Основные принципы геологии

Геоло́гия (от др.-греч. γῆ — Земля + λόγος — учение) — наука о составе, строении и закономерностях развития Земли[1], других планет Солнечной системы и их естественных спутников.

 

Существует три основных направления геологических исследований: описательная, динамическая и историческая геология. У каждого направления существуют свои основные принципы и методы исследования. Описательная геология занимается изучением размещения и состава геологических тел, в том числе их форма, размер, взаимоотношение, последовательность залегания, а также описанием различных минералов и горных пород. Динамическая геология рассматривает эволюцию геологических процессов, таких как разрушение горных пород, перенос их ветром, ледниками, наземными или подземными водами, накопление осадков (внешние по отношению к земной коре) или движение земной коры, землетрясения, извержения вулканов (внутренние). Историческая геология занимается изучением последовательности геологических процессов прошлого[1].

 

 

 

Содержание  [убрать]

1 Происхождение названия

2 Геологическое время 2.1 Ключевые  события

2.2 Геохронологическая шкала

2.3 Абсолютный и относительный  возраст

 

3 Разделы геологии

4 Основные принципы геологии

5 История геологии

6 См. также

7 Примечания

8 Ссылки

 

 

Происхождение названия[править исходный текст]

 

 

 

 

 

Геология — на греческом языке

 

 

 

 

 Учебник геогнозии, 1839

Первоначально слово «геология» являлось противоположностью к слову «теология». Науке о духовной жизни противопоставлялась наука о закономерностях и правилах земного бытия. В таком контексте это слово использовал епископ Р. де Бьюри в своей книге «Philobiblon» («Любовь к книгам»), которая вышла в свет в 1473 году в Кёльне[1]. Слово происходит от греческого γῆ, означающее «Земля» и λόγος, означающее «учение»[2].

 

Мнения о первом использовании слова «геология» в современном понимании расходятся. По одним источникам, включая БСЭ, этот термин впервые использовал норвежский учёный Миккель Педерсон Эсхолт (М. П. Эшольт, Mikkel Pedersøn Escholt, 1600—1699) в своей книге «Geologica Norvegica» (1657)[1][3]. По другим источникам, слово «геология» было впервые использовано Улиссе Альдрованди в 1603 году[4][5] для обозначения одного из царств природы и означал «земная наука». Затем Жан Андре Делюк в 1778 году, закрепил термин Орасом Бенедиктом де Соссюром в 1779 году.

 

Исторически использовался также термин «геогнозия» (или геогностика). Такое название для науки o минералах, рудах, и горных породах было предложено немецкими геологами Г. Фюкселем (в 1761) и A. Г. Bернером (в 1780). Авторы термина обозначили им практические области геологии, изучавщие объекты, которые можно было наблюдать на поверхности, в отличие от чисто теоретической тогда геологии, которая занималась происхождением и историей Земли, её корой и внутренним строением. Термин использовался в специальной литературе в XVIII и начале XIX векa, но начал выходить из употребления уже во второй половине XIX века. В России термин сохранялся до конца XIX века в названиях учёного звания и степени «доктор минералогии и геогнозии» и «профессор минералогии и геогнозии»[1][6]. Например, В. В. Докучаев в 1883 году получил учёную степень доктора минералогии и геогнозии[7]

 

Геологическое время[править исходный текст]

 

Основная статья: История Земли

 

Геологическая временная шкала включает в себя историю Земли. Охватывает период с возникновения самого раннего твёрдого образования в Солнечной системе (4,57 млрд лет) и формирования Земли в начале Катархейского эона (4,54 млрд лет). Оканчивается шкала сегодняшним денём эпохой голоцена.

 

Ключевые события[править исходный текст]

4,568 млрд лет назад —  формирование Солнечной системы.

4,54 млрд лет назад —  аккреция Земли.

3,8 млрд лет назад —  конец поздней тяжелой бомбардировки, первая жизнь.

3,5 млрд лет назад —  первый фотосинтез.

2,4-2 млрд лет назад —  обогащение атмосферы кислородом, первый Ледниковый период.

900—630 млн лет назад  — второй Ледниковый период.

540 млн лет назад —  кембрийский взрыв, внезапное увеличение  биоразнообразия; начало палеозоя.

360 млн лет назад —  первые наземные позвоночные  животные.

199,6 млн лет назад —  триасово-юрское вымирание, одно  из крупнейших вымираний мезозойской  эры.

65,5 млн лет назад —  мел-палеогеновое вымирание, последнее  массовое вымирание уничтожившее  динозавров; конец мезозоя и начало  кайнозоя.

6 млн лет назад—настоящее  время — гоминини: 6 млн лет  назад — появляются первые  гоминини;

4 млн лет назад —  первые австралопитеки, прямые предки  современных Людей;

124 тысячи лет назад  — в Восточной Африке появились  первые Homo sapiens.

 

 

Геохронологическая шкала[править исходный текст]

 

Основная статья: Геохронологическая шкала

 

История Земли в хронологическом порядке, организованная в таблицу, известна как геохронологическая шкала. Шкала разбита на основе стратиграфического анализа на четыре интервала. Первый охватывает весь период от формирования Земли до настоящего времени. Каждая следующая шкала показывает самый последний сегмент предыдущего интервала, отмеченный звёздочками, в увеличенном масштабе.

 

 

 

                              

                

 

         

 

     

Миллионы лет

 

 

 

Абсолютный и относительный возраст[править исходный текст]

 

Основные статьи: Геохронология, Абсолютный геологический возраст, Относительный геологический возраст

 

Геологическим событиям можно присвоить точную дату в конкретный момент времени — абсолютный возраст, или же они могут быть привязаны к определённым интервалам геохронологической шкалы — относительный возраст. Геологи используют различные методы, чтобы выявить как относительный так и абсолютный возраст геологических событий. До открытия метода радиоизотопного датирования (начало XX века), который предоставил возможность определения абсолютного возраста, геологи были в значительной степени ограничены использованием относительных методов датирования для определения возраста геологических событий. Хотя относительная датировка может определить только последовательный порядок событий, а не дату когда они происходят, она остается эффективным методом в особенности при наличии материалов лишенных радиоактивных изотопов. Геологические пласты, состоящие из горных пород, поверхностных отложений, окаменелостей и осадочных пород, используются для сопоставления одной стратиграфической единицы с другой. Относительный возраст обычно определяется палеонтологическим методом. Абсолютный возраст, как правило, основывается на физических или химических свойствах горных пород. Чаще всего определяется методом радиоизотопного датирования — по накоплению продуктов распада радиоактивных элементов, входящих в состав материала. Полученные данные показывают примерную дату возникновения каждого события, позиционируя его в определённую точку общей геологической шкалы, что очень важно в построении более точной последовательности.

 

Разделы геологии[править исходный текст]

 

Основная статья: Список разделов геологии

 

Геологические дисциплины работают во всех трёх направлениях геологии и точного деления на группы не существует. Новые дисциплины появляются на стыке геологии с другими областями знаний. В БСЭ приводится следующая классификация: науки о земной коре, науки о современных геологических процессах, науки о исторической последовательности геологических процессов, прикладные дисциплины, а также региональная геология[1].

 

 

 

 

 

Минералы образуются в результате природных физико-химических процессов и обладающее определённым химическим составом и физическими свойствами.

Науки о земной коре[1]:

Минералогия — раздел геологии, изучающий минералы, вопросы их генезиса, квалификации. Изучением пород, образованных в процессах, связанных с атмосферой, биосферой и гидросферой Земли, занимается литология. Эти породы не совсем точно называются ещё осадочными горными породами. Многолетнемёрзлые горные породы приобретают ряд характерных свойств и особенностей, изучением которых занимается геокриология.

Петрография — раздел геологии, изучающий магматические и метаморфические породы преимущественно с описательной стороны — их генезис, состав, текстурно-структурные особенности, а также классификацию.

Структурная геология — раздел геологии, изучающий формы залегания геологических тел и нарушения земной коры.

Кристаллография — первоначально одно из направлений минералогии, в настоящее время скорее физическая дисциплина.

 

Науки о современных геологических процессах (динамическая геология)[1]:

Тектоника — раздел геологии, изучающий движение земной коры (геотектоника, неотектоника и экспериментальная тектоника).

Вулканология - раздел геологии, изучающий вулканизм.

Сейсмология - раздел геологии, изучающий геологические процессы при землетрясениях, сейсморайонирование.

Геокриология - раздел геологии, изучающий многолетнемёрзлые породы.

Петрология — раздел геологии, изучающий генезис и условия происхождения магматических и метаморфических горных пород.

 

Науки о исторической последовательности геологических процессов (историческая геология)[1]:

Историческая геология — отрасль геологии, изучающая данные о последовательности важнейших событий в истории Земли. Все геологические науки в той или иной степени имеют исторический характер, рассматривают существующие образования в историческом аспекте и занимаются в первую очередь выяснением истории формирования современных структур. История Земли делится на два крупнейших этапа — эона, по появлению организмов с твёрдыми частями, оставляющих следы в осадочных породах и позволяющих по данным палеонтологии провести определение относительного геологического возраста. С появлением ископаемых на Земле начался фанерозой — время открытой жизни, а до этого был криптозой или докембрий — время скрытой жизни. Геология докембрия выделяется в особую дисциплину, так как занимается изучением специфических, часто сильно и многократно метаморфизованных комплексов и имеет особые методы исследования.

Палеонтология изучает древние формы жизни и занимается описанием ископаемых остатков, а также следов жизнедеятельности организмов.

Стратиграфия — наука об определении относительного геологического возраста осадочных горных пород, расчленении толщ пород и корреляции различных геологических образований. Одним из основных источников данных для стратиграфии является палеонтологические определения.

 

Прикладные дисциплины[1]:

Геология полезных ископаемых изучает типы месторождений, методы их поисков и разведки. Делится на геологию нефти газа, геологию угля, металлогению.

Гидрогеология — раздел геологии, изучающий подземные воды.

Инженерная геология — раздел геологии, изучающий взаимодействия геологической среды и инженерных сооружений.

 

Внизу перечислены остальные разделы геологии, в основном стоящие на стыке с другими науками:

Геохимия — раздел геологии, изучающий химический состав Земли, процессы, концентрирующие и рассеивающие химические элементы в различных сферах Земли.

Геофизика — раздел геологии, изучающий физические свойства Земли, включающая также комплекс разведочных методов: гравиразведка, сейсморазведка, магниторазведка, электроразведка различных модификаций и пр.

Геобаротермометрия — наука, изучающая комплекс методов определения давления и температур образования минералов и горных пород.

Микроструктурная геология — раздел геологии, изучающий деформацию пород на микроуровне, в масштабе зёрен минералов и агрегатов.

Геодинамика — наука, изучающая процессы самого планетарного масштаба в результате эволюции Земли. Она изучает связь процессов в ядре, мантии и земной коре.

Геохронология — раздел геологии, определяющий возраст пород и минералов.

Литология (Петрография осадочных пород) — раздел геологии, изучающий Осадочные породы.

История геологии — раздел истории геологических знаний и рудного дела.

Агрогеология — раздел геологии о поиске добыче и использовании агроруд в сельском хозяйстве, а также о минералогическом составе сельскохозяйственных почв.

 

Изучением Солнечной системы занимаются следующие разделы геологии: космохимия, космология, космическая геология или планетология.

 

Основные принципы геологии[править исходный текст]

 

Геология — наука историческая, и важнейшей её задачей является определение последовательности геологических событий. Для выполнения этой задачи с давних времён разработан ряд простых и интуитивно очевидных признаков временных соотношений пород.

 

Интрузивные взаимоотношения представлены контактами интрузивных пород и вмещающих их толщ. Обнаружение признаков таких взаимоотношений (зоны закалки, даек и т. п.) однозначно указывает на то, что интрузия образовалась позже, чем вмещающие породы.

 

Секущие взаимоотношения также позволяют определить относительный возраст. Если разлом рвёт горные породы, значит он образовался позже, чем они.

 

Ксенолиты и обломки попадают в породы в результате разрушения своего источника, соответственно они образовались раньше вмещающих их пород, и могут быть использованы для определения относительного возраста.

 

Принцип актуализма постулирует, что геологические силы, действующие в наше время, аналогично работали и в прежние времена. Джеймс Хаттон сформулировал принцип актуализма фразой «Настоящее — ключ к прошлому».

 

 

Утверждение не совсем точное. Понятие «сила» — понятие не геологическое, а физическое, к геологии имеющее опосредованное отношение. Правильнее говорить о геологических процессах. Выявление сил, сопровождающих эти процессы, могло бы стать главной задачей геологии, чего, к сожалению, нет.

«Принцип актуализма» (или метод актуализма) являются синонимом метода «аналогии». Но метод аналогии не является методом доказательства, он является методом формулирования гипотез и, следовательно, все закономерности, полученные методом актуализма, должны были бы пройти процедуру доказательства их объективности.

В настоящее время принцип актуализма стал тормозом в развитии представлений о геологических процессах.

 

Принцип первичной горизонтальности (ang. principle of original horizontality) утверждает, что морские осадки при образовании залегают горизонтально.

 

Принцип суперпозиции (ang. the principle of superposition) заключается в том, что породы находящиеся в не нарушенном складчатостью и разломами залегании, следуют в порядке их образования, породы залегающие выше моложе, а те которые находятся ниже по разрезу — древнее.

 

Принцип последовательности (ang. law of faunal succession) постулирует, что в одно и то же время в океане распространены одни и те же организмы. Из этого следует, что палеонтолог, определив набор ископаемых остатков в породе, может найти одновременно образовавшиеся породы.

 

Принцип обеспечения непрерывности (ang. principle of lateral continuity) гласит, что строительный материал, образующий слои, растягивается по поверхности земли, если только какая-то другая масса его не ограничит.

 

История геологии[править исходный текст]

 

Основная статья: История геологии

 

Первые геологические наблюдения относятся к динамической геологии — это информация о землетрясениях, извержениях вулканов, размывании гор, перемещении береговых линий. Подобные высказывания встречаются в работах таких учёных как Пифагор, Аристотель, Плиний Старший, Страбон[1]. Описание минералов и попытки классификации геологических тел встречаются у Аль-Бируни и Ибн Сины (Авиценны) в X—XI веках[1]. Некоторые современные ученые считают, что современная геология началась в средневековом исламском мире[8].