для студентов в области образования по направлению Специальности: РБ/РГ/РН-11-01/02 (Бакалавр) Составитель: проф. ХУСАНОВ С.Т. «ГЕОЛОГИЯ»

ВВЕДЕНИЕ ГЕОЛОГИЯ - ФУНДАМЕНТАЛЬНАЯ НАУКА О ЗЕМЛЕ Термин «геология» произошел от слияния двух греческих слов: « гео» земля и «логос» знание, наука. Следовательно, геология наука о Земле. Но нашу планету изучает ряд других наук, в частности география, геофизика, геохимия. У всех этих наук один и тот же объект исследования Земля. География изучает устрой­ство земной поверхности, ее ландшафты, атмосферу и гидросферу и их взаимодействие, а также их взаимоотношение с населяющим Землю органическим миром. Геофизика занимается исследованием внутреннего строения Земли, физического состояния недр, грави­тационного, магнитного, теплового и электрического полей Земли. Геохимия изучает химическое строение Земли и ее отдельных обо­лочек, поведение и миграцию химических элементов, их изотопов и соединений. Геологи познают земные недра и совершают открытия не только во время далеких и трудных путе­шествий, но и в камеральных условиях во время работы в городских лабораториях, когда они прорабатывают экспедиционные материалы.

В геологии существует более ста различных специальностей и спе­циализаций. Одни из них тесно связаны с химией (геохимическое направление), другие с физикой (геофизическое направление), третьи с биологией (палеонтологическое и палеобиологическое направления), четвертые с математикой и кибернетикой (компь­ютерное моделирование геологических процессов), пятые с аст­рономией и астрофизикой (космическая геология) и т.д.В недрах Земли находятся залежи полезных ископаемых, воп­росами поиска и разведки которых занимается геология. Пра­вильное решение основных практических задач немыс­лимо без глубокого знания общих закономерностей строения и раз­вития отдельных геосфер. Раскрытие данных закономерностей и познание лежащих в их основе причин невозможны без изучения всей Земли, так как наша планета представляет собой единую при­родную среду и развивается так же, как и все планеты Солнечной системы. Знание происхождения и эволюции Земли, условий образования и развития земной коры, ее строения и состава во взаимодействии с внешними оболочками водной (гидросферой) и воздушной (ат­мосферой), а также с внутренними оболочками земным ядром и мантией составляет необходимое звено мировоззрения. Оно по­зволяет понять, как осуществляется постепенный переход от не­живого неорганического мира к органическому, как эволюциони­ руют живые существа и вместе с ними изменяются геологические процессы.

Велико и познавательно значение геологии как науки о Земле, ее строении, происхождении и развитии. Она затрагивает проблемы происхождения и эволюции жизни и природных условий. Практическое значение геологии огромно и разнообразно. Весь арсенал современной науки и техники основан на использовании продуктов земных недр нефти, угля, различных металлов, строи­тельных материалов, подземных вод и др. Для поисков, разведки и извлечения разнообразного минерального сырья из земных недр требуется прежде всего разработка методов об­наружения месторождений полезных ископаемых, кото­рые необходимы для промышленности, сельского хозяйства и строительства. Среди полезных ископаемых различают рудные, или металличес­кие, из которых добывают различные металлы, и нерудные, или не­ металлические.Подземные воды (пресные и минераль­ные) также являются полезными ископаемыми. Поисками залежей подземных вод и практическим их использованием занимается спе­циальная отрасль геологии гидрогеология. В особые научные дис­циплины выделились геология рудных и геология нерудных месторож­дений, геология горючих полезных ископаемых. Без знания геологичес­кого строения территории не обходится ни одно строительство. Эта особая отрасль геологии именуется инженерной геологией. Работами, проводимыми в районах разви­тия многолетней мерзлоты, занимается такая наука, как мерзлото­ведение.Все перечисленные специальные научные дисциплины образу­ют самостоятельный раздел геологии, который называется практи­ческой, или прикладной, геологией.

В последние десятилетия XX столетия в связи с выходом челове­ка в космическое пространство резко возрос интерес к геологичес­кому строению других космических тел Солнечной системы и про­цессам, действующим на них. Возникла космическая геология, или планетология. Наряду с сугубо практическими задачами геология занимается теоретическими проблемами. Первый раздел составляют науки изучающие состав Земли. Он включает минералогию науку о минералах, т.е. твердых природных химических соединениях, и петрологию науку, изучающую ассоциации минералов, составляющих горные породы. Ввиду того что минералы обычно обладают кристаллической формой, минералогия тесно связана с кристаллографией, а так как форма кристаллов связана с химиче­ским составом, то и с кристаллохимией. Существующий класс горных пород осадочного происхождения является предметом особого научного направления литологии.Минера­логия, петрология, литология и кристаллохимия тесно связаны с геохимией наукой о химическом составе вещества Земли.

В состав динамической геологии самостоятельным разделом вхо­дят геотектоника и геодинамика, изучающие строение земной коры и ее измене­ ния, а также геоморфология наука о рельефе земной поверхности Земли, ее происхождении и развитии. Геоморфология научная дисциплина, находящаяся на стыке таких наук, как география и гео­логия, поскольку характеристика рельефа и его развитие входят в задачу географии, а выяснение его происхождения геологии. Комплекс наук, составляющих динамическую геологию, состоит также из вулканологии и сейсмогеологии. Вулканология изучает про­цессы вулканических извержений, строение, развитие и причины образования вулканов, их географическое распространение и состав продуктов извержений. Сейсмогеология наука о геологических условиях возникновения и проявления землетрясений. Динамическая геология тесно переплетается с физической гео­графией, поскольку они обе изучают результаты взаимодействия земной поверхности с атмосферой и гидросферой. Это не только в области геоморфологии, но и при изучении вол суши (гидрология), ледников [гляциология), озер (лимнология), древнего климата Земли (палеоклиматология).

Третьим разделом геологии является историческая гео­логия. Она рассматривает историю земной коры, планеты и ее орга­нического мира в целом, смену на ее поверхности физико-географичсских условий, климатов, фаунистических и растительных ас­социаций. Все эти проблемы раскрывает палеогеография, а тектони­ческие условия палеотектоника.и палеогеодинамика. Рассмотрением последовательности образовавшихся горных по­род, расчленением осадочных толщ и их корреляцией занимается стратиграфия. Относительный возраст осадочных горных пород определяется при изучении захороненных в них остатков дрезних, вымерших организмов, так как каждая геологическая эпоха харак­теризуется только ей свойственной ассоциацией фауны и флоры. Следовательно, биологическая наука палеонтология, изучающая состав и строение древних организмов, оказывает неоценимую служ­бу стратиграфии, палеогеографии и исторической геологии. Все эти экологические проблемы и вопросы изучает экологическая геология.

Четвертый раздел теоретической геологии региональная геоло­гия. В ее задачу входит описание геологического строения возра­стной последовательности горных пород, их вещественного соста­ва, слагаемых ими геологических структур, а также истории геоло­гического развития отдельных участков (регионов) земной коры. Размеры регионов могут быть от небольших до очень крупных, от районов и областей до целых континентов и даже всей Земли. Гео­логическое строение регионов изображается на специальных кар­тах, которые называются геологическими. Все они служат основой для поиска и раз­ ведки полезных ископаемых, для изыскательских работ при строи­тельстве дорог и зданий. Геология обладает собственными методами исследования. Совокупность методов и приемов, которыми пользуются геоло­ги при полевых наблюдениях, сосредоточена в определенном раз­деле геологии, который носит название полевой геологии. В совре­менную эпоху традиционные методы для геологического картирова­ния уже не удовлетворяют геологов. Дополнением к ним служит изу­чение геологического строения местности по аэрофотоснимкам и космическим снимкам.

В сферу исследований геологов все шире внедряются различ­ные тонкие физические методы (лазерная техника и электронная микроскопия), дистанционные, геохимические и геофизические методы. Их роль и значение со временем возрастают, так как число месторождений, находящихся на поверхности и даже в любых труд­нодоступных районах, становится все меньше. Приходится глуб­же проникать в земные недра. Возникает задача глубинного объем­ного геологического картирования, которое играет большую роль в прогнозе полезных ископаемых на больших глубинах. Специаль­ные геофизические методы помогают искать месторождения, на­ходящиеся на глубине. При этом исходят из физических свойств руд (магнитные свойства, электрическая проводимость, гравита­ция, скорость прохождения упругих волн). На этих свойствах ос­нованы магниторазведка, сейсморазведка, электроразведка, грави­метрия. Долгое время геология была сугубо континентальной наукой. Исследования охватывали только материки и узкую прибрежную по­лосу. В течение последних десятилетий геологические исследования распространились на Мировой океанСтроение толщ пород океанского дна в последние годы изучает­ся специальными сейсмическими методами, а тепловое, магнитные и гравитационные поля специальными приборами. Сегодня в открытом океане работает новое американское буровое судно «Джойдес Резолюшн», оборудованное сложной навигацион­ной техникой и современной лабораторной базой.

В последние годы на вооружение геологических лабораторий поступили сложные и совершенные приборы. К ним относятся масс- спектрометры, с помощью которых определяют изотопный состав минералов, горных пород и руд, сканирующие электронные мик­ роскопы, микроанализаторы-микрозонды, применяемые для опре­ деления редких и рассеянных химических элементов. Практически все получаемые результаты химических анализов и геологических наблюдений обрабатывают и анализируют, используя компьютер­ ные технологии. Для того чтобы дать исчерпывающую характеристику геологических условий для создания геологической модели прошлого, очень важное значение имеют данные о строении поверхности и недр других планет земной группы Солнечной систе­мы, которые в настоящее время находятся на тех же стадиях, которые пережила Земля ранее. Этот метод анализа получил название сравни­тельной планетологии.

Важное место в теоретической и практической геологии в насто­ящее время занимают экспериментальные исследования или физичес­кое моделирование. Они успешно применяются в минералогии, ког­да осуществляется синтез минералов, например получение искусст­венных алмазов, рубинов, сапфиров, топаза, кварца и т.д., в петроло­гии плавление и синтез горных пород, в том числе и пород, залега­ющих на больших глубинах, в геотектонике воспроизведение де­формаций горных пород, поглощение и преобразование горных по­род, слагающих литосферные плиты. Особенно большое распрост­ ранение имеет математическое, или компьютерное, моделирование

Часть первая. ВСЕЛЕННАЯ. СОЛНЕЧНАЯ СИСТЕМА. ПЛАНЕТЫ 1.СТРОЕНИЕ И СОСТАВ ВСЕЛЕННОЙ Возникновение Вселенной. В наблюдаемой форме Вселенная возникла около млрд. лет назад. До этого времени все ее вещество находилось в условиях бес­конечно больших температур и плотностей, которые современная физика не может описать. Такое состояние вещества называется сингулярным. Теория расширяющейся Вселенной или Большого Взрыва, впервые была создана в России в 1922 г. А. А. Фридманом. С какого-то момента, отстоящего от нас на млрд. лет, вещество, находящееся в сингулярном состоянии, подверглось внезапному расширению, которое в самых общих чертах можно сравнить со взрывом. Доказательство этого явления связано с хорошо известным из физики эффектом Допплера, заключающимся в том, что спектральные линии поглощения в наблюдаемых спектрах удаляющегося от нас объекта всегда смеща ются в красную сторону, а приближающегосяв голубую. Во всех случаях наблюдения спектральных линий поглощения от галактик и далеких звезд смещение происходит в красную сторону, причем чем дальше отстоит от нас объект наблюдения, тем смещение больше. Все галактики и звезды удаляются от нас, а самые далекие из них движутся с большей скоростью. Это закон астронома Хаббла, от­крытый им в 1929 г.: v = HR, где v скорость удаления, км/с; R расстояние до космического объекта, св. лет; Н коэффициент про­ порциональности, или постоянная Хаббла, Н= км/(с св. лет).

Следует подчеркнуть, что все галактики разбегаются друг от дру­га, а не от нас как центра наблюдения. Галактика Млечного Пути, в которой находится Солнечная система, это самая рядовая галак­тика среди миллионов. Наряду с всемирным расширением имеет место всемирное тяготение, взаимное притяжение космических систем, которое стремится затормозить всемирное расширение и обратить его в сжатие. При этом тяготение тем сильнее, чем больше массы и меньше расстояние между ними. Что может ожидать Вселенную в будущем? Ответ на этот вопрос заключается в установлении средней плотности Вселенной и вели­чины уже упоминавшейся выше постоянной Хаббла. Современное значение плотности равно г/см 3, что составляет атомных единиц массы в 1 см 3. Чтобы представить такую плотность, надо 1 г вещества распределить по кубу со стороной км! Если средняя плотность будет равна или несколько ниже критической плотности, Вселенная будет только расширяться, а если средняя плотность будет выше критической, то расширение Вселенной со временем прекратится и она начнет сжиматься, возвращаясь к сингулярному состоянию.

Модель расширения Вселенной с возрастающей скоростью

Состав современной Вселенной

Температура реликтового излучения около 3 градусов Кельвина. Вариации изменения температуры от точки к точке не превышают одной десяти тысячной градуса Кельвина.Зто указывает на неравномерное распределение масс во Вселенной

СОЛНЕЧНАЯ СИСТЕМА

Рис.2.1. Солнечная система находятся в одном из огромных спиральных рукавов локальной системы звезд Галактики. (Дж.Б.Мерион). Вследствие положения Солнечной системы в Галактике, а также потому, что Галактика является относительно плоской, мы наблюдаем эти звезды на небосводе (Млечном пути). Центральная часть Галактики скрыта от нас пылевыми облаками.

Рис.2.3. Протуберанцы на Солнце и волны расходящиеся от них по поверхности звезды

В соответствии с Гарвардской классификацией Солнце желтый карлик, звезда спектрального класса G-2. Спектральные классы звезд обозначаются буквами О, В, A, F, G, К, М. Звезды классов О и В большие и горячие. Температура голубых звезд спектрального класса О достигает °С, а температура красного карлика класса М всего лишь 3000 "С. Солнце это огромный светящийся газовый шар, не имеющий четкой границы, плотность его убывает постепенно. Но у наблюдателя создается иллюзия того, что Солнце имеет «поверхность».

Рис.2.4. Магнитосфера Солнца

Основная литература. 1.Короновский Н.В., Якушова А.Ф.- Основы геологии, изд. Высшая школа, Москва, Якушова А.Ф., Хаин В.Е., Славин В.И.- Общая геология, изд. МГУ, Москва, Алисон А.С., Палмер Д.Ф. Геология.(наука о вечно меняющейся Земле), пер. с английского, ред. Ю.Г.Леонов, изд. Мир, Москва, Лебедев Н.Б.-Пособие к практическим занятиям по общей геологии, изд. МГУ,Москва, КороновскийН.В.,ЯсамановН.А.Геология,изд.АКАДЕМИЯ,Москва, Соколовский А.К. и др.Общая геология, изд.Университет,Москва, Далимов Т.Н.,Троицкий В.И.-Эволюционная геология,изд.Университет, Троицкий В.И. «Общая геология» Учебник, Ташкент 2009