. имеющих более высокую температуру плавления). К таким минералам относятся минералы, содержащие Mg, Fe, (оливин), минералы из групп пироксенов и амфиболов и др. При этом меняется состав расплава и его строение. Из однородного он становится расслоенным.

2) затем кристаллизуются и выпадают на дно более низкотемпературные минералы, богатые кремнеземом — калиевый полевой шпат (КПШ), кварц.

3) В заключительные фазы кристаллизации магма в большей или меньшей степени обогащается низкотемпературными газово-жидкими компонентами (пары воды, металлы), становится очень подвижной и легко проникает по трещинам и разломам во вмещающие горные породы.

В нижней части магматической камеры таким образом будут скапливаться более тяжелые минералы и образовывать так называемые ультраосновные и основные магматические горные породы, а в верхней части будут накапливаться более легкие минералы (кварц, полевые шпаты) и образовывать более кислые, более обогащенные летучими горные породы — граниты, сиениты. В средней же части камеры будут формироваться и накапливаться минералы, формирующие горные породы среднего состава — габбро и диориты.

С последней стадией кристаллизационной дифференциации связано проявление пегматитового, пневматолитового и гидротермального процессов.

Пегматитовый процесс приводит к образованию крупнокристаллических горных пород (пегматитов) в виде жил, гнезд, линз, даек во вмещающих горных породах. Чаще всего пегматиты состоят из КПШ, кварца, слюды, амфиболов.

Пневматолитовый процесс (pneuma — дуновение, пар, газ) проявляется на контакте внедрившейся магмы с вмещающими породами и выражается в том, что летучие (газовые) компоненты, выделенные из магмы, либо кристаллизуются в контактовой зоне, либо вызывают метасоматоз — замещение привнесенными минеральными соединениями минералов контактовой зоны.

Гидротермальный процесс (древнегреч. hudor — вода) выражается в проникновении в трещины вмещающих пород горячих водных растворов и образовании в них минеральных отложений; возникновении так называемых гидротермальных жил.

На состав образующихся из магмы изверженных горных пород большое влияние оказывает процесс ассимиляции или магматического замещения, который представляет собой расплавление и усвоение поднимающейся магмой боковых или вмещающих пород. Как вы понимаете на больших глубинах, где зарождается магма, она может перемещаться только расплавляя или замещая те породы, которые там находятся. Этому процессу помогают и глубинные трансмагматические флюиды, которые реагируют с вмещающими породами, размягчая и растворяя их, и осуществляя привнос одних элементов и вынос других элементов, производя, таким образом, обмен с магмой. Породы получающиеся из такой насыщенной, загрязненной магмы называются гибридными.

Наиболее активно взаимодействуют с вмещающими породами магмы кислого и среднего состава, как наиболее насыщенные кремнекислотой. Вокруг этих пород (гранитов, диоритов, сиенитов) наиболее обширные ореолы измененных пород.

Застывая и кристаллизуясь на глубине, магма образует тела различной формы и размера — интрузивы или интрузии. Каждый интрузив имеет следующие элементы: внешнюю зону взаимодействия с вмещающими породами — зону экзоконтакта и внутреннюю — зону эндоконтакта.

В зависимости от глубины формирования или застывания интрузивные массивы подразделяются на приповерхностные или субвулканические (до первых сотен метров); среднеглубинные или гипабиссальные (до 1–1,5 км); глубинные или абиссальные (глубже 1–1,5 км).

Рис. 3 Согласные формы залегания интрузивных тел (по Пособие к лабораторным... 1988).

I - факолиты; II - лополит (а), силлы (б), лакколиты (в)

Глубинные породы чаще обладают хорошо раскристаллизованной, крупнокристаллической или, как говорят геологи, полнокристаллической структурой, а приповерхностные — мелкозернистой или порфировой, очень похожей на структуру излившихся или эффузивных пород.

По отношению к слоистой структуре вмещающих пород или по отношению к контактам ранее образованных пород различают: интрузивы согласные или конкордантные и интрузивы несогласные или дискордантные

Рис. 4. Секущие или несогласные формы залегания интрузивных тел (по Пособие к лабораторным... 1988).

Субинтрузивные тела: гарполит (а), его апофиза (б), дайки (в), магматические диапиры (г), шток (д)

Яркими представителями несогласных интрузивов могут служить дайки (англ. dikes жилы) — плитообразные магматические тела, длина которых во много раз больше ширины, плоскости контактов практически параллельны. Дайки имеют длину от десятков метров до сотен километров (Великая дайка Родезии в Африке имеет длину 540 км и ширину до 11 км, дайка «Биннеринги» в Австралии простирается на 300 км и имеет мощность более 3 км).

Магматический материал в дайках обычно пассивно заполняет образуемые трещины и расколы хрупкой земной коры. Часто наблюдаются параллельные серии даек — что может указывать на значительные амплитуды растяжения земной коры. Например, на одном участке в Шотландии длиной 1,6 км было установлено 115 таких параллельных даек. Иногда наблюдаются серии параллельных полудаек, что может указывать на значительные амплитуды растяжения земной коры, раздвижение ее отдельных блоков в стороны как, например в срединно-океанических хребтах, где наблюдаются базальтовые серии параллельных даек.

Дайки могут быть кольцевыми, образуемые вокруг какого-то объекта (интрузивного массива, вулкана). Диаметр таких колец может достигать 5 км. Дайки могут быть и радиальными, расходящимися в разные стороны от какого-нибудь центра.

От даек необходимо отличать жилы, которые имеют ветвистую форму и гораздо меньшие размеры, силлы — пластовые или плоские интрузии (пластовые залежи) с контактами параллельными контактам вмещающих пород. Они характерны для платформенных спокойных отложений. Материал силлов как бы раздвигает слои горных пород? внедряясь по их контактовым поверхностям. Пример, траппы Сибирской платформы и силлы рудоносных интрузий Норильска (никель и медь).

Лакколиты (древнегреч. lakkos — цистерна, бассейн) — интрузии грибообразной формы. Диаметр лакколитов в пределах 5–6 км. Шляпка лакколитов растет за счет высокой вязкости магмы как правило среднего или кислого состава.

Лополиты (от греч. lopos чашка, плоское глиняное блюдце) — перевернутые лакколиты. Важнейшие источники хрома, платиноидов, никеля, меди. Наиболее известные лополиты — Бушвельд (ЮАР) и Сёдбери (Канада).

Факолит — линзовидные тела, располагающиеся в сводах или замках складок, согласно с вмещающими породами.

Штоки (нем. stock — палка, форма для шапок) — столбообразные интрузивы изометричной формы в плане, площадью менее 100–150 кв. км с крутыми контактами.

Крупные гранитные интрузивы площадью во многие сотни и тыс. кв. км называются батолитами1 . От них часто отходят апофизы — более мелкие червеобразные и ветвящиеся интрузивы.

Батолиты и штоки — это абиссальные интрузивы. Дайки являются приповерхностными структурами, т. к. выполняют хрупкие трещины, которые образуются в холодных близповерхностных условиях.

Проблема места для батолитов? Ассимиляция или раздвижение пород?

Граниты, залегающие на месте образования (кристаллизации и застывания) и преобразования магмы называют автохтонными2, а граниты и интрузивы, которые застыли далеко от места возникновения магмы их породившей называют аллохтонными3.

Состав (химический и минералогический) автохтонных гранитов имеет некоторую зависимость от вмещающих пород, т. к. магма вместила в себя, расплавив, большую их часть. Состав же аллохтонных гранитов совершенно чужд вмещающим породам.

 

 

ГлаваIII:

Тектоника (от греч. tektonikós — относящийся к строительству), геотектоника, отрасль геологии, изучающая структуру земной коры и её изменения под влиянием механических тектонических движений и деформаций, связанных с развитием Земли в целом (Тектонические движения

Тектонические движения, механические движения земной коры, вызываемые силами, которые действуют в земной коре и главным образом в мантии Земли, приводящие к деформации слагающих кору пород. Т. д. связаны, как правило, с изменением химического состава, фазового состояния (минерального состава) и внутренней структуры подвергающихся деформации горных пород. Т. д. охватывают одновременно очень большие площади. Геодезические измерения показывают, что практически вся поверхность Земли находится непрерывно в движении, однако скорость Т. д. невелика, изменяясь от сотых долей до первых десятков мм/год, и только накопления этих движений в ходе очень продолжительного (десятки — сотни млн. лет) геологического времени приводят к крупным суммарным перемещениям отдельных участков земной коры.

Американский геолог Г. Джильберт предложил (1890), а немецкий геолог Х. Штилле развил (1919) классификацию Т. д. с разделением их на эпейрогенические, выражающиеся в длительных поднятиях и опусканиях крупных участков земной поверхности, и орогенические, проявляющиеся эпизодически (орогенические фазы) в определённых зонах образованием складок и разрывов и ведущие к формированию горных сооружений (см. Орогенез). Эта классификация применяется до сих пор, но её основной недостаток — объединение в единое понятие орогенеза двух принципиально различных процессов — складко- и разрывообразования, с одной стороны, и горообразования — с другой. Поэтому были предложены др. классификации. Одна из них (советские геологи А. П. Карпинский, М. М. Тетяев и др.) предусматривала выделение колебательных складко- и разрывообразующих Т. д., другая (немецкий геолог Э. Харман и голландский учёный Р. В. ван Беммелен) — ундационных (волновых) и ундуляционных (складчатых) Т. д.).Стало ясным, что Т. д. весьма разнообразны как по форме проявления, так и по глубине зарождения, а также, очевидно, по механизму и причинам возникновения. По др. принципу Т. д. были разделены ещё М. В. Ломоносовым на медленные (вековые) и быстрые. Быстрые движения связаны с землетрясениями и, как правило, отличаются высокой скоростью, на несколько порядков превышающей скорость медленных движений. Смещения земной поверхности во время землетрясений составляют несколько м, иногда более 10 м. Однако такие смещения проявляются эпизодически и в сумме дают эффект, не намного превышающий эффект медленных движений.

Существенное значение имеет подразделение Т. д. на вертикальные (радиальные) и горизонтальные (тангенциальные), хотя оно и носит в большей мере условный характер, ибо эти движения взаимосвязаны и переходят одни в другие). Поэтому правильнее говорить о Т. д. с преобладающей вертикальной или горизонтальной компонентой. Преобладающие вертикальные движения обусловливают поднятия и опускания земной поверхности, в том числе образование горных сооружений. Они являются основной причиной накопления мощных толщ осадочных пород в океанах и морях, а отчасти и на суше. Горизонтальные движения наиболее ярко проявляются в образовании крупных сдвигов отдельных блоков земной коры относительно других с амплитудой в сотни и даже тысячи км, в их надвигах с амплитудой в первые сотни км, а также (спорно) в образовании океанических впадин шириной в тысячи км в результате раздвига глыб континентальной коры (см. Мобилизм).

Т. д. отличаются определённой периодичностью или неравномерностью, которая выражается в изменениях знака и (или) скорости во времени. Относительно короткопериодические вертикальные движения с частой переменой знака (обратимые) называются колебательными. Горизонтальные движения обычно длительно сохраняют свою направленность и являются необратимыми. Колебательные Т. д.. вероятно, служат причиной трансгрессий и регрессий моря, образования морских и речных террас. По времени проявления выделяют новейшие Т. д.. которые непосредственно отражаются в современном рельефе Земли и поэтому распознаются не только геологическими, но и геоморфологическими методами, и современные Т. д., которые изучаются также и геодезическими методами (повторные нивелировки и пр.). Они составляют предмет исследования неотектоники.

Т. д. отдалённого геологического прошлого устанавливаются по распространению трансгрессий и регрессий океана, по суммарной толщине (мощности) накопившихся осадочных отложений, по распределению их фаций и источников обломочного материала, снесённого в депрессии. Таким способом выясняется вертикальная компонента перемещения верхних слоев земной коры или поверхности консолидированного фундамента, расположенного под осадочным чехлом. В качестве репера используется уровень Мирового океана, который считают почти постоянным, с возможными отклонениями до 50—100 м при таянии или образовании ледников, а также более значительными отклонениями — до нескольких сот м в результате изменения ёмкости океанических впадин при их разрастании и образовании срединно-океанических хребтов.

Крупные горизонтальные перемещения, которые признаются не всеми учёными, устанавливаются как по геологическим данным, путём графического выпрямления складок и восстановления надвинутых толщ горных пород в первоначальном положении, так и на основании изучения остаточной намагниченности горных пород) и изменений палеоклимата Считается, что при достаточном количестве палеомагнитных и геологических данных можно восстанавливать былое расположение материковых глыб и определять скорость и направление перемещений, происходивших в последующее время, например с конца палеозойской эры.

Скорость горизонтальных перемещений определяется сторонниками мобилизма по ширине новообразованных океанов (Атлантического, Индийского), по палеомагнитным данным, указывающим на изменения широты и ориентировки по отношению к меридианам, и по ширине образующихся при разрастании океанического дна полос магнитных аномалий различного знака, которые сопоставляются с длительностью эпох различной полярности магнитного поля Земли. Эти оценки, как и скорость современных горизонтальных движений, измеренная геодезическими методами в рифтах (Восточная Африка), складчатых областях (Япония, Таджикистан) и на сдвигах (Калифорния), составляют 0,1—5 см/год. На протяжении миллионов лет скорость горизонтальных движений изменяется незначительно, направление остаётся почти постоянным.

Вертикальные движения имеют, напротив, переменный, колебательный характер; повторные нивелировки показывают, что скорость опускания или поднятия на равнинах обычно не превышает 0,5 см/год, поднятие в горных областях (например, на Кавказе) достигает 2 см/год. В то же время средние скорости вертикальных Т. д., определяемые для больших интервалов времени (например, за десятки млн. лет), не превышают 0,1 см/год в подвижных поясах и 0,01 см/год на платформах. Это различие в скоростях, измеренных за малые и большие промежутки времени, указывает на то, что в геологических структурах фиксируется лишь интегральный результат вековых вертикальных движений, накапливающийся при суммировании колебаний противоположного знака. Сходство Т. д.. повторяющихся на одних и тех же тектонических структурах, позволяет говорить об унаследованном характере вертикальных Т. д. К Т. д. обычно не относят перемещения горных пород в приповерхностной зоне (десятки м от поверхности), вызванные нарушениями их гравитационного равновесия под влиянием экзогенных (внешних) геологических процессов, а также периодические поднятия и опускания земной поверхности, обусловленные твёрдыми приливами Земли вследствие притяжения Луны и Солнца. Спорным является отнесение к Т. д. процессов, связанных с восстановлением изостатического равновесия (см. Изостазия), например, поднятий при сокращении крупных ледниковых покровов типа антарктического или гренландского. Локальный характер носят движения земной коры, вызванные деятельностью вулканов. Причины Т. д. до сих пор достоверно не установлены; в этом отношении высказываются различные предположения (см. Тектонические гипотезы). По мнению ряда учёных (О. Ампферер. 1906; P. Швиннер. 1919; и др.), глубинные Т. д. вызваны системой крупных конвекционных течений, охватывающих верхние и средние слои мантии Земли; с такими течениями, по-видимому, связано растяжение земной коры в океанах и сжатие в складчатых областях, над теми зонами, где происходит сближение и погружение встречных течений вниз. Др. учёные (В. В. Белоусов. 1954) отрицают существование замкнутых конвекционных течений в мантии, но допускают подъём разогретых в низах мантии и более лёгких продуктов её дифференциации, вызывающий восходящие вертикальные движения коры. Охлаждение этих масс служит причиной её опусканий.

При этом горизонтальным движениям не придаётся существ. значения и они считаются производными от вертикальных. При выяснении природы движений и деформаций земной коры некоторые исследователи отводят определённую роль напряжениям, возникающим в связи с изменениями скорости вращения Земли, другие считают их слишком незначительными.

и

Тектонические деформации, изменение формы залегания, объёма, внутренней структуры и взаимного расположения тел горных пород под действием глубинных сил Земли, порождающих в земной коре условия местного направленного или всестороннего растяжения, сжатия или сдвига Тектонические движения

Тектон и ческие движ е ния, механические движения земной коры, вызываемые силами, которые действуют в земной коре и главным образом в мантии Земли, приводящие к деформации слагающих кору пород. Т. д. связаны, как правило, с изменением химического состава, фазового состояния (минерального состава) и внутренней структуры подвергающихся деформации горных пород. Т. д. охватывают одновременно очень большие площади. Геодезические измерения показывают, что практически вся поверхность Земли находится непрерывно в движении, однако скорость Т. д. невелика, изменяясь от сотых долей до первых десятков мм/год, и только накопления этих движений в ходе очень продолжительного (десятки — сотни млн. лет) геологического времени приводят к крупным суммарным перемещениям отдельных участков земной коры.

Американский геолог Г. Джильберт предложил (1890), а немецкий геолог Х. Штилле развил (1919) классификацию Т. д. с разделением их на эпейрогенические, выражающиеся в длительных поднятиях и опусканиях крупных участков земной поверхности, и орогенические, проявляющиеся эпизодически (орогенические фазы) в определённых зонах образованием складок и разрывов и ведущие к формированию горных сооружений (см. Орогенез). Эта классификация применяется до сих пор, но её основной недостаток — объединение в единое понятие орогенеза двух принципиально различных процессов — складко- и разрывообразования, с одной стороны, и горообразования — с другой. Поэтому были предложены др. классификации. Одна из них (советские геологи А. П. Карпинский, М. М. Тетяев и др.) предусматривала выделение колебательных складко- и разрывообразующих Т. д., другая (немецкий геолог Э. Харман и голландский учёный Р. В. ван Беммелен) — ундационных (волновых) и ундуляционных (складчатых) Т. д. (см. Колебательные движения земной коры).Стало ясным, что Т. д. весьма разнообразны как по форме проявления, так и по глубине зарождения, а также, очевидно, по механизму и причинам возникновения. По др. принципу Т. д. были разделены ещё М. В. Ломоносовым на медленные (вековые) и быстрые. Быстрые движения связаны с землетрясениями и, как правило, отличаются высокой скоростью, на несколько порядков превышающей скорость медленных движений. Смещения земной поверхности во время землетрясений составляют несколько м, иногда более 10 м. Однако такие смещения проявляются эпизодически и в сумме дают эффект, не намного превышающий эффект медленных движений.

Существенное значение имеет подразделение Т. д. на вертикальные (радиальные) и горизонтальные (тангенциальные), хотя оно и носит в большей мере условный характер, ибо эти движения взаимосвязаны и переходят одни в другие (см.Горизонтальные движения земной коры). Поэтому правильнее говорить о Т. д. с преобладающей вертикальной или горизонтальной компонентой. Преобладающие вертикальные движения обусловливают поднятия и опускания земной поверхности, в том числе образование горных сооружений. Они являются основной причиной накопления мощных толщ осадочных пород в океанах и морях, а отчасти и на суше. Горизонтальные движения наиболее ярко проявляются в образовании крупных сдвигов отдельных блоков земной коры относительно других с амплитудой в сотни и даже тысячи км, в их надвигах с амплитудой в первые сотни км, а также (спорно) в образовании океанических впадин шириной в тысячи км в результате раздвига глыб континентальной коры (см. Мобилизм).

Т. д. отличаются определённой периодичностью или неравномерностью, которая выражается в изменениях знака и (или) скорости во времени. Относительно короткопериодические вертикальные движения с частой переменой знака (обратимые) называются колебательными. Горизонтальные движения обычно длительно сохраняют свою направленность и являются необратимыми. Колебательные Т. д.. вероятно, служат причиной трансгрессий и регрессий моря, образования морских и речных террас. По времени проявления выделяют новейшие Т. д.. которые непосредственно отражаются в современном рельефе Земли и поэтому распознаются не только геологическими, но и геоморфологическими методами, и современные Т. д., которые изучаются также и геодезическими методами (повторные нивелировки и пр.). Они составляют предмет исследования неотектоники.

Т. д. отдалённого геологического прошлого устанавливаются по распространению трансгрессий и регрессий океана, по суммарной толщине (мощности) накопившихся осадочных отложений, по распределению их фаций и источников обломочного материала, снесённого в депрессии. Таким способом выясняется вертикальная компонента перемещения верхних слоев земной коры или поверхности консолидированного фундамента, расположенного под осадочным чехлом. В качестве репера используется уровень Мирового океана, который считают почти постоянным, с возможными отклонениями до 50—100 мпри таянии или образовании ледников, а также более значительными отклонениями — до нескольких сот м в результате изменения ёмкости океанических впадин при их разрастании и образовании срединно-океанических хребтов.

Крупные горизонтальные перемещения, которые признаются не всеми учёными, устанавливаются как по геологическим данным, путём графического выпрямления складок и восстановления надвинутых толщ горных пород в первоначальном положении, так и на основании изучения остаточной намагниченности горных пород (см. Палеомагнетизм) и изменений палеоклимата (см. Палеоклиматология). Считается, что при достаточном количестве палеомагнитных и геологических данных можно восстанавливать былое расположение материковых глыб и определять скорость и направление перемещений, происходивших в последующее время, например с конца палеозойской эры.

Скорость горизонтальных перемещений определяется сторонниками мобилизма по ширине новообразованных океанов (Атлантического, Индийского), по палеомагнитным данным, указывающим на изменения широты и ориентировки по отношению к меридианам, и по ширине образующихся при разрастании океанического дна полос магнитных аномалий различного знака, которые сопоставляются с длительностью эпох различной полярности магнитного поля Земли. Эти оценки, как и скорость современных горизонтальных движений, измеренная геодезическими методами в рифтах (Восточная Африка), складчатых областях (Япония, Таджикистан) и на сдвигах (Калифорния), составляют 0,1—5 см/год. На протяжении миллионов лет скорость горизонтальных движений изменяется незначительно, направление остаётся почти постоянным.

Вертикальные движения имеют, напротив, переменный, колебательный характер; повторные нивелировки показывают, что скорость опускания или поднятия на равнинах обычно не превышает 0,5 см/год, поднятие в горных областях (например, на Кавказе) достигает 2 см/год.В то же время средние скорости вертикальных Т. д., определяемые для больших интервалов времени (например, за десятки млн. лет), не превышают 0,1 см/годв подвижных поясах и 0,01 см/год на платформах. Это различие в скоростях, измеренных за малые и большие промежутки времени, указывает на то, что в геологических структурах фиксируется лишь интегральный результат вековых вертикальных движений, накапливающийся при суммировании колебаний противоположного знака. Сходство Т. д.. повторяющихся на одних и тех же тектонических структурах, позволяет говорить об унаследованном характере вертикальных Т. д. К Т. д. обычно не относят перемещения горных пород в приповерхностной зоне (десятки м от поверхности), вызванные нарушениями их гравитационного равновесия под влиянием экзогенных (внешних) геологических процессов, а также периодические поднятия и опускания земной поверхности, обусловленные твёрдыми приливами Земли вследствие притяжения Луны и Солнца. Спорным является отнесение к Т. д. процессов, связанных с восстановлением изостатического равновесия (см. Изостазия), например, поднятий при сокращении крупных ледниковых покровов типа антарктического или гренландского. Локальный характер носят движения земной коры, вызванные деятельностью вулканов. Причины Т. д. до сих пор достоверно не установлены; в этом отношении высказываются различные предположения (см. Тектонические гипотезы).По мнению ряда учёных (О. Ампферер. 1906; P. Швиннер. 1919; и др.), глубинные Т. д. вызваны системой крупных конвекционных течений, охватывающих верхние и средние слои мантии Земли; с такими течениями, по-видимому, связано растяжение земной коры в океанах и сжатие в складчатых областях, над теми зонами, где происходит сближение и погружение встречных течений вниз. Др. учёные (В. В. Белоусов. 1954) отрицают существование замкнутых конвекционных течений в мантии, но допускают подъём разогретых в низах мантии и более лёгких продуктов её дифференциации, вызывающий восходящие вертикальные движения коры. Охлаждение этих масс служит причиной её опусканий.

При этом горизонтальным движениям не придаётся существ. значения и они считаются производными от вертикальных. При выяснении природы движений и деформаций земной коры некоторые исследователи отводят определённую роль напряжениям, возникающим в связи с изменениями скорости вращения Земли, другие считают их слишком незначительными.

 . Наиболее четко Т. д. проявляются в осадочных, вулканических и метаморфических горных породах в виде различных складчатых и разрывных нарушений их первично горизонтального залегания; в магматических породах и кристаллических сланцах Т. д. приводят к переориентировке или перекристаллизации слагающих их минералов (см. Петротектоника, Тектониты).

Классификация Т. д. построена главным образом на основе изучения слоистых толщ горных пород; выделяются складчатые (см. Складчатость горных пород) и разрывные (Разрывы тектонические

Разр ы вы тектон и ческие, разломы, трещины в земной коре, образовавшиеся при тектонических движениях и деформациях горных пород. Массивы разобщённых при этом горных пород образуют крылья Р. т.; при наклонном разрыве различают лежачее крыло, подстилающее разрыв, и висячее крыло, покрывающее разрыв. Наблюдаются разрывы без существенного относительного смещения крыльев — тектонические трещины, и со значительным смещением — разрывные смещения; среди последних выделяют: сдвиг, образующийся вследствие горизонтального смещения крыльев по вертикальной или наклонной трещине; раздвиг — результат раздвижения крыльев в стороны; сброс, разрыв, у которого висячее крыло смещено вниз; взброс и надвиг,образованные смещением висячего крыла вверх (различие между взбросом и надвигом — в величине угла наклона Р. т.); к этому же типу смещений относятся покровы тектонические, возникающие благодаря надвиганию висячего крыла с большой амплитудой, по очень пологой, горизонтальной или волнистой трещине. Широко развиты комбинированные смещения (сбросо-сдвиги и т.п.). Размер Р. т. и амплитуда смещений по ним различны. Тектонические трещины без смещения в большинстве случаев не выходят за пределы нескольких м. Разрывы со смещением могут варьировать от небольших трещин в несколько дм длиной до глубинных разломов, рассекающих всю земную кору и часть верхней мантии Земли. Амплитуда сбросов достигает нескольких км, сдвигов и тектонических покровов — десятков (а по мнению ряда исследователей, и нескольких сотен) км. Различный характер напряжений вызывает образование разных типов Р. т.: в зонах сжатия земной коры формируются взбросы, надвиги и покровы, которые обычно сочетаются со складками горных пород; в зонах растяжения земной коры образуются сбросы и раздвиги. Зоны проявления большого числа сбросов называются рифтами.

Смещения по Р. т. могут быть кратковременными или продолжаться в течение длительного геологического времени; в последнем случае они происходят в виде отдельных толчков, сопровождаемых землетрясениями. Нередко полости Р. т. служат путями для восходящих гидротермальных растворов, дающих начало жильным породам.

)Т. д. Складчатость — результат остаточной (пластичной) деформации горных пород, когда тектонические напряжения превосходят их предел упругости; разрывы происходят вследствие разрушения горных пород, когда тектонические напряжения превосходят их предел прочности.

Отдельные участки земной коры, различные по своей геологической истории и строению, характеризуются определённым сочетанием Т. д., составляющим тот или иной тектонический режим. Внешний облик, тип, размеры Т. д. зависят от многих факторов: физических свойств горных пород, направления, интенсивности и длительности действующих тектонических сил. Механизм и причины Т. д. — важная часть общей проблемы развития земной коры и возникновения землетрясений (см.Сейсмология, Тектоника). Помимо детального изучения природных объектов, для решения различных вопросов возникновения Т. д. всё большее значение с середины 20 в. начали приобретать экспериментальные исследования на моделях, основанные на физической теории подобия (см.Тектонофизика), и изучение геохимических процессов, происходящих в земной коре и внутренних оболочках Земли.

 ). Основная задача Т. — изучение современной структуры земной коры, то есть размещения и характера залегания в её пределах различных горных пород, и закономерных сочетаний структурных элементов разного порядка — от мелких складок и разрывов до континентов и океанов, а также выяснение истории и условий её формирования (см. Тектонические структуры).

Т. связана со многими отраслями геологии, в особенности со стратиграфией, петрографией, литологией, палеогеографией, учением о полезных ископаемых.

Основные направления и методы исследований. В Т. выделяют несколько научных направлений.

Общая, или морфологическая, Т. (называется также структурной геологией) изучает различные типы структурных элементов литосферы (в основном коровые, мелкого и среднего масштаба). Региональная Т. исследует современное распространение таких структурных форм в пределах отдельных участков земной коры или литосферы в целом, а также разрабатывает вопросы тектонического районирования, основываясь на данных геологической съёмки и различных (главным образом сейсмологических) геофизических методов. Наиболее крупные структуры уходят корнями в верхнюю мантию и называются глубинными; к их числу относятся материковые и океанические платформы; океанические, геосинклинальные и орогенные подвижные пояса. Глубинным структурам противопоставляются коровые структуры, локализованные в земной коре.

Историческая Т. изучает историю тектонических движений и формирования отдельных структурных элементов земной коры и её структуры в целом, намечает основные этапы и стадии развития, выявляет его общие закономерности ( ). Историческая Т. использует методы историко-тектонического или палеотектонического анализа: анализ фаций и мощностей — изучение распределения по площади и разрезу различных типов осадочных пород (фаций) и изменения их мощности; формационный анализ — исследование размещения на площади и по времени (по разрезу) формаций горных пород (осадочных, вулканических, интрузивно-магматических, метаморфических), образованных в определённой тектонической обстановке; в большинстве случаев каждая формация отвечает определённой стадии развития основных типов крупных структурных элементов коры; объёмный метод — определение и сопоставление объёмов крупных комплексов горных пород разного происхождения, накопившихся на разных этапах и стадиях развития земной коры; анализ перерывов и несогласий в разрезе осадочных и метаморфических толщ, маркирующих фазы повышенной активности тектонических движений и перестройки структурного плана крупных участков земной коры.

Материалы региональной и исторической Т. используются при составлении тектонических карт, на которых обычно показывается распространение складчатых систем и платформ разного возраста.

Генетическая, или теоретическая, Т. обобщает закономерности развития земной коры и её структуры, установленные региональной и исторической Т., с целью создания общей теории развития структуры земной коры. Этот раздел Т. исследует также причины тектонических движений и механизм формирования отдельных видов тектонических нарушений и структурных элементов земной коры. При этом применяются различные методы и прежде всего структурный анализ, восстанавливающий последовательность и условия образования нарушений (складок, трещин, разрывов со смещением и т. п.); в зависимости от масштаба исследований различают детальный, региональный и глобальный структурные анализы и, кроме того, микро- или петроструктурный анализ, основывающийся на изучении ориентировки породообразующих минералов и других линейных элементов структуры горных пород (см. Петротектоника). Конечная цель структурного анализа — восстановление полей напряжений, создавших те или иные структурные формы. Метод сравнительной Т. заключается в сравнительном изучении возможно большего числа структурных элементов одного класса для выявления их типоморфных особенностей и установления последовательности развития.

Всё большее значение в изучении генезиса структур разного типа приобретает экспериментальный метод, занимающийся физическим моделированием структурных форм, преимущественно средних и мелких, на основе так называемого принципа подобия. Разработке вопросов генетической Т. содействует развитие новой отрасли Т. — тектонофизики. занимающейся приложением законов физики твёрдого тела и реологии к выяснению физических условий и построению физико-математических моделей формирования тектонических структур.

В особый раздел Т. выделилась неотектоника, изучающая тектонические движения новейшего (неогенантропогенового) отрезка истории Земли и созданные ими структуры. Поскольку новейшие движения сыграли основную роль в формировании современного рельефа земной поверхности, они изучаются главным образом геоморфологическими методами. Особая методика (в основном инструментальные, геодезические методы) применяется для изучения современных тектонических движений. На стыке Т. и сейсмологии возникла сейсмотектоника, исследующая тектонические условия проявления землетрясений. Т. имеет большое практическое значение, так как она позволяет рационально направлять поиски и разведку полезных ископаемых. Например, форма рудных залежей и угольных пластов часто определяется очертаниями складок и расположением разрывов, рудные жилы бывают связаны с системами тектонических трещин, нефтяные и газовые месторождения — со сводами антиклиналей и куполов. Общее расположение рудных поясов, угленосных бассейнов и прочее связано с распределением крупных структурных элементов земной коры. Данные о структуре верх. слоев земной коры и об интенсивности новейших тектонических движений учитываются при строительстве различных инженерных сооружений (каналов, гидростанций и т. п.).

Основные этапы развития и современное состояние. Ещё в античное время было известно, что земная поверхность не находится в покое, а подвержена поднятиям и опусканиям. В эпоху Возрождения Леонардо да Винчи и др. учёные пришли к выводу, что нахождение окаменелых морских раковин на значительной высоте над уровнем моря представляет результат поднятия суши. В 17 в. Н. Стено показал, что слои осадочных горных пород первоначально отлагаются горизонтально, а их наклонное положение н складчатые изгибы — следствие последующих нарушений. Во 2-й половине 18 в. в трудах М. В. Ломоносова и Дж. Геттона ведущая роль в развитии земной коры признавалась за вертикальными движениями — поднятиями и опусканиями. Эта идея получила дальнейшее развитие в 19 в. в работах немецких учёных Л. Буха, А. Гумбольдта и Б. Штудера, сформулировавших первую научную тектоническую гипотезу о "кратерах поднятия".

С середины 19 в. благодаря развитию горнодобывающей промышленности проводится работа по систематике складчатых и разрывных нарушений земной коры, первые итоги которой подведены в сводке структурных терминов швейцарского геолога А. Гейма и французского учёного Э. де Маржери (1888). Одновременно более детальное изучение строения складчатых сооружений на основе геологического картирования выявило неудовлетворительность гипотезы "кратеров поднятия" и привело к замене её контракционной гипотезой (Л. Эли де Бомон. 1852, и др.). Неравномерное распределение складчатых зон разного возраста по поверхности Земли вскоре получило своё объяснение в теории геосинклиналей (американские учёные Дж. Холл, 1859; Дж. Дэна. 1873; французский геолог М. Бертран. 1887), согласно которой эти зоны образуются на месте крупных прогибов, выполненных мощными толщами морских осадков. Французский геолог Г. Э. Ог (1900) уподобил геосинклинали современным океанам и противопоставил их континентальным площадям, в дальнейшем получившим название платформ (Э. Зюсс. А. Д. Архангельский.), или кратонов (Л. Кобер. Х. Штилле). Большое значение в разработке учения о платформах, движениях и деформациях коры в их пределах имели труды русских учёных Н. А. Головкинского. А. П. Карпинского, А. П. Павлова.

Новые геологические данные конца 19 — начала 20 вв. поколебали основы контракционной гипотезы, которая не давала удовлетворит. объяснения крупным горизонтальным перемещениям земной коры (покровам тектоническим), вертикальным поднятиям и опусканиям, магматизму и др. явлениям. Появились новые модели развития Земли (подробнее см.Тектонические гипотезы), однако ни одна из них не завоевала общего признания. Пульсационная гипотеза пыталась преодолеть недостатки контракционной, введя представление о чередовании в истории Земли сжатия и расширения (У. Х.Бачер, советские геологи М. А. Усов и В. А. Обручев, 1940). Гипотеза расширения Земли была развита немецким учёным О. Хильгенбергом (1933) и поддержена венгерским геофизиком Л. Эдьедом и др. Некоторые исследователи, начиная с австрийского геолога О. Ампферера (1906), выдвинули идею о подкоровых конвекционных течениях в мантии Земли как источнике тектонических деформаций коры. В дальнейшем (1960-е гг.) другие учёные (голландский геолог Р. В. ван Беммелен, советский геолог В. В. Белоусов и др.) стали усматривать этот источник в глубинной дифференциации вещества Земли, стимулируемой его разогревом вследствие распада радиоактивных элементов. Принципиально иной явилась гипотеза дрейфа материков немецкого геофизика А. Вегенера (1912), впервые допустившая крупные горизонтальные перемещения глыб континентальной коры и объяснившая образование океанов раздвигом этих глыб (без изменения объёма земного шара, в отличие от гипотезы расширения Земли). Тем самым в теоретической Т. оформилось новое течение —мобилизм. в отличие от фиксизма. не допускающего сколько-нибудь значительных горизонтальных перемещений глыб коры.

В исследование Т. отдельных материков и в установление общих закономерностей строения и развития их основных структурных элементов (геосинклиналей, орогенов и платформ) много внесли работы советских геологов — А. Д. Архангельского, Н. С. Шатского. А. В. Пейве. А. Л. Яншина, М. В. Муратова, А. А. Богданова, В. Е. Хаина. П. Н. Кропоткина и др., а из зарубежных учёных — немецких геологов Х. Штилле и С. Бубнова, американского геолога Дж. М. Кея, французского геолога Ж. Обуэна и др. В СССР уже в начале 1920-х гг. в Московском геологоразведочном и Ленинградском горном институтах началось чтение курсов геотектоники. Утверждению Т. в качестве самостоятельной научной дисциплины значительно способствовал выход в свет руководств М. М. Тетяева "Основы геотектоники" (1934) и В. В. Белоусова "Общая геотектоника" (1948). После публикации в 1956 тектонической карты СССР (под редакцией Н. С. Шатского) по близкой методике были составлены и опубликованы международные тектонические карты Европы, Африки и Северной Америки, а также тектоническая карта Австралии (см. Тектонические карты).Советским учёным (В. А. Обручев, Н. И. Николаев, С. С. Шульц) принадлежит инициатива в разработке вопросов неотектоники. Успехи в разработке геологии и геохронологии докембрия открыли возможность выявления особенностей ранних стадий развития земной коры (Е. В. Павловский и др.).

Новый этап в развитии Т. начался в 60-х гг. 20 в. в связи с большими успехами в геофизическом изучении строения земной коры и верхней мантии. Получило подтверждение существование в мантии слоя пониженной вязкости — астеносферы при исследовании океанов была открыта мировая система срединноокеанических хребтов и осложняющих их рифтов, а также вытянутые вдоль этих хребтов полосовые магнитные аномалии; был разработан метод определения ориентировки магнитного поля прошлых геологических эпох (см. Палеомагнетизм) обнаружены явления инверсии (обращения полюсов) магнитного поля Земли; разработан метод определения напряжений в очагах землетрясений.

Новые данные привели к возрождению идей мобилизма (см. "Новая глобальная тектоника") и вызвали новую дискуссию между школами мобилистов и фиксистов. Появились новые варианты мобилистских представлений (Пейве и др.), продолжалась разработка гипотезы глубинной дифференциации вещества Земли либо с чисто фиксистских (Белоусов), либо с умеренно мобилистских (Р. В. ван Беммелен) позиций.

Тектонические исследования в СССР ведутся в Геологическом институте и институте физики Земли АН СССР, в институте тектоники и геофизики СО АН СССР, в геологических институтах филиалов АН СССР и АН союзных республик, университетах, научно-исследовательских институтах министерства геологии СССР (ВСЕГЕИ и др.), министерства нефтяной промышленности и др. Все они координируются Междуведомственным тектоническим комитетом, издающим с 1965 журнал "Геотектоника"..

 

ГлаваIV:

Геология как наука возникла сравнительно недавно в результате больших обобщений, но корни ее теряются в глубокой древности. Люди начали изучать Землю на первых этапах своего существования. Это изучение вызывалось необходимостью, так как Земля в конечном счете является той материальной базой, на которой развивается общественное производство. Развитие материальной культуры, рост общественного производства теснейшим образом связаны с изучением и всесторонним освоением Земли. В каменный век люди добывали из недр определенные сорта камней, в бронзовый — медь и олово, в железный — железо. Добывать указанные материалы люди могли лишь при тщательном изучении строения земной коры, ее особенностей. Совершенно неоспоримые, несомненные свидетельства подобного изучения — памятники глубочайшей древности, созданные за тысячелетия до нашей эры, встречаются часто, например в виде горных выработок, известных в Средней Азии, в Туве, в Китае и многих других местах земного шара, и свидетельствуют о глубоких эмпирических знаниях закономерностей распространения и залегания некоторых руд (меди, золота, железа) и умении пользоваться этими знаниями.

Горные выработки древних людей проходились иногда с исключительной целесообразностью, показывающей, что рудокопы разбирались не только в рудах, но и в породах, среди которых руды залегают, а также и в других, иногда очень тонких деталях геологического строения того или иного рудоносного района, о которых мы узнаем лишь путем тщательного изучения. Поэтому древние горные выработки, являющиеся как бы памятниками искусства древних рудокопов, не только не утратили значения в наше время, но широко используются в поисковой практике и часто указывают на наличие «новых» месторождений полезных ископаемых и даже целых рудоносных районов.

Следует, однако, отметить, что древние люди были еще очень далеки от каких бы то ни было научных выводов и обобщений. Представления их о Земле носили не научный, а религиозный характер и лишь тормозили развитие науки. Тем не менее неуклонный рост общественного производства ставил перед обществом совершенно конкретные задачи в области изучения Земли. Люди были вынуждены их решать независимо от существующих представлений и господствующих идей. Вместе с добычей руд возникла необходимость распознавания их, изучения рудных минералов, что обусловило появление впоследствии минералогии (от лат. minera — руда, logos — учение). Развитие торговли и общения между народами привело к зарождению географии и геодезии. Перечисленные и многие другие естественные науки, имеющие самое непосредственное отношение к геологии, развивались самостоятельно, независимо друг от друга, и понадобились тысячелетия, чтобы обобщить их и подойти к идее взаимосвязи наблюдаемых в природе явлений, без чего невозможно было появление современной геологии.

Дошедшие до нас труды древних ученых имеют лишь исторический интерес, так как здравые мысли в них переплетаются с фантастическими измышлениями и легендами. Интересны наблюдения Аристотеля (384—322 гг. до н. э.), представившего первые доказательства шарообразности Земли, труды Аристарха Самосского (III в. до н. э.), гениально предвосхитившего гелиоцентрическую систему мира, доказанную Коперником через 18 веков, произведения Пифагора (571—497 гг. до н. э.), Геродота (V в. до н. э.), Страбона (63—20 гг. до н. э.), в которых изложены наблюдения над вулканами, эродирующей работой рек, образованием дельты Нила и соображения о колебаниях уровня моря. Не только наблюдения и догадки, но и ценные изобретения, относящиеся к горному делу и геологическим наукам, известны в глубокой древности. Например, бурение применялось египтянами еще 6000 лет назад при постройке пирамид. Древние римляне знали ударное бурение. В Китае соляные рассолы добывались из буровых скважин свыше 2000 лет назад. В Китае был изобретен компас в III в. до н. э., а в 132 г. китайский ученый Чжан Хэн сконструировал первый сейсмограф. Перечисленные достижения древних ученых, конечно, способствовали развитию науки, хотя многие философские труды античных мыслителей не только не содействовали прогрессу, но тормозили его. Таково, например, метафизическое учение Птоломея и Аристотеля о геоцентрической системе мира, воспринятое христианской церковью и использованное для борьбы с наукой.

В эпоху Средневековья, когда жестоко карались даже еретические мысли (т. е. отступающие от церковных догматов), развитие естествознания, подрывающего устои церковно-феодальной идеологии, почти прекратилось.

Современное исследование природы началось с эпохи Возрождения. Этот период (конец XV — начало XVI вв.), характеризующийся переходом ремесла в мануфактуру, был подготовлен великими географическими открытиями, расширившими рынки сбыта товаров и подготовившими почву для развития мировой торговли (открытие Америки в 1492 г., путешествие Васко да Гама в Индию в 1497 г., кругосветное путешествие Магеллана в 1519—1522 гг.). Геология в это время едва начала формироваться, как видно хотя бы из высказываний Леонардо да Винчи (1452—1519 гг.), отвергшего библейскую легенду о всемирном потопе и считавшего окаменелые остатки морских организмов в горных породах свидетелями перемещений моря и суши. Немецкий врач, металлург и минералог Георг Бауэр (Агри-кола, 1494—1555 гг.) оставил интересные наблюдения над рудными жилами и труды по технике горного дела. К этому же времени относится и величайшее творение Коперника (1473—1543 гг.) «Об обращении небесных кругов», появлением которого началось освобождение науки от гнета религии.

Однако в мануфактурной период капиталистического производства (первая половина XVIII в.) «наука все еще глубоко увязает в теологии. Она повсюду ищет и находит в качестве последней причины толчок извне, необъяснимый из самой природы» (Ф. Энгельс. Диалектика природы. М., 1956, с. 7). Например, великий математик и философ Г. В. Лейбниц (1646— 1716 г.) в труде «Protogaea» «укладывал» образование Земли в 6 библейских дней. Были широко распространены идеи сторонников дилювиальной гипотезы, рассматривавших окаменелости и рельеф земной поверхности как остаток всемирного потопа. И. В. Мушкетов главной особенностью этой эпохи считал полное пренебрежение к непосредственным исследованиям при обилии гипотез и философских рассуждений. Нелепые мнения «как сорная трава заглушали развитие правильных геологических воззрений, тем более что к геологическим спорам того времени почти всегда присоединялись жгучие религиозные вопросы» (И. В. Мушкетов. Физическая геология. М., 1899, т. 1, с. 6). Поэтому особого упоминания заслуживают труды датчанина Н. Стено (1638—1687 гг.), положившего начало учению о дислокациях земной коры и наступлениях моря на сушу. Его труды способствовали развитию стратиграфии, а его вулканическая теория образования гор держалась более столетия.

Не менее замечательны труды М. В. Ломоносова (1711 —1765 гг.) «Слово о рождении металлов от трясения земли» (1757 г.), «Первые основы металлургии или рудных дел» (1763 г.) и «О слоях земных», в которых с совершенной очевидностью Земля и все происходящие на ней процессы рассматриваются как нечто, развивающееся во времени. Говорится о поднятиях и опусканиях земной поверхности, о смещении берегов, о появлении и исчезновении гор, островов и целых материков. Однако общего признания в то время эти работы не находили.

Характерной особенностью этого времени Ф. Энгельс считал своеобразное мировоззрение «об абсолютной неизменяемости природы» (Диалектика природы. М., 1956, с. 6.), первая брешь в котором была пробита И. Кантом (1724—1804 гг.), выпустившим в 1755 г. знаменитый труд «Всеобщая естественная история и теория неба», развитый и обоснованный П. С. Лапласом и В. Гершелем, подготовившими признание «Небулярной гипотезы» о происхождении нашей Солнечной системы.

В последней трети XVIII и в XIX в. в результате промышленного переворота радикально изменилась энергетическая база промышленности, нашла универсальное применение паровая машина, появились железные дороги, возникла новая отрасль промышленности — машиностроение. Все это потребовало огромного количества металлов и привело к замене древесного топлива минеральным. Горная промышленность начала быстро развиваться. Мировая добыча минерального сырья к шестидесятым годам XIX в. увеличилась более чем в 13 раз и достигла 225,3 млн. т. (против 17,3 млн. т. за первые 20 лет XVIII в.), причем около 80% этого количества падало на каменный уголь.

Все это не могло не сказаться и на развитии геологических наук. Уже в XVIII в. началось интенсивное изучение геологического строения большинства европейских стран. В России такие исследования проводились еще при Петре I, но особенного развития они достигли во второй половине XVIII и в начале XIX в., когда были организованы крупные экспедиции в различные районы нашей страны. К XVIII в. относится и появление первых технических высших горных школ: в 1716 г. в Остраве (Чехия), в 1765 г. во Фрейберге (Саксония), в 1773 г. в Санкт-Петербурге, в 1795 г. в Париже. Однако до конца XVIII в. геологии как самостоятельной науки еще не было. Была «минералогия», мало похожая на современную. Минералами называли металлы, соли, «дикие камни», земли, пески, окаменелые остатки организмов, т. е. все составные части земной коры, различные по форме, составу и происхождению, что уже давно понимали, так как накопилось много наблюдений и материалов о строении и составе земной коры, о геологических процессах и их результатах. Короче говоря, почва для оформления геологии была подготовлена, и в 1780 г. профессор Фрейбергской академии А. Г. Вернер разделил «минералогию» на две самостоятельные науки — собственно минералогию, которую он назвал ориктологией (от греч. oriktos — ископаемый), и геогнозию (от греч. ge — земля, gnosis — познание) — геологию.

А. Г. Вернера справедливо считают одним из основоположников современной минералогии, однако для развития теоретической геологии он сыграл скорее отрицательную роль, будучи крайним нептунистом. Он учил, что Землю некогда покрывал океан, из вод которого последовательно осаждались гнейсы, граниты, кристаллические сланцы, базальты, порфиры и сиениты. На эти первозданные слои отложились формации переходной группы — химические и механические осадки. Вулканы А. Г. Вернер связывал с подземными пожарами. Это направление было названо нептунистическим. В 1788 г. шотландский геолог Д. Геттон в книге «Теория Земли» высказал гораздо более здравые мысли. Как и М. В. Ломоносов, он считал, что в образовании горных пород принимают участие подземный жар и механические перемещения, которые он представлял во всей сложности — вплоть до надвигания древних слоев на молодые. Направление Д. Геттона было названо плутоническим. Спор нептунистов и плутонистов продолжался несколько десятилетний, как указывает И. В. Мушкетов, не только не принес пользы для науки, «но подорвал уважение к геологии, тем более что к нему примешались религиозные вопросы».

Огромную положительную роль в развитии геологии сыграла, как упоминалось, разработка палеонтологического метода определения относительного возраста горных пород, произведенная на рубеже XVIII и XIX вв. в Англии В. Смитом (1769—1839 гг.), а во Франции — Ж. Кювье (1769—1832 гг.). В. Смита окаменелые остатки организмов интересовали как руководящие формы для сопоставления пластов осадочных пород и определения их относительного возраста, и его справедливо считают основоположником стратиграфии. Ж. Кювье рассматривал окаменелости как остатки вымерших животных и положил начало новой тогда науки — палеонтологии. Он был сторонником теории катастрофизма, сыгравшей, как упоминалось, отрицательную роль в развитии геологии.

В первой половине XIX в. вместе с выходом трудов В. Смита и Ж. Кювье началось систематическое изучение остатков вымерших организмов для более подробного расчленения осадочных толщ и выработки для всей Земли геохронологической шкалы. С 1822 по 1841 г. были выделены палеозойская, мезозойская и кайнозойская группы осадочных образований, кембрийская, силурийская, девонская, каменноугольная, пермская, триасовая,юрская,меловая, третичная и четвертичная системы. В 1830—1833 гг. появилась знаменитая работа Ч. Лайеля «Основы геологии», а в 1859 г. известные труды Ч. Дарвина окончательно упрочили эволюционные идеи в геологии.

В России после открытия в 1773 г. Горного училища (современного Ленинградского горного института) появились первые руководства по геологическим наукам для высшей школы. Из них особого внимания заслуживает «Курс геогнозии» проф. Д. И. Соколова (1839 г.), в котором он независимо от Ч. Лайеля пришел к идее актуализма. В 1817 г. при Горном училище (переименованном тогда в Горный кадетский корпус) было организовано Минералогическое общество, сыгравшее огромную роль в деле организации региональных геологических исследований, а в 1825 г. начал выпускаться Горный журнал, один из старейших в мире, в котором печатались (и печатаются) труды многих видных русских геологов. В 1829, 1841 и 1845 гг. были изданы первые геологические карты Европейской России.

Во второй половине XIX в. произошло воссоединение Италии (1859 г.), отмена крепостного права в России (1861 г.), гражданская война и отмена рабства в США (1861—1865 гг.), буржуазная революция в Японии (1868 г.), объединение Германии (1871 г.). Все это привело к быстрому росту промышленности. Мировая выплавка стали выросла с 0,5 млн. т. в 1870 г. до 28 млн. т в 1900 г., а добыча угля — с 189 млн. т до 769 млн. т за то же время. Резко усилилась конкуренция и погоня за источниками сырья, и к концу XIX в. закончился первый раздел мира между капиталистическими странами. В 1898 г. произошла первая империалистическая война США против Испании. После экономических кризисов (1873, 1900—1903 гг.) начался бурный рост монополий, которые стали основой хозяйственной жизни. Капитализм перешел в высшую, империалистическую стадию.

Бурный рост тяжелой индустрии, электротехнической и химической промышленности, производства вооружений требовали в огромных и неуклонно растущих количествах различных видов минерального сырья и неизбежно способствовали интенсивному развитию геологических работ. Это повлекло за собой широкое применение в науке эксперимента с использованием быстро развивающейся техники и точных методов исследования. В середине XIX в. как самостоятельная наука выделилась геофизика. Были достигнуты большие успехи в деле изучения глубоких недр и строения земного шара при помощи сейсмологических и гравиметрических методов. Во второй половине XIX в. оформилась как самостоятельная наука гидрогеология. Были высказаны близкие к современным идеи о развитии рельефа Земли и тем самым положено начало обособлению геоморфологии (П. А. Кропоткин, И. Д. Черский, В. В. Докучаев в России, У. М. Дэвис в США и другие).

Во второй половине XIX в. в России выявилась группа крупнейших геологов. «Отцом русской геологии» справедливо называют акад. А. П. Карпинского (1847—1936 гг.), классические разносторонние труды которого имеют огромное теоретическое и практическое значение. Его выводы о залегании девонских отложений на Дону и о характере дислокаций на юге Европейской России послужили основанием для суждения о глубине залегания курских магнитных руд и положили начало исследованиям Большого Донбасса. Он первый составил палеогеографические карты Европейской России и объяснил морские трансгрессии волновыми колебательными движениями земной коры. А. П. Карпинский одним из первых применил онтогенический метод в палеонтологии. Он основал школу геологов-петрографов в Петербургском горном институте. Под руководством А. П. Карпинского русскими геологами были разработаны международная терминология для основных геохронологических подразделений и условные обозначения их на геологических картах, принятые Вторым международным геологическим конгрессом в Болонье (1881 г.) и вошедшие в мировую геологическую практику.

В 1882 г. в Петербурге при непосредственном участии А. П. Карпинского был организован Геологический комитет (ныне Всесоюзный ордена Ленина научно-исследовательский геологический институт, ВСЕГЕИ), в задачи которого входило изучение геологии России, ее минеральных богатств, составление геологических карт и помощь государственным организациям и частному капиталу в решении практических вопросов, связанных с геологией. Комитет сыграл исключительную роль в деле изучения геологии России.

А. П. Карпинский был первым советским президентом Российской Академии наук и работал на этом посту до конца жизни.

Другим крупнейшим геологом и кристаллографом был акад. Е. С. Федоров (1853—1919 гг.), заложивший основу современного структурного анализа кристаллов и создавший теорию пространственных групп симметрии. Школе Е. С. Федорова принадлежат поколения русских геологов, и в их числе такие крупные русские ученые, как акад. А. Н. Заварицкий, проф. А. К. Болдырев, акад. С. С. Смирнов и многие другие.

Выдающимся достижением русской геологии конца XIX в. было зарождение эволюционного почвоведения, развиваемого геологом-почвоведом проф. В. В. Докучаевым, определившим место почв среди горных пород и установившим главнейшие законы почвообразования.

К началу XX в. относится возникновение геохимии как самостоятельной науки. Геохимия появилась одновременно в разных странах, однако обобщение накопленного материала и точное определение основных задач и идей, превратившее ее в современную передовую геологическую науку, было сделано русским акад. В. И. Вернадским (1863—1945 гг.).

В области структурной и полевой геологии в конце XIX — начале XX в. огромное значение имели труды проф. Л. И. Лутугина (1865—1915 гг.), разработавшего методику детального геологического картирования и вместе со своими учениками составившего геологическую карту Донбасса масштаба 1 : 42 ООО (1898—1915 гг.). К его школе принадлежат такие ученые, как акад. П. И. Степанов, Н. Н. Яковлев, А. А. Танеев, В. И. Яворский и другие. Из исследователей Русской равнины в этот период следует отметить С. Н. Никитина, акад. А. П. Павлова, создателя московской («павловской») школы геологов, Н. И. Андрусова и других.

Однако изучение геологии России в дореволюционное время было далеко недостаточно. Поданным Министерства геологии на 1 января 1918 г. геологическими съемками всех масштабов было покрыто лишь 30,3% территории страны, из которых съемками среднего масштаба — только 2,2%, а более крупномасштабными — 0,2% общей площади (Е. Т. Шаталов).

ГлаваV:

Геоморфология

Геоморфол о гия (от гео…, греч. morphé — форма и логия), наука о рельефе земной поверхности.

Предмет и метод геоморфологии. Г. изучает рельеф суши, дна океанов и морей со стороны его внешнего (физиономического) облика, происхождения, возраста, истории развития, современной динамики, закономерностей группировки и распространения составляющих его форм. Рельеф, наблюдаемый в современную геологическую эпоху, изучается Г. как результат всего предшествующего развития земной поверхности.

Земная поверхность представляет собой границу раздела между земной корой, с одной стороны, и гидро- и атмосферой, с другой. На земную поверхность одновременно воздействуют внутренние и внешние. агенты, обусловливающие эндогенные и экзогенные рельефообразующие процессы. К эндогенным процессам, вызываемым внутренними силами Земли, относятся тектонические движения, магматизм; к экзогенным процессам, питаемым лучистой энергией Солнца,— выветривание, работа поверхностных вод и ледников, ветра, деятельность животных и растительных организмов и др. Под непосредственным воздействием силы тяжести на поверхности Земли совершаются гравитационные процессы, имеющие также рельефообразующее значение. На рельеф Земли в целом большое воздействие оказывают силы взаимного тяготения системы Земля — Солнце — Луна, вызывающие приливы в морях и океанах и в твёрдом теле Земли, изменения угловой скорости вращения Земли вокруг своей оси. Важным фактором изменения рельефа Земли является и деятельность человеческого общества. В разных местах и в разное время структура внутренних и внешних сил, их интенсивность и направленность изменяются в широких пределах, обусловливая на каждом данном участке и в каждый данный момент общее (восходящее или нисходящее) развитие рельефа и специфические особенности его формирования.

Один из основных принципов Г. заключается в том, что рельеф изучается как один из географических компонентов в тесной взаимосвязи и взаимообусловленности с другими компонентами и с географической обстановкой в целом. Рельеф не только испытывает воздействие со стороны других факторов, но и сам воздействует на них, а через них и на самого себя.

Сложными взаимоотношениями между литосферой, атмосферой, гидросферой и биосферой определяется положение Г. в системе наук о Земле. Данные и методы геологии используются для выяснения зависимости рельефа от геологического строения и развития исследуемого участка земной коры; данные физической географии, климатологии, гидрологии, океанологии, почвоведения, геоботаники — для выяснения зависимости рельефа от физико-географических условий в целом и от отдельных природных компонентов; геофизики — для изучения физической сущности процессов развития рельефа и его взаимодействия с твёрдой, жидкой и газообразной оболочками Земли.

В Г. выделяется ряд отраслей: общая Г., рассматривающая наиболее широкие вопросы формирования рельефа с освещением всего комплекса геоморфологических показателей в синтетическом плане; частная Г., изучающая рельеф по одному или нескольким частным геоморфологическим показателям; региональная Г., занимающаяся изучением конкретного рельефа отдельных участков земной поверхности — материков, океанов, морей, стран и т.п. Наиболее крупные черты рельефа Земли в региональном плане служат объектом изучения планетарной Г. Особая отрасль Г. — палеогеоморфология — рассматривает рельеф прошлых геологических эпох (нередко погребённый) с выяснением истории формирования земной поверхности на протяжении длительного геологического времени. Теоретические основы применения результатов геоморфология, исследований для решения народно-хозяйственных задач разрабатываются прикладной Г.

Общая Г. включает ряд разделов. Наиболее крупные из них: Г. суши, которая изучает рельеф поверхности материков, и морская Г., изучающая рельеф дна морей и океанов.

К частным геоморфологическим дисциплинам относятся: структурная Г., которая изучает морфоструктуры — формы рельефа, возникающие в результате исторически развивающегося противоречивого взаимодействия экзогенных и эндогенных факторов при ведущей роли последних; климатическая Г., рассматривающая морфоскульптуры — формы рельефа, в образовании которых главную роль играют экзогенные процессы, взаимодействующие со всеми другими факторами рельефообразования. Структурная Г. включает разделы, посвященные исследованию роли активной тектоники в формировании рельефа и роли уже сложившихся относительно пассивных геологических структур, которые проявляются в пластике земной поверхности благодаря неравномерной денудации различных по составу горных пород. Климатическая Г. подразделяется на несколько разделов, в которых рассматриваются комплексы форм рельефа, развивающиеся в различных физико-географических условиях: в области гумидного и семигумидного климата, современного и древнего нивального климата, в полярных и субполярных, аридных, карстовых и др. областях.

По ряду частных показателей, доступных количественному выражению, выделяют: геометрию, кинематику и динамику рельефа. Первая фиксирует внимание на изучении физиономического облика рельефа. Она включает морфографию, изучающую очертания форм рельефа, и морфометрию— учение о размерах форм, характеризуемых различными количественными показателями. Кинематика рельефа рассматривает общие особенности изменений форм земной поверхности независимо от порождающих эти изменения сил. Геометрия и кинематика рельефа являются введением в динамическую Г., изучающую физическую сущность развития рельефа в зависимости от действующих факторов. Динамическая Г. распадается на разделы, посвященные отдельным геоморфологическим процессам — склоновым, флювиальным, карстово-суффозионным, ледниковым, мерзлотным, эоловым, озёрным, морским, а также проявлению в рельефе тектоники и вулканизма. Указанные частные направления и отрасли Г. рассматривают рельеф аналитически и лишь в совокупности дают о нём и его развитии синтетическое представление. При геоморфологических исследованиях широко используются методы геологии, гляциологии, геокриологии, механики грунтов, гидродинамики, аэродинамики и др. научных дисциплин. Многие теоретические проблемы разрабатываются при помощи математических методов исследования.

Основной рабочий метод Г.— полевые экспедиционные исследования и геоморфологическая съёмка, в результате которой создаются общая и специальные геоморфологические карты. Наряду с экспедиционными исследованиями проводятся стационарные и экспериментальные исследования геоморфологических процессов. Полевые работы проводятся с применением картографических и геодезических методов, аэрометодов, геофизических и др. методов инструментальных наблюдений. Так, при геоморфологических исследованиях морского дна используются навигационная аппаратура, эхолотирование, сейсмозондирование, специальные приборы для взятия пробного грунта на большой глубине и пр.

Данные Г. используются при поисках различных, особенно россыпных, месторождений полезных ископаемых (поисковая Г.), при проектировании промышленных, гражданских, гидроэнергетических сооружений, автомобильных и железных дорог, морских портов (инженерная Г.), при разработке мероприятий по хозяйственной организации территории, её с.-х. использованию и по борьбе с почвенно-овражной эрозией. Результаты геоморфологических исследований служат основой при отраслевых и комплексных географических исследованиях.

Исторический очерк. Как самостоятельная научная дисциплина Г. сложилась в конце 19 — начале 20 вв., когда оформились две геоморфологические школы: американская во главе с У. М. Дейвисом и европейская (преимущественно немецкими), творцами которой являются Ф. Рихтгофен, А. Пенк и В. Пенк. Теоретические концепции американской школы наиболее полно выразились в учении Дейвиса о географических циклах, европейской школы — в учении В. Пенка о восходящем и нисходящем развитии рельефа (основанном на морфологическом анализе склонов) и о "предгорных лестницах". В дальнейшем за рубежом наметилось стремление преодолеть абстрактность и догматизм старых концепций и разработать теоретическую базу Г. на основе учения о структурной и климатической Г. (французские учёные Ж. Буркар, Ю. Бюдель, А. Дреш, А. Кайе, Ж. Трикар, А. Шолле). Однако отдельные геоморфологи за рубежом продолжают развивать идеи, в которых формирование рельефа рассматривается без должного учёта конкретной физико-географической обстановки (например, учение английского геоморфолога Л. Кинга об универсальном значении процессов образования педипленов, отрицание им роли климата как одного из определяющих факторов формирования рельефа). В последние десятилетия зарубежные учёные много внимания уделяют вопросам динамической Г. и морфометрии (канадские учёные А. Стралер, А. Шайдеггер и др.).

Основы Г. в России были заложены П. П. Семёновым-Тян-Шанским, П. А. Кропоткиным, В. В. Докучаевым, И. Д. Черским, И. В. Мушкетовым, С. Н. Никитиным, Д. Н. Анучиным, А. П. Павловым, В. А. Обручевым и др. Большие успехи в геоморфологическом познании территории СССР и в разработке теоретических концепций Г. были достигнуты за годы Советской власти (А. А. Борзов, И. С. Щукин, Я. С. Эдельштейн, А. А. Григорьев, И. П. Герасимов, К. К. Марков, Б. Л. Личков, Н. И. Николаев, В. А. Варсанофьева, С. С. Шульц и др.). Советские учёные развивают плодотворные идеи о геоморфологических уровнях (К. К. Марков), о геотектуре, морфоструктуре и морфоскульптуре Земли (И. П. Герасимов, Ю. А. Мещеряков), о морфологических комплексах (И. С. Щукин), о геоморфологических циклах (Ю. А. Мещеряков, Ю. Ф. Чемеков и др.). На основе новейших данных о строении коры и мантии Земли создаются общие концепции о происхождении и развитии как рельефа Земли в целом, так и рельефа дна Мирового океана (О. К. Леонтьев, Б. Л. Личков, Г. Б. Удинцев, В. Е. Хаин). Много сделано для разработки проблем классификации рельефа, формирования флювиального, карстового, ледникового, мерзлотного, эолового рельефа, морфологии побережий (С. Г. Боч, Н. А. Гвоздецкий, В. П. Зенкович, Г. А. Максимович, Д. Г. Панов, А. И. Попов, Б. А. Федорович). Большие работы проведены по региональным геоморфологическим исследованиям территории СССР (С. С. Воскресенский, К. И. Геренчук, М. В. Карандеева, В. А. Дементьев, Н. В. Думитрашко, П. К. Заморий, Л. И. Маруашвили и др.), методике построения геоморфологических карт и легенд к ним (З. А. Сваричевская, Д. В. Борисевич, А. И. Спиридонов, В. В. Ермолов, И. И. Краснов и др.). Совершенствуются картографические методы исследования рельефа (В. П. Философов и др.), аэрометоды (В. П. Мирошниченко, М. Н. Петрусевич и др.), геодезические и геофизические методы, стационарные и экспериментальные исследования (М. И. Иверонова, Н. И. Маккавеев, Г. К. Тушинский и др.). Уделяется особое внимание вопросам геометрии, кинематики и динамики рельефа (Д. Л. Арманд, А. С. Девдариани, Ю. К. Ефремов, В. В. Лонгинов и др.).

Координация работ по Г. в международном плане осуществляется комиссиями и подкомиссиями Международного географического союза (по прикладной Г., методике геоморфологического картографирования и др.). Проблемы Г. стоят в повестках международных геологических конгрессов и Международной ассоциации по изучению четвертичного периода (ИНКВА).

В СССР работа геоморфологов координируется Межведомственной геоморфологической комиссией при АН СССР. Вопросы Г. обсуждаются на съездах Географического общества СССР. Статьи по Г. за рубежом публикуются в журн. "Zeitschrift für Geomor-phologie" (Lpz. — В., 1925), "Revue de la Geomorphologie dynamique" (P., с 1950) и географических журналах; в СССР — главным образом в периодических журналах ("Известия Географического общества СССР", "Известия АН СССР, серия географическая"), в сборниках, журналах и вестниках, издаваемых филиалами и отделами Географического общества СССР, университетами и др. высшими учебными заведениями, а также научными и производственными организациями. С 1970 издаётся журнал "Геоморфология".

 ГлаваVI:

Полезные ископаемые

Полезные ископаемые, минеральное сырьё, природные минеральные образования земной коры неорганического и органического происхождения, которые могут быть эффективно использованы в сфере материального производства. По физическому состоянию П. и. делятся на твёрдые (угли ископаемые, руды, нерудные полезные ископаемые), жидкие (нефть,минеральные воды) и газообразные (газы природные горючие и инертные газы).

Геологические условия образования и региональные закономерности размещения месторождений. П. и. формировались в течение всей истории развития земной коры, вследствие эндогенных и экзогенных процессов. Вещества, необходимые для образования П. и., поступают в магматических расплавах, жидких и газообразных растворах из верхней мантии, земной коры и поверхности Земли.

Магматогенные (эндогенные) месторождения подразделяются на несколько групп. Так, при внедрении в земную кору и остывании магматических расплавов образуются магматические месторождения. С интрузивами основного состава связаны руды Cr, Fe, Ti, Ni, Cu, Со, группы платиновых металлов и др.; к щелочным массивам магматических пород приурочены руды Р, Та, Nb, Zr и редких земель. С гранитными пегматитами генетически связаны месторождения слюды, полевых шпатов, драгоценных камней, руд Be, Li, Cs. Nb, Ta, частью Sn, U и редких земель. Карбонатиты, ассоциированные с ультраосновными — щелочными породами, представляют собой важный тип месторождений, в которых накапливаются руды Fe, Cu, Nb, Ta, редких земель, а также апатита и слюд. В контактово-метасоматических месторождениях, особенно в скарнах, находятся руды Fe, Cu, Со, Pb, Zn, W, Mo, Sn, Be, U, Au, скопления горного хрусталя, графита, бора и др. П. и. Большое количество П. и. концентрируется в пневматолитовых месторождениях и гидротермальных месторождениях. Среди них главное значение имеют месторождения руд Cu, Ni, Со, Zn, Pb, Bi, Mo, W, Sn, Li, Be, Ta, Nb, As, Sb, Hg, Cd, In, S, Se, Au, Ag, U, Ra, а также кварца, барита, флюорита, асбеста и др.

Седиментогенные месторождения, возникающие при экзогенных процессах, подразделяются на осадочные, россыпные и выветривания. Осадочные месторождения формируются на дне морей, озёр, рек и болот, образуя пластовые залежи во вмещающих их осадочных горных породах. Россыпи, содержащие ценные минералы (золото, платину, алмазы и др.), накапливаются в прибрежных отложениях океанов и морей, а также в речных и озёрных отложениях, на склонах долин.Месторождения выветривания связаны с древней и современной корой выветривания, для которой характерны инфильтрационные месторождения руд урана, меди, самородной серы и остаточные месторождения никеля, железа, марганца, бокситов, магнезита, каолина.

В обстановке высоких давлений и температур, которые господствуют в глубоких недрах, преобразуются ранее существовавшие месторождения с возникновением метаморфогенных залежей (например, железной руды Криворожского бассейна и Курской магнитной аномалии, золотые и урановые руды Южной Африки) либо образуются вновь в процессеметаморфизма горных пород (месторождения мрамора, андалузита, кианита, графита и др.).

Исследование связей между месторождениями П. и., гл. чертами геологического строения и геологической истории данной территории, а также её геохимическими, гидрогеологическими и геоморфологическими особенностями служит научной основой для поисков и разведки П. и. и позволяет выявлять закономерности размещения их месторождений (см.Геологическая съёмка, Карты полезных ископаемых. Поиски геологические, Прогнозные карты, Разведка месторожденийполезных ископаемых).

Крупные, географически и геологически обособленные территории, с приуроченными к ним определёнными группами месторождений, называют провинциями П. и. Закономерности размещения П. и. в пределах провинций зависят от принадлежности региона к геосинклиналям, платформам и зонам тектоно-магматической активизации, от их геологического возраста, эпохи формирования П. и., полноты проявления стадий геологического развития данного участка земной коры, характера распространённых в пределах провинции тех или иных формаций горных пород, глубины эрозионного среза и др.

Рудные провинции выделяются по принципу оконтуривания площадей развития месторождений определённой эпохи. Они подразделяются на рудные области, а последние — на рудные районы с развитыми в их границах месторождениями определённых рудных формаций. На территории рудных районов обособляются рудные поля с совокупностью месторождений, объединяемых общностью происхождения и геологической структуры. Рудные поля состоят из рудных месторождений, охватывающих одно или несколько сближенных рудных тел, пригодных для разработки одним рудником.

В соответствии с характером формаций горных пород и ассоциированных с ними руд различают типы провинций. Например, фемические, или уральского типа, с преобладающим развитием формаций базальтоидной магмы и свойственными им месторождениями руд Fe, Ti, V, Cr, платиноидов, Cu. Им противопоставляются сиалические, или верхоянского типа, провинции с преобладанием формаций гранитоидной магмы и связанными с ними месторождениями руд Sn, W, Be, Li.

Иногда провинции выделяют по сочетанию специфических для них месторождений П. и. и их географическому положению [например, оловянная провинция Дальнего Востока, Украинская графитоносная провинция, Тунгусская графитоносная провинция, золотоносная провинция Колымы, свинцово-цинковая провинция долины Миссисипи в США (см. Миссисипской долины свинцово-цинковые месторождения), Средиземноморская бокситовая провинция и др.].

Важнейшие рудные провинции отвечают основным этапам геологического развития Земли и металлогеническим эпохам: альпийской (внутренняя часть Тихоокеанского геосинклинального пояса, Средиземноморский геосинклинальный пояс), киммерийской (внешняя часть Тихоокеанского геосинклинального пояса), герцинской (Урало-Монгольский складчатый геосинклинальный пояс), каледонской (например, Норвегия, Западный Саян), рифейской (южная окраинная частьСибирской платформы), протерозойской (Восточно-Европейская и Сибирская платформы). См. также Бассейн полезного ископаемого и Металлогения.

В пределах угленосных провинций различают угольные бассейны, районы и месторождения. В нефтегазоносных провинциях (или бассейнах) выделяют области, районы, зоны нефтегазонакопления и нефтяные, газовые или нефтегазовые месторождения (см. Нефть).

Учение о П. и. Первые представления об условиях образования П. и. появились ещё до н. э. Греческий философ Фалес (7 в. до н. э.) выдвинул гипотезу о том, что первоисточником всего живого и мёртвого является вода (см. Нептунизм). Век спустя Гераклит и несколько позже Зенон утверждали, что П. и. образовались под воздействием огня (см. Плутонизм). В средние века Г. Агрикола исследовал условия образования П. и. и впервые классифицировал месторождения по форме залегания. М. В. Ломоносов положил начало изучению генезиса П. и. в развитии. Этому были посвящены также работы плутониста Дж. Геттона и нептуниста А. Вернера. Из русских геологов значительный вклад в геологию П. и. внесли Д. И. Соколов, Г. Е. Шуровский, К. И. Богданович, В. А. Обручев и др.

В советское время дифференциация исследований П. и. по генезису привела к созданию крупных научных направлений: рудообразование (А. Г. Бетехтин, Ю. А. Билибин, А. Н. Заварицкий, Д. С. Коржинский, В. М. Крейтер, В. А. Николаев, В. И. Смирнов, С. С. Смирнов, А. Е. Ферсман и др.), твёрдые горючие ископаемые (А. А. Гапеев, И. И. Горский, Ю. А. Жемчужников, А. К. Матвеев, П. И. Степанов), геология нефти (Н. Б. Вассоевич, И. М. Губкин, С. И. Миронов, М. Ф. Мирчинк и др.), геология нерудных П. и. (П. М. Татаринов и др.).

За рубежом к концу 19 — началу 20 вв. в теории формирования месторождений П. и. сложилось несколько научных школ: американская (В. Линдгрен) — анализ геологических структур, контролирующих процесс формирования и локализацию скоплений П. и., моделирование природных физико-химических условий их формирования; немецкая (Г. Шнейдерхен) — изучение минерального вещества месторождений; французская (Л. де Лоне, Л. Эли де Бомон) — региональный анализ металлоносности; японская (Т. Като, Т. Вэтанаба) — исследование вулканогенного рудообразования. В учение о геологии угля внесли вклад В. Готан, Г. Потонье, Р. Тиссен и др.; нефти и природных газов — В. Гассоу, Х. Хёфер, Дж. Уайт и др.

Современное состояние учения о П. и. позволяет прогнозировать нахождение определённых типов П. и. на конкретной территории. Теория формирования П. и. требует дальнейших исследований (уточнения источников вещества, дающего начало П. и., форм их миграции, геологических и физико-химических параметров концентрации, а также глубины распространения П. и.).

Лит.: Смирнов В. И., Геология полезных ископаемых, 2 изд., М., 1969; Татаринов П. М., Условия образования месторождений рудных и нерудных полезных ископаемых, 2 изд., М., 1963; Курс месторождений неметаллических полезных ископаемых, М., 1969; Матвеев А. К., Геология угольных бассейнов и месторождений СССР, М., 1960; Еременко Н. А., Геология нефти и газа, 2 изд., М., 1968; Линдгрен В., Минеральные месторождения, пер. с англ., в. 1—3, М., 1934—35; Шнейдерхен Г., Рудные месторождения, пер. с нем. под ред. В. И. Смирнова, М., 1958.

В. И. Смирнов.

Минеральные ресурсы. Совокупность П. и., заключённых в недрах (государства, континента или всего мира), составляет понятие минеральные ресурсы, которые являются основой для развития важнейших отраслей промышленного производства (энергетика, чёрная и цветная металлургия, химическая промышленность, строительство).

В зависимости от области промышленного применения среди минеральных ресурсов выделяют главнейшие группы: а) топливно-энергетическую (нефть, природный газ, ископаемый уголь, горючие сланцы, торф, урановые руды); б) рудные, являющиеся сырьевой основой для чёрной и цветной металлургии (железная и марганцевая руды, хромиты, бокситы, медные, свинцово-цинковые, никелевые, вольфрамовые, молибденовые, оловянные, сурьмяные руды, руды благородных металлов и др.); в) горно-химическое сырьё (фосфориты, апатиты, поваренная, калийные и магнезиальные соли, сера и её соединения, барит, борные

руды, бром и йодсодержащие растворы); г) природные строительные материалы и большая группа нерудных П. и., а также поделочные, технические и драгоценные камни (мрамор, гранит, яшма, агат, горный хрусталь, гранат, корунд, алмаз и др.); д) гидроминеральные (подземные пресные и минерализованные воды).

Табл. 1. — Запасы и добыча важнейших полезных ископаемых капиталистических и развивающихся странах (по континентам)

Полезные ископаемые Всего Европа Азия Африка Сев. Америка Юж. Амери- ка Авст- ралия и Океа- ния
Нефть, млн. т              
запасы 71241 1185 50221 8892 6918 3725 300
добыча 2179 16 975 279 674 219 16
Природный газ, млрд. м3              
запасы 36200 4995 11090 7120 9778 1705 1510
добыча 933 123 45 4 736 22 3
Уголь              
запасы, млрд. т 743 276 109 31 270 4 53
добыча, млн. т 1290 427 140 64 567 8 84
Уран, тыс. т              
запасы1 1080 69,5 7 348 516 10 129,5
производство2 23,23 1,9 0,08 4,9 1625 0,1
Железная руда, млн. т              
запасы 62458 11850 99,14 5796 14448 13215 7234
добыча 487 122 42 62 122,2 75,3 63
Бокситы, млн. т              
запасы 3456 101 143 1391 423 320 1078
добыча 55,9 5,7 4 3,7 17,3 10,9 14,4
Медь, млн. т              
запасы4 250 6,5 18 51 98,8 67,6 8,5
производство 5,5 0,15 0,4 1,4 2,26 0,95 0,3
Свинец, млн. т              
запасы4 63,7 10,8 3,6 3,8 32 4,5 9
производство 2,45 0,3 0,13 0,2 1,15 0,25 0,42
Цинк, млн. т              
запасы4 105,7 18 8,6 4,7 55,8 8,6 10
производство5 4,26 0,64 0,42 0,27 2,06 0,4 0,47
Никель, тыс. т              
запасы4 49320 1350 7270 1270 10600 1530 27300
производство5 465 16 13 24 264 4 144
Олово, тыс. т              
запасы4 2800 145 1450 305 39 696 160
производство5 194,6 4,5 124 17,2 0,6 36,4 12
Калийные соли, млн. т K2O              
запасы 11000- 21000 2600 2000 6400- 16400
добыча 11,9 4,7 0,6 0,3 6,3 0,004
Фосфориты, млн. т              
запасы 20900 6 554 69,3 10500 1630 1280
добыча 66,2 0,03 1,75 25,6 35,1 0,2 3,5

1 Запасы U3O8 в руде. 2 Производство U3O8 в концентрате. 3 Добыча в пересчёте на товарную руду. 4 Запасы металла в руде. 5 Производство металла в концентрате.

Подобная группировка минеральных ресурсов условна, т.к. области промышленного применения одних и тех же П. и. могут быть различными (например, нефть и газ — не только экономичные виды топлива, но и важнейшее технологическое сырьё для химической промышленности).

Минеральные ресурсы имеют количественную оценку, выражаемую запасами полезных ископаемых, выявленных и разведанных; при этом величина разведанных запасов минерального сырья изменяется в зависимости от размеров добычи П. и., степени разведанности (прироста разведанных запасов), а также от развития геологических знаний о строении земной коры и возможных концентрациях П. и. в различных её частях. Данные о суммарных достоверных и вероятных запасах важнейших видов минерального сырья и о размерах его добычи по континентам (запасы на начало 1973, добыча за 1972) приведены в табл. 1; в табл. 2 — ресурсы важнейших видов минерального сырья капиталистических и развивающихся стран (по данным "Минеральные ресурсы промышленно развитых капиталистических и развивающихся стран", М., 1974).

Наиболее значительные запасы марганцевых РУД разведаны в Габоне, Бразилии, ЮАР, Индии и Австралийском Союзе; хромитов в ЮАР, Южной Родезии, Турции и на Филиппинах; кобальтовых руд в Заире, Замбии, Канаде и Н. Каледонии; вольфрамовых руд в Южной Корее, Австрал. Союзе, Боливии, Португалии, США, Бразилии; молибденовых руд в США, Канаде, Чили и Перу; ртутных руд в Испании, Италии, Турции и Мексике; сурьмяных руд в Боливии, ЮАР, Турции, Таиланде и Мексике; асбеста в Канаде и Южной Родезии; калийных солей в Канаде, ФРГ, США и Франции; фосфоритов в США, Марокко, Алжире, Тунисе, Перу и Австралийском Союзе; самородной серы в Ираке, Мексике, США, Иордании, Японии и Италии.

О ресурсах руд благородных металлов и алмазов можно судить по данным о размерах их добычи, которая за 1972 составила: золота (в т)в ЮАР свыше 910, Канаде 65, в США 44, Гане 23, в Австрал. Союзе 23; серебра (производство, в т)в Канаде около 1500, в Перу 1250, Мексике и США по 1160, в Австралийском Союзе 700; платиновых металлов (в т)в ЮАР около 42, Канаде 12,4; алмазов (в млн. карат) — в Заире 13,4, ЮАР 7,4, Гане 2,6, Ботсване — 2,4, Анголе — 2,2, Сьерра-Леоне — 1,8, Намибии — 1,6.

Многие промышленно развитые государства (Япония, Великобритания, ФРГ, Франция и др.) не располагают достаточным количеством минеральных ресурсов; даже США, богатые многими видами минерального сырья, зависят от ввоза никеля, марганца, бокситов, олова, вольфрама, слюды, алмазов и др.

Крупными минеральными ресурсами располагают социалистические страны, особенно СССР.

Табл. 2. — Ресурсы важнейших видов минерального сырья в капиталистических и развивающихся странах (достоверные и вероятные запасы на начало 1973)

Страна Запасы Страна Запасы

Нефть, млрд. т

Бокситы, млрд. т

Саудовская Аравия Кувейт Иран США Ливия Ирак Абу-Даби Нигерия Венесуэла Канада Индонезия 18,8 11,2 8,9 4,9 4 3,9 2,7 2,0 1,9 1,4 1,4 Гвинея Австралийский Союз Ямайка Суринам 1,2 1,1 0,3 0,2

Природный газ, млрд. т

Медь (металла в руде), млрд. т

США Иран Алжир Нидерланды Канада Саудовская Аравия Великобритания Кувейт Нигерия Австралийский Союз 7,7 5,7 4,7 2,5 1,6 1,4 1,3 1,1 1,1 1 США Чили Замбия Заир Перу Канада Мексика Австралийский Союз Филиппины Иран Испания Индия 69 46 26,4 20 20 17,7 11 6,3 6 5 3,8 2,5

Каменный и бурый уголь, млрд. т

(достоверные запасы)

Свинец и цинк, млрд. т

США ФРГ Великобритания Индия Канада Австралийский Союз ЮАР 215 133 127 93 55 53 25 США Канада Австралийский Союз Мексика Перу Испания ФРГ Швеция 17 и 23 11 и 28 9 и 10 4,1 и 6 2,8 и 5,8 3,4 и 5,4 2,3 и 2,5 2,3и 2,4

Уран (U3O8), млрд. т

Никель (металла в руде), млрд. т

США Канада ЮАР Австралийский Союз Намибия Франция Нигер Габон Алжир 300 214 182 130 90 41 24 18 12 Новая Каледония Канада Австралийский Союз Филиппины Индонезия Греция 22,1 8,8 5,2 4,1 3,0 1,2

Железная руда, млрд. т

Олово (металла в руде), млрд. т

Бразилия Канада Индия Австралийский Союз США Франция Великобритания Швеция Венесуэла ЮАР 10 8,5 8,5 7 5,5 4,5 2,7 2,4 2 1,2 Малайзия Индонезия Боливия Бразилия Таиланд Австралийский Союз Нигерия Великобритания Заир Лаос Бирма 600 500 386 300 220 160 140 130 70 60 50

Советский Союз занимает первое место в мире по разведанным запасам и добыче угля, железных и марганцевых руд, калийных солей, первое место по запасам и второе по добыче природного газа и асбеста, второе место по добыче нефти, ведущее место по запасам, добыче и производству многих цветных металлов, фосфатных удобрений, хромита и др. П. и. В СССР сосредоточено около 50% мировых прогнозных угольных ресурсов: геологические запасы каменного угля, подсчитанные до глубины 1800 м и бурого угля до 600 м, оцениваются в 6800 млрд. т, из которых свыше 260 млрд. тразведаны по категориям А, В и C1. Значительны сырьевые ресурсы нефти и природного газа. Прогнозные геологические запасы природного газа превышают 120 трлн. м3(около 30% мировых), в том числе разведанные составляют около 23 трлн.м3, из которых свыше 60% сосредоточено в крупнейших месторождениях Тюменской обл. Разведанные запасы железных руд составляют около 40% мировых ресурсов и марганцевых руд — свыше 75% мировых запасов. Общие балансовые запасы железных руд в СССР превышают 100 млрд. т, в том числе разведанные — 60 млрд. т. Выявлены крупные ресурсы калийных солей, фосфатных руд, алюминиевого сырья, меди, никеля, свинца, цинка, вольфрама, молибдена, олова, сурьмы, редких и благородных металлов, асбеста, графита, слюды, флюорита, магнезита, серы, каменной соли, борных руд, разнообразных каменных строительных материалов и многое др. СССР стал крупным экспортёром минерального сырья и его продуктов, в первую очередь в другие социалистические страны.

В Албании разведаны месторождения хромитов и никелевых руд. Болгария располагает залежами угля и лигнитов, железных руд, рудами свинца, цинка и меди, а также минеральными водами. В Венгрии имеются значительные запасы бокситов; разведаны месторождения бурого угля, лигнитов, руд марганца, залежи нефти и газа. В ДРВ выявлены месторождения каменного угля, железные руды, апатита, руд олова, вольфрама, свинца и цинка. ГДР занимает одно из ведущих мест в мире по запасам бурых углей и калийных солей, известны месторождения медных руд, флюорита, свинцово-цинковых и урановых руд. В Китае имеются крупные запасы каменного и бурого углей, железных руд, а также руд олова, ртути, сурьмы, вольфрама, молибдена, титана, ванадия, свинца, цинка, серебра и др. В КНДР известны месторождения каменного и бурого угля, руд железа, меди, свинца, цинка, вольфрама, молибдена, хрома, кобальта, никеля, графита, магнезита. Куба располагает залежами руд кобальта никеля и меди. В Монголии выявлены месторождения каменного угля, железных руд, золота, пьезокварца, фосфоритов, флюорита, руд олова, меди и др. цветных металлов. В Польше расположен крупнейший в Европе Силезский бассейн высококачественных каменных углей; выявлены месторождения руд меди, самородной серы, свинца и цинка, поваренной соли, магнезита, гипса. Значительными минеральными ресурсами располагает Румыния, где известны месторождения нефти и газа, а также залежи углей, лигнитов, руд цветных металлов, каменной соли, барита. В Чехословакии разведаны крупные месторождения каменного и бурого углей, лигнитов, магнезита, каолина и графита; известны также месторождения руд сурьмы, олова, вольфрама, флюорита. Югославия располагает большими запасами высококачественных бокситов, по добыче которых страна занимает ведущее место в Европе; выявлены также значительные месторождения руд ртути, сурьмы, свинца, цинка, меди, железа, магнезита, барита, каменной соли, лигнитов.

Рост промышленного производства в большинстве стран обусловливает возрастающую потребность в минеральных ресурсах. Мировая горная промышленность ежегодно увеличивает производство на 4—8% (см. Разработка месторождений полезных ископаемых). За 1951—70 мировая добыча нефти возросла в 4,5 раза, природного газа более чем в 5 раз, железной руды почти в 3 раза, угля в 1,6 раза, мировое производство цемента в 3,5 раза. За этот период производство цветных металлов в капиталистических и развивающихся странах увеличилось: свинца в 1,6 раза, меди и цинка в 2,2 раза, никеля в 3,9 раза, молибдена в 5 раз, алюминия более чем в 6 раз, магния в 9,6 раза.

В 70-х гг. в мире ежегодно добывается около 6,5 млрд. т угля, нефти и газа в (пересчёте на условное топливо), а к началу 2-го тыс. по прогнозам потребуется извлечь из недр 20—25 млрд. т топливных минеральных ресурсов. В 1970 было добыто около 400 млн. т железа (металла в руде); к концу 20 в. будет ежегодно извлекаться свыше 1 млрд. т.

В отличие от многих природных ресурсов, минеральные богатства земли невозобновимы. Поэтому всё более важной становится проблема наиболее эффективного и комплексного использования минерального сырья, в том числе резкое уменьшение его потерь (см. Потери полезных ископаемых) при добыче и переработке. При разработке комплексных руд необходимо добывать не только основные компоненты. Например, из многих железных руд можно извлекать также кобальт, никель, титан, ванадий, фосфор и др. ценные элементы. Почти все редкоземельные и рассеянные элементы, необходимые в новой технике, не образующие в природе самостоятельных месторождений, могут быть получены лишь при комплексной переработке руд цветных металлов. Важное экономическое значение имеет использование попутного нефтяного горючего газа, а также серы и гелия, содержащихся в природном газе многих месторождений.

На доступных современной технике глубинах вероятность открытия новых месторождений сокращается, поэтому наряду с увеличением глубин, с которых добываются П. и., в возрастающих объёмах вовлекаются в разработку месторождения с пониженным содержанием П. и., в том числе с бедными или труднообогатимыми рудами (см. Обогащение полезных ископаемых). Начата добыча П. и. в промышленных масштабах в недрах Мирового океана. Кроме месторождений нефти и газа, прогнозные запасы которых весьма значительны, представляют интерес подводные месторождения титана, олова, скопления железо-марганцевых конкреций (содержащих никель, кобальт, медь), широко распространённые на дне Тихого и Индийского океанов. Важным резервом минерального сырья являются воды Мирового океана (см. Океан, раздел Минеральные и энергетические ресурсы) и подземные рассолы.

Сведения о важнейших видах минеральных ресурсов и их размещении приведены также в статьях о соответствующих П. и., в статьях об отдельных государствах.

 ГлаваVII:

Гидрогеология

Гидрогеол о гия (от гидро... и геология), наука о подземных водах, изучающая их состав и свойства, происхождение, закономерности распространения и движения, а также взаимодействие с горными породами. Г. тесно связана с гидрологией, геологией (в т. ч. инженерной геологией), метеорологией, геохимией, геофизикой и др. науками о Земле; опирается на данные математики, физики, химии и широко использует их методы исследования.

Историческая справка. Накопление практических знаний о подземных водах, начавшееся с древнейших времён, ускорилось с появлением городов и поливного земледелия. искусство сооружения копаных колодцев глубиной в несколько десятковмизвестно за 2—3 тыс. лет до н. э. в Египте, Средней Азии, Индии, Китае и др. странах. Имеются сведения о лечении минеральными водами в этот же период. В 1-м тыс. до н. э. появились зачатки научных представлений о свойствах природных вод, их происхождении, условиях накопления и круговороте воды на Земле [в Древней Греции — Фалес (7—6 вв. до н. э.), Аристотель (4 в. до н. э.); в Древнем Риме — Лукреций, Витрувий (1 в. до н. э.) и др.]. Изучению подземных вод способствовало расширение работ, связанных с водоснабжением, строительством каптажных сооружений (например, кяризов у народов Кавказа и Средней Азии), добычей солёных вод для выпаривания соли путём копания колодцев, а затем бурения (территория России, 12—17 вв.). Возникли понятия о водах ненапорных, напорных (поднимающихся снизу вверх) и самоизливающихся. Последние получили в 12 в. название артезианских (от провинции Артуа во Франции). В эпоху Возрождения и позднее подземным водам и их роли в природных процессах были посвящены работы западноевропейских учёных Агриколы, Палисси, Стено и др. В России первые научные представления о подземных водах как о природных растворах, их образовании путём инфильтрации атмосферных осадков и геологической деятельности подземных вод были высказаны М. В. Ломоносовым в соч. "О слоях земных" (1763). В конце 19 — начале 20 вв. были выявлены закономерности распространения грунтовых вод (В. В. Докучаев, П. В. Отоцкий) и составлена карта зональности грунтовых вод Европейской части России. До середины 19 в. учение о подземных водах развивалось как составная часть геологии. Затем оно обособляется в отдельную дисциплину, которая в дальнейшем всё более дифференцируется. В формировании Г. большую роль сыграли французские инженеры Л. Дарси, Ж. Дюпюи, Шези, немецкие учёные Э. Принц, К. Кейльхак, Х. Хёфер и др., учёные США А. Хазен, Ч. Слихтер, О, Мейнцер, А. Лейн и др., русские геологи С. П. Никитин, И. В. Мушкетов и др. Большую роль в развитии Г. в России сыграла систематическая геологическая съёмка, производившаяся Геологическим комитетом. После Великой Октябрьской социалистической революции гидрогеологические исследования получили широкий размах. Изучение подземных вод приобрело систематический характер, была создана сеть гидрогеологических учреждений, организована подготовка специалистов-гидрогеологов. Индустриализация страны дала толчок к развитию гидрогеологических исследований для целей централизованного водоснабжения новых городов, крупных заводов, фабрик. За последующие годы сов. Г. превратилась в многогранную область геологических знаний, в которой начали развиваться многочисленные отрасли: общая Г.; динамика подземных вод; учение о режиме и балансе подземных вод; гидрогеохимия; учение о минеральных, промышленных и термальных водах; учение о поисках и разведке подземных вод; мелиоративная Г.; гидрогеология месторождений полезных ископаемых; региональная Г.

Общая Г. изучает происхождение подземных вод, их физические и химические свойства, взаимодействие с вмещающими горными породами. Творческий вклад в эту область Г. внесли советские учёные А. Ф. Лебедев, А. Н. Бунеев, В. И. Вернадский и др., австрийский геолог Э. Зюсс, учёный США А. Лейн, немецкий гидрогеолог X. Хёфер и др. Изучение подземных вод в связи с историей тектонических движений, процессов осадконакопления и диагенеза позволило подойти к выяснению истории их формирования и содействовало возникновению в 30—40-х гг. 20 в. новой отрасли общей Г.— палеогидрогеологии (учение о подземных водах прошлых геологических эпох).

Динамика подземных вод изучает движение подземных вод под влиянием естественных и искусственных факторов, разрабатывает методы количественной оценки производительности эксплуатационных скважин и запасов подземных вод. Большую роль в развитии теории динамики подземных вод сыграли в СССР — Н. Е. Жуковский, Н. Н. Павловский, Г. Н. Каменский и др., за рубежом — Ж. Дюпюи и Л. Дарси (Франция), А. Тилль (Германия), Ф. Форхгеймер (Австрия), Ч. Слихтер, Ч. Хейс, М. Маскет, Р. де Уист (США).

Учение о режиме и балансе подземных вод рассматривает те изменения в подземных водах (их уровне, температуре, химическом составе, условиях питания и движения), которые происходят под воздействием различных природных факторов (атмосферных осадков и условий их инфильтрации, испарения, температуры и влажности воздуха и почвенного слоя, влияния режима поверхностных водоёмов, рек) и деятельности человека (строительство плотин, водохранилищ и водозаборов, осушения или орошения и т.д.) (русские учёные А. В. Лебедев, А. А. Коноплянцев, М. М. Крылов, американский учёный О. Мейнцер и др.). Во 2-й половине 20 в. начали разрабатываться методы прогноза режима подземных вод, что имеет важное практическое значение при эксплуатации подземных вод, гидротехническом строительстве, орошаемом земледелии и решении др. вопросов.

Гидрогеохимия изучает процессы формирования химического состава подземных вод и закономерности миграции в них химических элементов. Теоретические предпосылки строятся на современных представлениях о структуре природных вод, о распространённости химических элементов в земной коре и горных породах, на понятии о кларках, факторах миграции, накопления, осаждения и рассеивания различных элементов и их изотопов в природных водах, о газовом составе подземных вод и др. Основы гидрогеохимии заложены трудами В. И. Вернадского в 30-х гг. 20 в. Оформилась эта отрасль Г. в 40-х гг. 20 в. Большой вклад в её развитие внесли советские учёные А. Н. Бунеев, О. А. Алекин, В. А. Сулин и др.

В 50-х гг. 20 в. значение самостоятельного направления получила радиогидрогеология — изучение миграции в подземных водах радиоактивных элементов (работы А. П. Виноградова, А. Н. Токарева, А. В. Щербакова).

Учение о минеральных, промышленных и термальных водах. Учение о минеральных водах рассматривает вопросы химического состава и происхождения минеральных вод, их классификацию на основные генетические типы, создаёт представление о месторождениях и ресурсах минеральных вод и решает проблемы их практического использования (главным образом для курортно-санаторного лечения). Вопросы изучения и использования минеральных вод освещены в работах А. Н. Огильви, Н. Н. Славянова, Н. И. Толстихина, А. М. Овчинникова, В. В. Иванова и др. Воды с повышенным содержанием разных элементов (иода, брома, бора, стронция, лития, радия и др.), получившие название промышленных, исследуются для извлечения из них указанных элементов. Изучение, поиски и разведка месторождений термальных и перегретых вод проводятся в целях использования их для теплофикации городов и населённых пунктов.

Учение о поисках и разведке подземных вод разрабатывает способы выявления месторождений подземных вод, пригодных для организации водоснабжения, орошения и др. практических целей; даёт их количественную и качественную оценку; решает задачи, возникающие при строительстве инженерных сооружений, при осушительных мероприятиях, ирригации. Вопросам методики гидрогеологических исследований в связи с поисками и разведкой подземных вод посвящены работы А. И. Силина-Бекчурина, С. К. Абрамова, М. Е. Альтовского, Н. А. Плотникова, Н. Н. Биндемана, Ф. М. Бочевера, французского учёного Ж. Кастани и др.

Мелиоративная Г. разрабатывает методы улучшения гидрогеологических условий орошаемых и осушаемых территорий в целях их наиболее рационального с.-х. освоения. Вопросы мелиоративной Г. (определение норм полива, обеспечение водой с.-х. культур, прогноз режима подземных вод, борьба с засолением почв и др.) имеют важное значение для обширной территорий аридной зоны земного шара (работы М. М. Крылова, Н. Н. Ходжибаева и др.).

Г. месторождений полезных ископаемых занимается изучением подземных вод применительно к задачам геологопромышленной оценки месторождений, их освоения и разработки. Развиваются 2 направления: Г. месторождений твёрдых полезных ископаемых и Г. нефтегазоносных месторождений, что объясняется спецификой разведки, освоения и добычи этих полезных ископаемых (работы С. В. Троянского, М. В. Сыроватко, Н. И. Плотникова, А. А. Саукова, П. П. Климентова и др.). Выделяется рудничная Г., разрабатывающая мероприятия по борьбе с подземными водами.

ГлаваVIII:

Инженерная геология

Инжен е рная геол о гия, отрасль геологии, изучающая верхние горизонты земной коры и динамику последней в связи с инженерно-строительной деятельностью человека. Рассматривает состав, структуру, текстуру и свойства горных пород как грунтов; разрабатывает прогнозы тех процессов и явлений, которые возникают при взаимодействии сооружений с природной обстановкой, и пути возможного воздействия на процессы с целью устранения их вредного влияния.

И. г. зародилась в 19 в. В России первые инженерно-геологические работы были связаны со строительством железных дорог (1842—1914). В них принимали участие А. П. Карпинский, Ф. Ю. Левинсон-Лессинг, И. В. Мушкетов, А. П. Павлов, В. А. Обручев и др. Как наука И. г. оформилась в СССР к концу 1930-х гг. в результате исследований, связанных главным образом с гидротехническим строительством. В её развитии большая роль принадлежит Ф. П. Саваренскому, И. В. Попову, Н. Н. Маслову, В. А. Приклонскому, М. П. Семенову и др.

И. г. подразделяется на: грунтоведение, изучающее горные породы и почвы, исследуемые в качестве оснований, естественных материалов и среды для инженерных сооружений; инженерную геодинамику, рассматривающую наряду с природными геологическими процессами процессы, возникающие под влиянием инженерной деятельности человека, и региональную инженерную геологию, которая изучает региональный и зональный характер распространения инженерно-геологических процессов и явлений; оценивает применительно к данной территории геологические факторы, определяющие условия строительства и эксплуатации инженерных сооружений; даёт прогноз изменения инженерно-геологических условий в результате строительства.

Морская И. г. изучает возможности строительства в условиях субаквальной среды. Формируется направление, изучающее влияние инженерной деятельности человека на глубокие горизонты земной коры (зону катагенеза), а также изучающее сейсмические явления с инженерно-геологических позиций (инженерная сейсмогеология).

И. г. тесно связана с гидрогеологией, геокриологией (мерзлотоведением), нефтяной геологией. При полевых исследованиях она использует геофизические методы (электроразведка, микросейсмика, ультразвуковой и ядерно-пенетрационный каротаж), а также физические и химические методы. Для проникновения в "микромир" горных пород применяются электронная микроскопия, электронография, рентгенография и др. методы лабораторных исследований.

В СССР исследования по И. г. проводятся различными организациями министерства геологии СССР, Госстроя СССР, некоторыми вузами и др. Координация всех исследований ведётся Научным советом по инженерной геологии и грунтоведению при АН СССР. В 1968 на 23-й сессии Международного геологического конгресса в Праге организована Международная ассоциация инженеров-геологов.

ГлаваIX:

Эколого-геологическая обстановка

• Под эколого-геологическими условиями (обстановкой)

следует понимать совокупность конкретных

экологических свойств (функций) литосферы, отража-

ющих современное или палеосостояние условий

жизнедеятельности живых организмов в данном объеме

литосферы как среде их обитания.

• Эта обстановка может изменяться как от места к месту, так и

во времени в пределах одного массива, одного района. В

последнем случае эколого-геологическая обстановка как бы

проходит ряд своих состояний, трансформируясь во

времени от одного из них к другому.

• В условиях техногенеза и вследствие развития природных

катастрофических процессов такие изменения происходят

очень быстро, нередко практически мгновенно, даже с

исторической точки зрения.

 

 

Список литературы.

 

  1. Саваренский Ф. П., Инженерная геология, 2 изд., М., 1939; Попов И. В., Инженерная геология, 2 изд., М., [1959]; Коломенский Н. В., Комаров И. С., Инженерная геология, [М.], 1964; Инженерная геология в государственном планировании, М., 1968; Проблемы инженерной геологии, М., 1970.
  2. Саваренский Ф, П., Гидрогеология, 2 изд., М. — Л., 1935; Лебедев А. Ф., Почвенные и грунтовые воды, 4 изд., М. — Л., 1936; Овчинников А. М., Общая гидрогеология, 2 изд., М., 1954; Гордеев Д. И., Основные этапы истории отечественной гидрогеологии, М., 1954 (Труды лаборатории гидрогеологических проблем, т. 7); Токарев А. Н., Щербаков А. В., Радиогидрогеология, М., 1956; Каменский Г. Н., Толстихина М. М., Толстихин Н. И., Гидрогеология СССР, М., 1959: Личков Б. Л.. Природные воды Земли и литосфера, М. — Л., 1960; Овчинникова. М., Минеральные воды, 2 изд., М., 1963; Гордеев Д. И., Учение В. И. Вернадского о природных водах и его значение для гидрогеологии, "Вести. МГУ. Серия 4. Геология", 1963, №1; Брусиловский С. А., Ланге О. К., Пашковский И. С., Развитие гидрогеологии в СССР после 1917 года, "Бюл. Московского общества испытателей природы. Отдел геологический", 1967, т. 72, в. 5; Ланге O. К., Гидрогеология, М., 1969.
  3. Быховер Н. А., Экономика минерального сырья, т. 1—3, М., 1967—71: Обзор минеральных ресурсов стран капиталистического мира (капиталистических и развивающихся стран), М., 1974; Мирлин Г. А., Минеральные богатства СССР, "Плановое хозяйство", 1972, № 11.
  4. .: Пенк В., Морфологический анализ, [пер. с нем.], М., 1961; Дэвис В. М., Геоморфологические очерки, пер. с англ., М., 1962: Павлов А. П., Избр. соч., т. 2, М., 1951; Щукин И. С., Общая геоморфология, 2 изд., т. 1—2, М., 1960—64; Борзов А. А., Географические работы, 2 изд., М., 1954; Эдельштейн Я. С., Основы геоморфологии, 2 изд., М. — Л., 1947; Марков К. К.. Основные проблемы геоморфологии, М., 1948; Рельеф Земли (Морфоструктура и морфоскульптура), М., 1967; Шайдеггер А. Е., Теоретическая геоморфология, пер. с англ., М., 1964; Панов Д. Г., Общая геоморфология, М., 1966; Махачек Ф., Рельеф Земли, пер. с нем., т. 1—2, М., 1959—61; Мещеряков Ю. А., Структурная геоморфология равнинных стран, М., 1965; Каттерфельд Г. Н., К проблеме образования морфологического лика планет типа Земли, "Географический сборник". 1962, сб. 15; Леонтьев O. К., Дно океана, М., 1968; Шульц С. С.. Анализ новейшей тектоники и рельеф Тянь-Шаня, М., 1948;
  5. Хаин В. Е.. Общая геотектоника, 2 изд., М.. 1973; Белоусов В. В.. Основы геотектоники, М.. 1975.

 

 

ПРИЛОЖЕНИЕ.

Список иллюстраций

№ рис

1. стратиграфическое расчленение.

2. стратиграфическое корреляция.

3. формы залегания интрузивных тел.

4. секущая и несогласная формы залегания интрузивных тел.

                                                                        

 

 

Список графических приложений

Номер приложения Наименование приложения, масштаб Кол-во листов
1 Государственная геологическая карта российской федерации. Масштаба 1:200000. Карта полезных ископаемых и закономерностей их размещения. 1
2 Государственная геологическая карта российской федерации масштаба1:200000. 1
3 Карта участка города Чита. 1

 

Таблицы.

Название.
1 Запасы и добыча полезных ископаемых развивающихся стран.
2 Ресурсы важнейших видов минерального сырья в развивающихся странах.

 

 


Дата добавления: 2019-01-14; просмотров: 32; ЗАКАЗАТЬ РАБОТУ