Земная кора

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ ФИЛИАЛ БЕЛАРУСКОГО НАЦИОНАЛЬНОГО ТЕХНИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА Г. СОЛИГОРСК земной кора геологический картирование

Контрольная работа

по дисциплине «Геология»

Тема: «Земная кора»

Солигорск 2014

Геология (греч. «гео» — земля, «логос» — знание) — наука о Земле — одна из важнейших естественных наук, занимающихся изучением состояния, вещественного состава, происхождения и развития Земли, исследует явления и процессы, протекающие на ее поверхности и внутри. Начиная с XVIII века геология активно развивается в тесной связи с развитием других естественных наук — с химией (геохимическое направление геологии), физикой (геофизическое направление), биологией (палеонтологическое направление) и т. д.

Главным объектом геологических исследований служила и служит земная кора — наружная каменная оболочка планеты, хотя во второй половине ХХ века все большее внимание геологов привлекает состав и состояние подкорового вещества планеты в связи с тем, что происходящие в нем процессы оказывают мощное воздействие на земную кору.

Земная кора — внешняя оболочка Земли, располагающаяся выше границы Мохоровичича (граница раздела между Земной корой и Мантией Земли, выявляемая по скачкообразному увеличению скорости прохождения продольных сейсмических волн от 6,7−7,6 до 7,9−8,2 км/с. Установлена в 1909 югославским сейсмологом А. Мохоровичичем), слагающая верхнюю часть литосферы Земли и отделяющаяся от подстилающего субстрата скачком в скорости распространения продольных и поперечных упругих волн. Различают континентальную (материковую) кору (мощность под равнинами 35−40 км, в складчатых областях до 70 км) и океаническую (мощность 5−10 км). Таким образом, геолога интересуют не только природные тела, слагающие верхние горизонты твердой оболочки Земли (минералы, руды и горные породы), их расположение, время возникновения и история развития, но и различные геологические процессы, в результате которых формируются и преобразуются природные тела, формируется рельеф земной поверхности и развивается наша планета.

Специфической особенностью геологических объектов и процессов являются различные их масштабы (от микротел до континентов) и длительность действия (от секунд, например при землетрясениях, до многих десятков и сотен миллионов лет, например, превращение осадка в горную породу).

Развитие геологии происходило в разных направлениях. Изучался состав минералов и горных пород, геологическое строение отдельных регионов, геологические процессы, происходящие на поверхности Земли и в ее недрах. В результате этого внутри геологии образовалась разветвленная система геологических наук. В геологии существует более ста различных специальностей и специализаций. Современная геология, опирающаяся на многовековой опыт познания Земли, представляет огромный практический и теоретический интерес для человека. Вопросами поиска и разведки полезных ископаемых в недрах Земли занимаются такие геологические дисциплины как геология рудных и геология нерудных месторождений, геология горючих полезных ископаемых. Поисками залежей подземных вод (пресных и минеральных) и практическим их использованием занимается гидрогеология. Инженерная геология изучает горные породы в качестве основания при строительстве различных инженерных объектов: гражданских и промышленных сооружений, железных и автодорог, магистральных трубопроводов, плотин и т. д., обеспечивая их устойчивое и безопасное функционирование, защиту от развития неблагоприятных геологических процессов. Работами, проводимыми в области развития многолетней мерзлоты, занимается геокриология. Перечисленные геологические дисциплины образуют самостоятельный раздел геологии, который называется практической, или прикладной геологией.

Решение практических задач невозможно без глубокого знания общих закономерностей строения и развития не только отдельных оболочек Земли, но и всей планеты в целом, т. е. без знаний теоретических основ. Среди наук геологического цикла, изучающих вещественный состав земной коры, выделяют следующие основные направления: минералогия — наука о минералах, т. е. твердых природных химических соединениях; кристаллография и кристаллохимия — науки, предметом изучения которых были геометрия внешних форм и внутреннее строение кристаллов; петрография — наука, изучающая ассоциации минералов, составляющих горные породы, их состав, структуру, условия образования; петрология — наука, изучающая способы образования горных пород; литология — наука, изучающая горные породы осадочного происхождения; геохимия — наука, изучающая историю химических элементов, закономерности их миграции и распределения в земной коре и на планете в целом, т. е. наука о химическом составе вещества Земли. Изучением глубин Земли с помощью физических методов занимается геофизика.

Другим крупным разделом теоретической геологии является динамическая геология — наука, изучающая геологические процессы, действующие как на земной поверхности (эндогенные), так и в глубоких недрах (экзогенные), которые не только ведут к разрушению одних горных пород и созданию новых, но и видоизменяют лик Земли. В состав динамической геологии входят самостоятельным разделом геотектоника — наука о закономерностях строения и движения земной коры и их порождающих процессах, происходящих в подкоровых глубинах Земли; геоморфология — наука о рельефе земной поверхности Земли; вулканология — наука о процессах вулканических извержений, строении, развитии и причинах образования вулканов; сейсмогеология — наука о геологических условиях возникновения и проявления землетрясений.

Сложную научную проблему представляет оценка геологического времени, на протяжении которого происходило становление и развитие земной коры, образование и преобразование материков и океанов, климатические изменения и развитие органического мира. В процессе исследований в этой области постепенно сформировались следующие геологические науки. Историческая геология — крупный раздел геологии, рассматривающий вопросы истории земной коры, планеты и ее органического мира в целом, смену на ее поверхности физико-географических условий, климатов, фаунистических и растительных ассоциаций. Стратиграфия изучает последовательность залегания слоев горных пород и устанавливает их относительный возраст по захороненным в них остаткам древних вымерших организмов. Палеонтология — наука, находящаяся на грани биологии и геологии, изучающая окаменелые остатки древних животных и растений, по которым воссоздается история развития органического мира и вместе с тем устанавливается относительный возраст отложений, содержащих остатки определенных организмов.

В последнее время в геологии активно развивается важнейшее направление современной науки — экологическая геология. Экологическая обстановка меняется не только в результате действия геологических процессов, но и в результате производимых геолого-поисковых, инженерно-геологических и добычных работ, т. е. в результате инженерно-хозяйственной деятельности человека, в связи с чем вопрос об охране окружающей среды и земных недр становится все более актуальным. Все эти экологические проблемы и вопросы изучает экологическая геология.

В задачу четвертого раздела теоретической геологии — региональной геологии — 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. Геологическое строение регионов отображается на специальных картах разного масштаба, которые называются геологическими. Далее на основе геологических карт составляют различные типы карт: структурные, литологические, гидрогеологические, инженерно-геологические, экологические и др., которые служат основой для поиска и разведки полезных ископаемых, для изыскательских работ при строительстве инженерных объектов, для принятия оперативных решений при неблагоприятных эколого-геологических ситуациях и т. д.

Геология обладает собственными методами исследований. На службе геолога находится не только множество приемов и способов получения той или иной геологической информации, но и много различной аппаратуры, позволяющей проникать не только вглубь кристалла, но и в глубокие недра Земли. Основным методом, положенным в основу обобщения геологической информации, является метод актуализма, наиболее емко сформулированный английским геологом Ч. Лейелем: «Настоящее есть ключ к познанию прошлого для правильного прогноза будущего». На основе такого подхода геологическая наука воссоздает природные условия геологического прошлого и определяет их эволюционное развитие. Ввиду того, что геология — наука историческая, геологи широко используют метод сравнительно-исторического анализа. В последнее время все большее распространение получают методы моделирования (физического, математического и др.).

В настоящее время все области науки, включая геологию, переживают качественный скачок, связанный с научно-технической революцией. Изучение дна Мирового океана, обширные геолого-геофизические исследования на континентах и акваториях, включая Антарктиду, бурение сверхглубоких скважин, моделирование условий земных недр, анализ космических снимков — все это способствовало познанию Земли в планетологическом аспекте. В результате для анализа и обобщения приобретенной космическими путями информации возникло научное направление в геологии — космическая геология, которой, вероятно, принадлежит будущее, как в изучении земной коры, так и в изучении геологии планет Солнечной системы.

Человечество стремительно движется по пути внедрения в природу, в глубокие недра Земли для извлечения природных ресурсов, зачастую не осознавая тех колоссальных отрицательных последствий подобного вторжения. И если исходить из того, что современная цивилизация не способна пойти по пути уменьшения добычи минеральных ресурсов, то необходимо хотя бы разработать более эффективные и экологически чистые способы разработки земных недр, чтобы нарушение экологической обстановки свести к минимуму. С помощью природоохранных мер необходимо не только приуменьшить, но и искоренить вредные последствия воздействия инженерно-хозяйственной деятельности человека на геологическую среду, а также предупредить возможность проявления этих последствий в будущем.

Возникновение геологических методов исследования земной коры Специфической особенностью развития Земли являются исключительная длительность и огромные масштабы многих существеннейших геологических процессов, распространяющихся на огромные территории и растягивающихся на миллионы и миллиарды лет. По сравнению с этим не только жизнь отдельных людей, но и существование всего человечества представляется мгновенным эпизодом в истории планеты. Геологические процессы, изменяющие земную кору и формирующие ее, если и могут наблюдаться (многие из них вообще недоступны для непосредственного наблюдения и невоспроизводимы в лабораторных условиях), то на протяжении ничтожно короткого промежутка времени по сравнению с их общей продолжительностью. Судить об этих процессах можно лишь по их результатам, проявляющимся, например, в образовании различных пород и руд, геологических структур, разных типов рельефа земной поверхности и т. д., определяющим строение и состав земной коры. Понять эти процессы можно, восстанавливая шаг за шагом их историю и в конечном счете историю Земли, ее твердой оболочки. Вот почему геология, прежде всего, — историческая наука. Она стала успешно развиваться лишь после того, как были выяснены в XVIIXVIII вв. общие закономерности процесса осадконакопления (порядок формирования слоистых осадочных пород), а также была разработана на рубеже XVIII и XIX вв. методика определения относительного возраста осадочных пород, основанная на изучении включенных в них остатков вымерших организмов. Изучение этих остатков показало, что каждой эпохе развития Земли соответствуют определенные, свойственные ей формы органического мира — животные и растения, населявшие в то время Землю.

Метод определения относительного возраста горных пород позволил разработать общую для планеты геохронологическую шкалу, выделить запечатленные в камнях эры, периоды, эпохи и века в развитии органической жизни и соответственно разделить массы горных пород, слагающих верхние горизонты земной коры, на последовательно сменяющиеся группы, системы, отделы и ярусы, отвечающие по времени образования эрам, периодам, эпохам и векам. Это позволило также установить последовательность проявления, масштаб и относительную длительность геологических процессов, имевших место в геологическом прошлом.

Значительно позднее — после открытия радиоактивного распада — были разработаны методы определения точного (абсолютного) возраста (точнее, времени первичного образования или преобразования) горных пород. Применение этих методов показало, что длительность существования земной коры превосходит 3,5−4 млрд. лет, причем основная часть этого времени приходится на древнейшие эры в жизни Земли — архейскую и протерозойскую, для выяснения истории которых палеонтологический метод непригоден. Изучение строения докембрийских толщ на радиометрической основе позволило выявить ряд крупнейших переломных моментов («великих обновлений») в истории формирования земной коры в эти древнейшие времена.

Однако для суждения о геологических процессах оказалось недостаточно представления об их возрасте, длительности проявления и масштабах. Для этого нужно было понять и объяснить их сущность, содержание и направленность. Ж. Кювье и его ученики (А.Д. Орбиньи, Ж. Агассис и др.), выявившие изменения органического мира, объясняли их периодически повторявшимися в истории Земли катастрофами, уничтожавшими все организмы. Появление после катастроф новой жизни объяснялось новыми актами творения. Эти взгляды разделялись крупнейшими европейскими геологами XIX в. и были положены в основу представлений о вулканизме, горообразовании и др. Они сыграли отрицательную роль в развитии геологии, так как объясняли развитие Земли мистическими причинами («чудесами», по образному выражению Ф. Энгельса). Поэтому в развитии геологии огромное значение имело введение эволюционного метода, известного под названием актуализма.

Актуализм возник стихийно в борьбе против религиозных представлений о сотворении мира в XVI и XVII вв., но был оформлен лишь в 30-х годах XIX в. крупнейшим английским геологом Ч. Лайелем. Сущность этого метода заключается в определении решающей роли связи настоящего с прошедшим для понимания геологических процессов. Как писал Ч. Лайель, «настоящее — ключ к познанию прошлого», т. е. только тщательное изучение современных геологических процессов и сравнение их результатов с результатами геологических процессов далекого прошлого может указать правильный путь к пониманию сущности последних. Принцип актуализма оказал огромное положительное влияние на развитие современной геологии, и с ним справедливо связывают начало ее зарождения.

В настоящее время идея актуализма претерпела серьезные изменения. Советские геологи придали ей новую, качественно более высокую форму сравнительно-исторического метода. Сравнение образований прошлых геологических эпох с современными производится не механически, а с учетом изменений физико-географических условий и процессов породообразования, предопределивших современную нам геологическую обстановку. Основным методом геологии является геологическая съемка — совокупность геологических исследований, необходимых для всестороннего изучения геологического строения и полезных ископаемых местности. Геологическую съемку называют также геологическим картированием, поскольку она всегда или сопровождается составлением геологической карты, или опирается на геологическую карту и вносит в нее те или иные дополнения и уточнения. При геологическом картировании широко используются многочисленные и разнообразные геофизические, геохимические методы, аэрофотосъемка, а также мощная современная техника, позволяющая создавать искусственные обнажения на разных глубинах.

Правильная интерпретация всех этих методов возможна лишь на хорошей геологической основе, и до последнего времени они имели вспомогательное значение при геологической съемке. Однако в настоящее время, когда для большей части материков имеются геологические карты, роль этих методов растет, и часто они становятся ведущими. Особенно велико значение геофизических методов для изучения геологического строения дна морей и океанов, а также глубоких недр и Земли в целом. Наконец, в последнее время выявляется положительное значение «космических» методов, позволяющих рассматривать Землю с огромных высот и сравнивать ее с другими планетами Солнечной системы.

В геологических исследованиях можно различить три основных направления. Задачей первого из них (описательная геология) служит описание минералов, горных пород и их типов; изучение состава, формы, размеров, взаимоотношений, последовательности залегания и всех прочих вопросов, связанных с современным размещением и составом геологических тел (слоев горных пород, гранитных массивов и др.). Второе направление (динамическая геология) заключается в изучении геологических процессов и их эволюции. К числу этих процессов относятся как внешние по отношению к земной коре и более глубоким геосферам (разрушение горных пород, перенос и переотложение ветром, ледниками, наземными и подземными водами; накопление осадков на дне рек, озёр, морей, океанов и др.), так и внутренние (движения земной коры, землетрясения, извержения вулканов и сопутствующие им явления). Геологические процессы изучаются не только в естественных условиях, но и экспериментально. Восстановление картины геологического прошлого Земли (историко-геологическая реконструкция) составляет сущность третьего направления геологических исследований (историческая геология). Задачи этого направления сводятся к изучению распространения и последовательности образования геологических напластований и др. геологических тел, а также к установлению последовательности различных геологических процессов и событий, например процессов тектогенеза, метаморфизма, образования и разрушения залежей полезных ископаемых, трансгрессий и регрессий морей, смены эпох оледенений эпохами межледниковый и т. д. Все три направления геология неразрывно связаны друг с другом и исследование каждого геологического объекта, как и любой территории, ведётся со всех трёх точек зрения, хотя каждое направление является самостоятельным в смысле основных принципов и методов исследования.