книги из ГПНТБ / Борголов И.Б. Геология с основами минералогии и петрографии учеб. пособие для студентов с.-х. вузов, обучающихся по специальности агрономия, агрохимия и почвоведение

И.Б. БОРГОЛОВ

ГЕОЛОГИЯ С ОСНОВАМИ

МИНЕРАЛОГИИ И ПЕТРОГРАФИИ

УЛАН-УДЭ 1974

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА СССР

БУРЯТСКИЙ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫЙ и н с т и т у т

Кафедра почвоведения

И. Б. БОРГОЛОВ

ГЕОЛОГИЯ С ОСНОВАМИ МИНЕРАЛОГИИ

И ПЕТРОГРАФИИ

Учебное пособие для студентов сельскохозяйственных вузов, обучающихся по специальности агрономия, агрохимия и почвоведение

БУРЯТСКОЕ КНИЖНОЕ ИЗДАТЕЛЬСТВО УЛАН-УДЭ, 1974

Раздел I. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ЗЕМЛЕ

Гл ав а I. ВВЕДЕНИЕ

§ I. ПРЕДМЕТ ГЕОЛОГИИ И ЕЕ ЗНАЧЕНИЕ В НАРОДНОМ ХОЗЯЙСТВЕ. ОТРАСЛИ ГЕОЛОГИИ И ЕЕ СВЯЗЬ С ДРУГИМИ НАУКАМИ. МЕТОДЫ ГЕОЛОГИИ

В переводе с греческого языка слово «геология» означа­ ет «наука о Земле» («гео»— земля, «логос»— наука). Это весьма общее определение отражало существо данной науки на заре ее возникновения.

В современном понимании геология представляет собой комплексную науку о Земле, ее строении, составе, истории развития и процессах, происходящих как на ее поверхности, так и внутри нее. Основным объектом изучения геологии яв­ ляется наружная оболочка Земли, или земная кора: ее со­ став, строение, происходящие в ней процессы и история раз­ вития, закономерности распределения и условия образования

вней разнообразных полезных ископаемых.

Врезультате изучения строения земной коры мы полу­ чаем много доказательств того, что она, т. е. земная кора, не является постоянной и неизменной и при своем развитии не^ прерывно изменяется. Эти доказательства подтверждают длительное естественноеразвитие Земли и существующих на ней растительных и животных организмов. Поэтому научные геологические взгляды на происхождение и развитие жизни на Зехіле играют большую роль в торжестве материалистиче­ ского понимания всех явлений природы.

Говоря о значении геологии в народном хозяйстве, необ­ ходимо отметить, что геологические знания нашли широкое применение в различных его отраслях. На основе знания за­ кономерностей размещения полезных ископаемых находят

Большое значение геология имеет и в других отраслях народного хозяйства, например в строительстве, сельском

3

хозяйстве, в области здравоохранения и обороне страны. Б нашей стране существует закон о том, что ни одно крупное строительство не может быть начато без заключения геоло­ гов о возможности его возведения по геологическим условиям.

Не менее важную роль геология играет в сельском хозяй­ стве.

Л. И. Брежнев в своем докладе «Очередные задачи пар­ тии в области сельского хозяйства» на июльском (1970 г.) Пле­ нуме ЦК КПСС подчеркнул, что «Мы теперь не распола­ гаем свободными землями, чтобы в больших масштабах рас­ ширять посевные площади. Наоборот, обеспеченность пашней в расчете на душу населения у нас снижается. А это значит, что гектар земли с каждым годом должен давать все больше и больше продукции». Добиться высокой продуктивности, т. е. резко повысить урожайность наших полей, мы можем только путем организации научно обоснованного земледелия, на ос­ нове использования достижений современной науки, в том

числе и геологии.

Мы знаем, что существующие на Земле почвы образова­ лись в результате длительных и весьма сложных изменений разнообразных горных пород и имеют самую непосредствен­ ную связь с историей и эволюцией Земли. Поэтому, чтобы лучше уяснить себе сущность почвообразовательного процес­ са, необходимо ознакомиться с образованием земной коры и той сложной и длительной эволюцией, которую она пре­ терпела с момента ее зарождения.

Усиление темпов химизации сельского хозяйства, разви­ тие мелиорации земель и поливного земледелия, которые по­ ставлены на повестку дня в связи с ростом потребностей в сельскохозяйственных продуктах и дальнейшей интенсифика­ цией сельскохозяйственного производства, невозможно ре­ шить, не зная основ геологии. Поэтому овладение основами геологических знаний для современных специалистов сель­ ского хозяйства, в частности для специальностей агрономия, агрохимия и почвоведение, является совершенно необходи­ мым и обязательным.

Кроме того, геология имеет большое общеобразователь­ ное значение. Крупнейший советский геолог В. А. Обручев еще в 1939 году писал, что: «Человек, не знающий основ геологии, подобен слепому. Гуляя в окрестностях города или деревни, он не понимает многого, что представляется его глазам. Он будет воспринимать только внешние формы, а не сущность явлений. Будет видеть, но не понимать. Важно, что­ бы каждый образованный гражданин был знаком с основа-

4

ми геологии и понимал ее роль и значение в социалисти­ ческом строительстве и культурном развитии нашей Роди­

ны».

В наше время общеобразовательное значение геологии еще более возросло в связи с освоением космоса и началом изучения других планет Солнечной системы — ближайших соседей Земли, в частности ее естественного спутника — Луны.

Отрасли геологии и ее связь с другими науками. По ме­ ре развития производительных сил и углубления научного познания окружающего мира развивалась и геология. В про­

Так, сформировались кристаллография, минералогия, петро­ графия, динамическая и историческая геология, гидрогеоло­ гия, геоморфология, четвертичная геология, инженерная гео­ логия, грунтоведение и др.

Первой из геологических дисциплин, получившей разви­ тие в связи с добычей и применением полезных ископаемых, была минералогия. Эта наука о минералах, составляющих горные породы и руды, их составе, физических свойствах и процессах образования.

Кристаллография — учение о кристаллах, их внешней форме и внутренней структуре. Кристаллография изучает как природные минеральные тела, так и различные искусствен­ ные минералы.

Петрография — учение о горных породах, состоящих из одного или нескольких минералов. Она изучает происхожде* ние, состав, свойства и географическое распространение гор­ ных пород.

Динамическая геология — учение о процессах, протекаю­ щих в земной коре и на ее поверхности и преобразующих ее (движение земной коры, вулканизм, землетрясение, разру­ шение горных пород, перенос и отложение продуктов разру­ шения).

Историческая геология — изучает историю развития зем­ ной коры и населявших ее растительных и животных орга­ низмов, а также последовательность образования во времени различных горных пород, слагающих земную кору.

Изучением ископаемых остатков растительных и живот­ ных организмов, которые существовали в прошлые геологи­ ческие периоды, занимается специальная отрасль геологии па­ леонтология. По ископаемым остаткам организмов устанав­ ливается относительный возраст горных пород.

5

Гидрогеология — наука о подземных водах, их образо­ вании, залегании, движении, свойствах и условиях, опреде­ ляющих их использование в народном хозяйстве, а также влиянии их на устойчивость инженерных сооружений.

Важное значение для строительства, а также для агротехнии имеет четвертичная геология, в задачу которой вхо­ дит изучение отложений самого позднего, продолжающегося до настоящего времени четвертичного периода с точки зре­ ния происхождения, состава, распространения и использова­ ния в народном хозяйстве. Четвертичные отложения служат непосредственной основой для сельскохозяйственной и ин­ женерной деятельности человека.

На стыке географии и геологии образовалась геоморфо­ логия, которая изучает рельеф земной поверхности, его фор­ мы, происхождение н законы развития. Значение геоморфоло­ гии для сельского хозяйства, в частности для орошения и осушения земель, в борьбе с засолением почв и получении устойчивых урожаев, весьма велико.

Непрерывный рост всех отраслей народного хозяйства и культуры нашей страны после Великой Октябрьской социа­ листической революции обусловил развитие новых геологиче­ ских дисциплин, таких, как геофизика, геохимия, инженер­ ная геология, грунтоведение, мерзлотоведение и др.

Такая наука как геофизика развилась на границе гео­ логии и физики и использует для изучения строения земной коры различные физические свойства горных пород (элек­ трические, упругие, магнитные и др.).

Исключительно большое теоретическое и практическое значение имеет геохимия, устанавливающая закономерности

распределения, сочетания и перемещения (миграции) веще­ ства в недрах Земли и на ее поверхности. Неразрывно свя­ зана с геохимией биогеохимия, изучающая геологическую

роль живых организмов в распределении и миграции хими­ ческих элементов.

Инженерная, геология изучает динамику поверхностных слоев земной коры в связи с инженерной деятельностью человека.^ В задачу ее входит рассмотрение тех геологических явлений и процессов, которые определяют условия возве­ дения инженерных сооружений и направление мероприятий, обеспечивающих устойчивость естественных земляных масс.

Грунтоведение, являющееся частью инженерной геоло­ гии, изучает состав, строение и свойства различных почв и горных пород, т. е. поверхностных слоев земной коры, назы­

6

ваемых грунтами; они определяют устойчивость возводимых на них инженерных сооружений.

Изучением мерзлых пород, или так называемой много­

сельского хозяйства.

Широкие возможности для обобщений и построения науч­ ных гипотез по вопросу формирования земной коры и Земли в целом дают материалы изучения морского дна, так как под водами морей и океанов скрыто более 70% всей поверхности Земли. В настоящее время от геологии отделилась специ­ альная отрасль — морская геология, занимающаяся изуче­ нием дна Мирового океана. Эхолоты-самописцы, с помощью которых исследуется дно океанов и морей, указывают на чрезвычайно сложный его рельеф. Геологи изучают геоло­ гическое строение подводных хребтов и океанических впа­ дин, характер слагающих их горных пород.

Являясь фундаментальной и всеобъемлющей наукой о Земле, геология имеет связь со многими естественно-истори­ ческими науками. Так, например, нашу планету невозмож­ но рассматривать в отрыве от других небесных тел Солнеч­ ной системы, изучением которых занимается астрономия. Кроме того, геология имеет связь с такими науками, как география, физика, химия, биология и др.

Многие сельскохозяйственные науки (почвоведение, зем­ леделие, агрохимия, сельскохозяйственная мелиорация и др.)

имеет

известно, что почвы образуются из горных пород в резуль­ тате длительных и глубоких изменений, которые происходят в них под воздействием различных геологических и биоло­ гических процессов.

Методы геологии. Основным методом геологии при изуче­ нии и познании строения земной коры является метод полевых геологических съемок. Суть его заключается в тща­ тельных полевых наблюдениях, которые основаны на изучении естественных обнажений и искусственных вскрытий горных пород с помощью различных горных выработок и буровых скважин. При этом изучаются минеральный и химический состав горных пород, характер залегания, последователь­ ность их напластования, наличие в них остатков организмов, которые сохранились с момента образования горных пород.

изучая деятельность современных геологических процес­

7

сов, которые проявляются как внутри земной коры, так и на поверхности Земли (так называемых эндогенных и экзо­ генных факторов), геологи выясняют при каких физико-геог­ рафических условиях могли образоваться горные породы того или иного облика, какие факторы привели к их дефор­ мации, а изучая возраст горных пород — относительный или абсолютный,— устанавливают время проявления этих де­ формаций.

Все свои наблюдения советские геологи обобщают на ос­ нове законов диалектического материализма и создают науч­ ные гипотезы и теории о геологических процессах, которые имели место в прошлые геологические периоды жизни на­ шей планеты. При этом всесторонне учитываются условия, которые были характерны для изучаемых отрезков времени.

Однако геологический метод, основанный на непосред­ ственном изучении горных пород и современных геологиче­ ских процессов, применим лишь для самой верхней части земной коры до глубины не более 8—10 км. Изучение бо­

Сейсмические методы основаны на различии в скоростях распространения упругих колебаний, возникающих в недрах Земли как от естественных причин, так и от специально про­ изводимых искусственных взрывов.

Сущность гравиметрического метода заключается в изу­ чении распределения на поверхности Земли силы тяжести. Известно, что величина ускорения силы тяжести изменяется в зависимости от особенностей геологического строения мест­

дения над изменением магнитного поля Земли в различных его участках в зависимости от состава и строения земной ко­ ры. Наряду с этими методами для изучения глубинного строения Земли проектируется бурение глубоких скважин глубиной до 15 км. Такие скважины позволят уяснить строе­

ние земной коры и войти в подстилающую ее оболочку Зем­ ли.

К важным выводам исследователей недр Земли приводит также изучение геотермических явлений. Как известно, в недрах Земли имеются большие запасы тепла. В результате изучения тепловых свойств Земли мы получаем материал для обоснования процессов формирования зем.ной коры, атмосфе­ ры, гидросферы, вековых изменений границ материков и

8

морей, распределения вулканов и т. д. Изучение продуктов вулканических извержений, в частности излияния лав, спо­ собствует познанию подкоровых слоев Земли.

В заключение отметим, что в последние годы в геологию успешно внедряются экспериментальные методы исследова­ ния. Так, например, искусственным путем получают некото­ рые минералы (кварц, слюды и др.), и это позволяет непо­ средственно в лабораторных условиях исследовать процессы минералообразования. Кроме того, ученые научились моде­ лировать различные тектонические явления (складкообра­ зование, образование разрывных дислокаций, искусственно вызывать землетрясения и т. д.).

Наиболее интересные и достоверные выводы о строении земной коры и Земли в целом могут быть получены в том случае, если все рассмотренные выше методы исследования будут использованы в комплексе, при этом одни методы должны дополнять другие.

§2. ОСНОВНЫЕ ЭТАПЫ РАЗВИТИЯ ГЕОЛОГИИ

ИЕЕ СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ

Первые понятия в области минералогии и геологии воз­ никли уже на ранних этапах развития человеческого обще­ ства и относятся к глубокой древности. Еще в раннем палео­ лите люди умели подбирать твердые минералы и породы (кремень, халцедон, яшму, кварциты, обсидиан и т. д.) для изготовления различных каменных орудий производства. Позже, но тоже задолго до нашего летоисчисления, люди научились добывать металлы, находить и извлекать подзем­ ную воду для получения соли и использовать минеральную воду для лечения.

Накоплению геологических данных в России способство­ вал горный промысел. Так, например, большим спросом за границей пользовалась русская слюда-мусковит; в различ­ ных районах страны разрабатывались железные руды, вы­ плавлялась медь, добывалась соль.

Первая карта нашей страны «Книга, глаголемая Большой чертеж», относящаяся к концу XVI века, содержала много сведений о месторождениях полезных ископаемых, включая обобщенный труд многих поколений рудознатцев; по суще­ ству, это была первая сводка о богатствах нашей страны. Особо следует отметить роль государственных мероприятий по организации горного и поискового дела в России. В 1584 г.

9