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

В процессе развития и углубления специализации в геологии сформировался ряд научных направлений (разделов).

Внизу перечислены разделы геологии.

Геология полезных ископаемых изучает типы месторождений, методы их поисков и разведки.

Гидрогеология — раздел геологии, изучающий подземные воды.

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

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.

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

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 метоморфические породы преимущественно с описательной стороны — их генезис, состав, текстурно-структурные особенности, а также классификацию.

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

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

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

Структурная геология — раздел геологии, изучающий нарушения земной коры.

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.

Тектоника — раздел геологии, изучающий движение Земной коры.

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.

Геохронология — раздел геологии, определяющий возраст пород и минералов.

Основные принципы геологии

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».

Принцип первичной горизонтальности утверждает, что морские осадки при образовании залегают горизонтально.

Принцип суперпозиции 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 финальной сукцессии 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

Геология и ее значение в современном мире

Геология является одной из важнейших наук на Земле. Геология занимается изучением состава, развития и особенностей изменения земной коры и поиском полезных ископаемых, которые размещены в ней. Геология является относительно молодой наукой, свое плодотворное изучение она получила лишь в восемнадцатом столетии. Современная геология представляет собой обширный комплекс наук, в который могут входить науки, которые вовсе не ограничиваются изучением земной поверхности. Геологии родственны такие фундаментальные науки, как география, физика, биология, география и так далее. Знания, полученные исходя из изучения геологии, имеет большое значение в изучении рельефа определенной местности, поиска и определения глубины залегания полезных ископаемых, бурение скважин, проведение различных исследовательских работ, определение состава литосферы и ее особенностей и так далее. В настоящее время геология является, пожалуй, фундаментальной наукой для развития науки и техники, которая обеспечивает экономическую мощность государства и практической деятельности человека. В настоящее время геология плодотворно изучается, что позволяет открывать все новые и необычные свойства земной поверхности.

Помимо плодотворного изучения, геология имеет огромное практическое применение. Знания, которые основаны на геологии, позволяют изучать особенности поверхности Земли, и входят во многие исследовательские работы. С помощью геологии проводятся целый комплекс исследований, которые позволяют изучить природные и геологические особенности исследуемой местности. Такой комплекс исследований нередко называют изысканиями. В зависимости от поставленных задач и особенностей исследования, изыскания для строительства бывают геологическими, геодезическими и экологическими. На основании изысканий проводится исследование геологии участка, ее экологии и природных особенностей. Такие исследования необходимы для создания проекта будущего здания, проведения необходимых коммуникаций к нему, обеспечение его оптимальной эксплуатации и ликвидация строительных или проектных ошибок.

В настоящее время на основании знаний, которые получены в ходе изучения геологии, проходят масштабные исследовательские работы.

2. Форма и размеры Земли. Понятие про геоид.

Впервые предположение о шарообразной форме Земли высказывали ещё античные мыслители. Они основывались на некоторых наблюдениях и философских представлениях о шаре как идеальной форме. Греческий учёный Эратосфен (273—192 гг. до н.э.) не только установил, что наша планета шарообразная, но и с помощью простых средств измерил её окружность и радиус.

Расстояние от центра планеты до экватора называется экваториальным радиусом и составляет 6378,2 км, а расстояние до полюса — полярным радиусом и равно 6356,8 км. Разница полярного и экваториального радиусов составляет примерно 21 км. Следовательно, наша планета действительно не похожа на ровный шар, а сплющена у полюсов и является эллипсоидом.

Детальные измерения с помощью искусственных спутников показали, что Земля сжата не только на полюсах, но и по экватору (наибольший и наименьший радиусы по экватору отличаются на 210 м), а значит, является трехосным эллипсоидом. Согласно последним расчётам, этот эллипсоид несимметричен и по отношению к экватору — южный полюс расположен к экватору немного ближе, чем северный.

Истинную геометрическую форму Земли назвали геоидом — телом с воображаемой поверхностью, совпадающей с поверхностью спокойного океана, которая на суше мысленно продолжается под материками и островами.

Складками называют изгиб слоев горных пород без разрыва его сплошности

Элементы собственной геометрии

Соотношение замка и крыльев складки

Элементы собственной геометрии складок:

Замок – место перегиба слоев, т.е. часть складки с минимальным радиусом кривизны (с максимальной кривизной). Крыло – часть складки с максимальным радиусом кривизны или плоская (с минимальной кривизной), обычно соединяющая смежные замки.

Шарнир (S) – линия на поверхности пласта, проходящая через все шарнирные точки (точки максимального изгиба, либо находящиеся в середине между точками перегиба в случае складок с постоянной кривизной) одной складки. Осевая поверхность (AP) – поверхность, проходящая через все шарниры одной складки. Линия, полученная при пересечении осевой поверхности и рельефа называется осью складки. Часто осевую поверхность называют осевой плоскостью, что не совсем верно, т.к. идеально плоской она никогда не бывает. Линия перегиба (Р) – линия на поверхности пласта, проходящая через все точки перегиба в одном крыле складки. Поверхность перегиба (РР) – условная поверхность, проходящая через все линии перегиба одного крыла складки. Угол складки (α) – условный плоский угол между крыльями складки. Биссектрисой данного угла является осевая поверхность. Ширина (B) – кратчайшее расстояние между соседними поверхностями перегиба. Длина волны (W) – двойная ширина складки.

Морфологические классификации складок

Синклинальная и антиклинальная складки

Базовая (относительный возраст пород в ядре)

Антиклинальная складка - в ядре (внутренней части складки) более древние породы, чем на крыльях. Синклинальная складка - в ядре более молодые породы.

Если относительный возраст пород, слагающих складку не известен, то взамен терминов "антиклиналь" и "синклиналь" используют термины антиформа (если замок относительно крыльев направлен вверх) и синформа.

По соотношению длины и ширины (по форме в плане)

Классификация по форме замка

линейные (Д/Ш>5)

брахискладки (2<Д/Ш<5)

изометричные (2<Д/Ш<1)

Изометричные синклинали называются мульдами, антиклинали - куполами.

По углу складки

пологие (α>120°);

открытые (=тупые) (120°>α>70°);

закрытые (=острые) (70°>α>30°);

сжатые, до изоклинальных (с субпараллельными крыльями) (α<30°);

По форме замка

округлые, синусоидальные (замки криволинейные с шарнирной точкой, крылья расходятся)

коробчатые, сундучные (замки и крылья относительно плоские, примерно параллельные, в складке две шарнирные точки)

веерообразные (замки и крылья криволинейны, крылья подворачиваются внутрь замков)

шевронные, аккордеонные (замки угловатые с точками излома, крылья прямолинейные)

По соотношению мощностей пластов в ядре и на крыльях складки

концентрические (мощности в замках и на крыльях одинаковы, морфология складок меняется вниз и вверх по разрезу)

подобные (мощности в замках больше, морфология складок сохраняется вниз и вверх по разрезу)

Классификации по положению в пространстве

Классификация по положению осевой поверхности

По положению осевой поверхности

прямые (осевая поверхность вертикальны, оба крыла в нормальном залегании)

наклонные (осевая поверхности наклона, но оба крыла в нормальном залегании)

опрокинутые (осевая поверхность наклона, одно крыло перевернуто)

лежачие (осевая поверхность горизонтальна, одно крыло перевернуто)

Главные определения

Разрывные нарушения представляют трещины, поверхности скольжения, зоны смятия или разлома, с большими или меньшими перемещением по ним. Своими сравнительно большими размерами и существенной амплитудой смещения (вдоль плоскости разрыва или в перпендикулярном к нему направлении) разрывные нарушения отличаются от безамплитудных (или микроамплитудных) трещин в горных породах, которые тоже в конечном итоге являются разрывами

Разлом — нейтральный термин, характеризующий разрывное нарушение с относительно крутым или вертикальным падением и с существенным перемещением в плоскости разрыва. Это определение не подразумевает способа образования разрывного нарушения и не зависит от направления относительного перемещения висячего и лежачего крыла. В нейтральности заключается большое удобство термина «разлом», тому что очень часто в начальные стадии изучения бывает трудно определить, к какому генетическому типу нарушение относится.

Все сбросы по морфологическому и в значительной мере по генетическому признаку, подразделяются на три большие группы:

а) взбросы — разрывные нарушения, приводящие к сокращению (в плане) поверхности прилегающего к нарушению участка земной коры. Для взброса характерно относительное приподнимание висячего бока или соответственно опускание лежачего бока.

б) сбросы — разрывные нарушения, привод, к увеличению (в плане) поверхности прилегающего к нарушению участка земной коры. Для нормального сброса характерно относительное опускание висячего бока или соответствующее поднятие лежачего бока.

в) сдвиги — разрывные нарушения с горизонтальным (или обладающим горизонтальным) направлением перемещения одного или обоих блоков, составляющих бока нарушения. Это чисто морфологический признак для выделения сдвигов. Если при наблюдении в плане смещение по сдвигу происходит слева направо в противоположном от наблюдателя крыле (независимо от того, как карта ориентирована), сдвиг называется правым, тогда как сдвиг с перемещением справа налево в противоположном от наблюдателя крыле будет называться левым сдвигом.

Взбросы и сбросы во многих случаях характеризуются наличием горизонтальной составляющей перемещения и, таким образом, превращаются в взбросо-сдвиги и сбросо-сдвиги. Об этом ВАЖНОМ обстоятельстве необходимо всегда помнить, анализируя происшедшие вдоль разрыва перемещения, потому что в чистом виде взбросы, сбросы и сдвиги встречаются нечасто, и недооценка вертикального или горизонтального элемента перемещения может привести к большим ошибкам. Номенклатура наименований, зависящая от направления перемещений нависающего блока по разрывному крушению, представлена на рис. 2.

Надвиги, поддвиги — разрывные нарушения с полого залегающей поверхностью разрыва под углами менее 30° к горизонту. Покровы и шарьяжи — разрывные нарушения с полого залегающей поверхностью разрыва под углами менее 5° к горизонту. Взбросы и надвиги естественно объединяются в одну группу, потому что между ними имеются все переходы. Нарушения, промежуточные между взбросами и надвигами и наклоненные под средними углами или изменяющие угол наклона, именуют взбросо-надвигами.

Поддвиги — нарушения, в которых активную роль играл блок лежачего бока, пододвигавшийся под блок висячего бока. Решение вопроса о том, какой из блоков был активным, т. е. является ли нарушение взбросо-надвигом или поддвигом очень трудно. Предложенные в геологической литературе критерии мало надежны.

Раздвиги — разрывные нарушения, представляющие самостоятельный тип в тех случаях, когда вдоль трещины не происходило перемещений существенной амплитуды. Движение было ограничено разверзанием в направлении, перпендикулярном к стенкам трещины.

Кроме таких трещин, дайки магматических пород могут заполнять также трещины взбросов, нормальных сбросов, сдвигов, надвигов и межформационных срывов. Однако последние случаи встречаются значительно реже.

Межформационные срывы — нарушения, следующие поверхности наслоения в осадочных породах или вообще крупным пологолежащим поверхностям раздела между разнообразными породами и комплексами пород.

Среди всех этих многочисленных в структурно-морфологическом отношении разрывных нарушений необходимо различать две генетически совершенно различные группы разрывов — разрывные нарушения, образующиеся при тектонических движениях, вызванных сокращением больших частей земной коры, и разрывные нарушения, образующиеся при расширении значительных частей земной коры.

Наверх

Грабены, рампы, рифты.

Грабеном (нем. "graben" - копать) называется структура, ограниченная с двух сторон сбросами. (рис. 3, 4)

Совершенно своеобразный тектонический тип представляют узкие впадины проседания типа Байкала, Осло, верхней долины Рейна, Восточноафриканских грабенов. На единство этих геологических структур указал Н.С. Шатский (1932).

Первоначальные представления об образовании Байкальской впадины были высказаны еще П. Далласом, считавшим, что одновременно с поднятием берегов Байкала произошло оседание его дна. И.Д. Черский (1886) считал, что впадина, занятая Байкалом, представляет крутую синклинальную складку, возникшую в раннем палеозое или древнее. В.А. Обручев в 1897 г. (1937, стр. 559) пришел к выводу, что впадина Байкала вместе с целой системой забайкальских депрессий представляет сложную цепь грабенов, образовавшихся при расколах жесткой глыбы байкальского кристаллического массива. При этом он рассматривал впадину Байкала не как изолированное образование, а как наиболее крупный грабен среди целой системы впадин, развитых на большой территории. Изучавший Африканские грабены Дж. Грегори (1921) и другие исследователи (Пикард, 1939) также пришли к выводу об образовании узких впадин путем обрушения земной коры по параллельным сбросам. Г. Клоос (1939) связал грабены с формированием сводовых поднятий и обрушением замковых частей сводов (рис. 4). В целом, гипотезы, предполагающие образование узких впадин в связи с растяжением земной коры и обрушением, получили название гипотез рифта (rift—расселина) (рис. 3,a). Э. Вейланд (1930, 1933, 1934) и Виллис (1934) для объяснения способа образования впадин в противовес рифтовой гипотезе предложили так называемую гипотезу рампа (ramp—взброс). Согласно последней гипотезе, грабены образованы в условиях сжатия, поднявшего висячие бока надвигавшихся глыб. Глыба, находившаяся в лежачем боку, опускалась под воздействием надвигавшегося блока (рис. 3,б). Механизм образования грабена в последнем случае представляется примерно так. Тангенциальное тектоническое усилие действует в одном направлении, со стороны активной глыбы. Под воздействием этой глыбы блок, находящийся в лежачем боку надвига, не только погружается, но и пододвигается под противостоящий, пассивный блок, поэтому возникает плоскость разрыва, параллельная надвигу, но падающая в противоположном направлении. В связи с пододвиганием блока лежачего бока происходит также поднятие противостоящей, пассивной глыбы, составляющей висячий бок надвига.

По: Ажгирей. Структурная геология.

Наверх

МЕЛАНЖ

Выражение тектоническое «месиво» в русской геологической литературе или слово «меланж» во французской применялось уже давно, по крайней мере с середины прошлого века, как описательное выражение или термин свободного пользования. В качестве точного термина в значении, близком к современному, его впервые использовал Е. Гринли (1919), на что указал в своем словаре Дж. Деннис (1971). Однако термин получил всеобщее признание лишь после работ Е.Б. Бейли, В.Дж. МакКэллиена (1950), Л. Дюбертре, Н. Пинара, Е. Лана (1955), Ж. Брюнна (1961), А. Гансера (1955) и других по альпидам Средиземноморья, и обозначаемые им явления привлекли внимание широких кругов геологов и тектонистов (Пейве, 1969; Белостоцкий, 1970; Казьмин, 1971; Книппер, 1971; Пейве, Штрейс, 1971; Соколов, 1974).

Речь идет о таком разрушении и перемешивании горных пород, когда образуется резко неоднородная хаотическая структура с блоками и обломками относительно более жестких материалов, окруженных более пластичной вмещающей массой, или базисом. Блоки могут быть весьма различны по размерам, включая гигантские отторженцы. Значительные различия в размерности блоков, общая беспорядочность и дискретность структуры и обязательное присутствие пластической «смазки», облекающей обломки жестких пород — таковы основные особенности меланжа, которые отличают его от обычных продуктов тектонического дробления и истирания: катаклазитов, милонитов, тектонических брекчий и т.д. Эти продукты дислокационных процессов могут присутствовать в меланже как его составные части.

Исключительное значение при образовании меланжа имеет большая неоднородность в прочности (вязкости) горных пород, когда одни из них резко «некомпетентны» по отношению к другим. Меланж появляется потому, что на каком-то участке земной коры превышается предел прочности и ползучести материалов. Одни породы разрушаются по той причине, что превышен их предел прочности, другие текут, так как избыточные давления превысили их предел ползучести. Соседство этих различных материалов способствует их смешению. Разрушение «компетентных» пород может приостанавливаться на разных стадиях - в зависимости от того, в какой момент они оказались окружены текучими «некомпетентными». Так, среди меланжа могли сохраниться весьма крупные блоки — целые фрагменты толщ, растащенные на некоторое расстояние друг от друга. Одна из характернейших особенностей меланжа — явление истечения, связанное с присутствием пластичного базиса. Последний в обстановке избыточного давления играет роль активного фактора, действие которого ведет к разрушению «компетентных» материалов. (Белостоцкий, 1970).

Наибольшую известность приобрели описания меланжа из пород офиолитовой ассоциации (Анкарский меланж Турции, «цветной» меланж Ирана и т.д.). Грандиозность разрушения и перемешивания офиолитов и некоторых других пород, встречающихся вместе с ними, здесь кажется непревзойдённой. Поэтому появилось представление, которого придерживается большое число исследователей, что данный термин применим только к тектоническому «месиву» существенно офиолитового состава. Еще Е. Гринли называл этот меланж основным, или главным. Однако хотя это действительно главная, чрезвычайно типичная разновидность, было бы неправильно под меланжем подразумевать только ее.

ТЕКТОНИЧЕСКИЙ МЕЛАНЖ

При тектоническом меланжировании не настолько важен конкретный состав горных пород — например, не обязательно, чтобы они принадлежали к офиолитовой ассоциации, — насколько важно соотношение их вязкостей в условиях больших тектонических напряжений. Необходим резкий контраст между свойствами совместно дислоцируемых «компетентных» и «некомпетентных» пород. Это вытекает и непосредственно из полевых наблюдений в зонах меланжа (Белостоцкий, 1967, 1970) и из экспериментальных данных и расчетов (Паталаха, 1971). Когда вязкость «некомпетентных» пород, дислоцируемых совместно с «компетентными», на 1—2 порядка ниже, чем у последних, они по своим свойствам в ходе тектонического процесса приближаются к жидкостям, — в частности, способны испытывать избыточные гидростатические или гидродинамические давления, внедряться в другие породы наподобие магмы с образованием нептунических даек, тектонических брекчий и т.п. Можно думать, что эта особенность относительно маловязких материалов, дислоцируемых совместно с прочными (жесткими) при критических напряжениях, имеет решающее значение для развития тектонического меланжа.

Маловязкими материалами — переносчиками избыточного давления при меланжировании чаще всего бывают, как уже отмечалось, серпентиниты, аргиллиты, мергелистые глины, иногда гипсы или ангидриты. Вязкие (нетекучие) материалы, блоки и обломки которых встречаются в меланже, представлены известняками, кремнисто-карбонатными и кремнистыми породами, гранитами и любыми другими достаточно прочными горными породами.