2. Основні етапи розвитку геології

Накопичення відомостей про Землю і виникнення геології як науки зумовлене практичною діяльністю людини, пошуками корисних копалин. З археології відомо, що людина використовувала деякі види гірських порід для виготовлення знарядь праці ще десятки тисяч років тому, в епоху кам'яного віку. Першими гірськими породами, що використовували наші далекі предки для своїх потреб, були кремінь, базальт, габро та інші тверді породи, пізніше - самородні метали й руди, пошуки яких були складнішими.

Зростання потреб у корисних копалинах змушувало людей вести їх пошуки. Так, поступово люди набували досвіду, збагачувалися геологічними знаннями. Проте як самостійна наука геологія виникла порівняно недавно, близько 250 років тому.

В історії розвитку геології можна виділити кілька етапів. Перший з них поширюється на античний період (два-три тисячоліття до нашої ери), другий -на І-ХІV ст., третій - XV - XVII ст., четвертий - XVIII - першу половину XIX ст., п'ятий — від другої половини XIX ст. до наших днів.

Перші два етапи часто об'єднують в один - донауковий. Він характеризується поступовим нагромадженням спостережень і фактів, першими спробами їх аналізу та узагальнень.

Так, Арістотель доводив, що Земля має форму кулі, що одні й ті самі місця не лишаються завжди суходолом або морем, що море приходить туди, де раніше був суходіл, і навпаки, ділянки, які були суходолом, вкриваються морем. Піфагор учив, що обличчя Землі невпинно змінюється, що море й суходіл ведуть між собою боротьбу. Ще за кілька сотень років до нашої ери китайці дали назву деяким мінералам і описали їх.

Третій етап у розвитку геології починається в епоху Відродження і пов'язаний з іменами видатних учених цієї епохи Леонардо да Вінчі (1452-1529рр.), Георго Агріколи (1494-1555 рр.). Леонардо да Вінчі дійшов висновку, що ділянки суходолу, на яких ведеться будівництво, в минулому були морським дном, оскільки в гірських породах, з яких вони складені, є чимало решток морських організмів, - тобто на поверхні Землі відбуваються зміни. Агрікола склав перші посібники з мінералогії, гірничої справи й металургії. Велике значення для розвитку геології мали праці з астрономії М. Коперника (1473-1543 рр.). Він уперше довів геліоцентризм Сонячної системи (тобто, що планети, в тому числі й Земля, обертаються навколо Сонця).

У XVII ст.. суттєвий внесок у розвиток геології зробив данський вчений Н. Стено (1638-1686 рр.). на його думку, всі осадові породи відкладаються горизонтальними верствами на широких просторах. Якщо тепер вони залягають похило, то це є наслідком пізніших змін, а також того, що всі висоти і навіть гори не є сталими. Німецький математик, фізик, філософ Г.В. Лейбніц (1646-1716 рр.) висловив думку, що кристалічні (магматичні) гірські породи утворилися з розплавленої гарячої маси, з якої колись складалась Земля і яка потім застигла.

Четвертий етап визначається становленням геології як науки, він охоплює XVIII і першу половину XIX ст.. Цей етап у розвитку геології пов'язаний з іменами М.В. Ломоносова, А. Вернера, В. Сміта, та ін. Російський природознавець правильно оцінив геологічні процеси, вказав на їхню тривалість, виділив значення взаємодії ендогенних і екзогенних процесів у розвитку земної кори. Велику роль відіграли його роботи з мінералогії та гірничої справи.

Професор Фрейберзької академії в Саксонії А. Вернер був одним з основоположників сучасної мінералогії. В галузі теоретичної геології він очолював так звану школу нептуністів і стверджував, що основним геологічним чинником у перетворенні Землі є вода; з вод океану, який колись вкривав Землю, послідовно відкладалися гірські породи, в тому числі і граніти, гнейси, кристалічні сланці, базальти, тощо.

Шотландський вчений Д.Геттон (засновник школи плутоністів) вважав, що провідна роль у геологічних процесах належить підземним силам (внутрішній теплоті Землі, вогню) і відкидав думку про осадове походження магматичних порід (гранітів, базальтів тощо).

Вирішальну роль у розвитку геології на цьому етапі відіграла розробка палеонтологічного методу визначення відносного віку гірських порід англійським вченим В. Смітом. Суть методу полягає в тому, що відносний вік гірських порід визначають за рештками відмерлих організмів, бо з кожним комплексом різних за віком осадових порід пов'язаний комплекс власних організмів. У першій половині XIX ст. почалося систематичне вивчення решток вимерлих організмів з метою розчленування осадових товщ і вироблення єдиної для всіх країн геохронологічної шкали. До цього часу належить також зародження палеонтології та історичної геології як самостійних наук.

В основу методу актуалізму покладено уявлення про те, що в минулому відбувалися такі самі геологічні процеси, як і нині, тобто, порівнюючи давні осадки з сучасними, можна визначити умови їх виникнення, відтворити давню історію Землі.

П'ятий етап розвитку геології ознаменувався виникненням і розвитком вчення про геосинкліналі і платформи, яке відіграло суттєву роль у подальшому розвитку геологічної науки. На підставі цього вчення та інших наукових досягнень геологія остаточно формується як наука. З геології виділяється низка самостійних наук: історична геологія, тектоніка, регіональна геологія тощо; вдосконалюються старі та виникають нові методи досліджень -геохімічні, геофізичні, дистанційні тощо. На цьому етапі великий внесок у розвиток геології зробили такі вчені: Дж. Холл (1811-1898 рр.), О.П. Карпінський (1847-1936 рр.), О.П. Павлов (1854-1929 рр.), В.О. Обручев (1863-1956 рр.), В.І. Вернадський (1863-1945 рр.), С.С. Смирнов (1895-1947 рр.), М.С. Шатський (1895-1960 рр.).

Починаючи з 50-60-х років XX ст. геологія вступила в новий етап свого розвитку. Науково-технічний прогрес надав геології набагато більше можливостей для пізнання будови й розвитку земної кори. Особливо цінні дані було добуто під час вивчення ложа океанів, де виявлено нові, невідомі до цього тектонічні структури. Ці та інші дані зумовили появу концепції нової глобальної тектоніки, або тектоніки плит, яка відкриває нову важливу сторінку в розвитку геологічної науки

Література /1.1/

Контрольні запитання

1. Що означає поняття „геологія"?

2. Назвіть основні завдання геології.

3. Перелічіть основні геологічні науки та розгляньте їх зміст.

4. Охарактеризуйте основні етапи розвитку геології

РОЗДІЛ І. СКЛАД І БУДОВА ЗЕМЛІ І ЗЕМНОЇ КОРИ

ЗЕМЛЯ У СВІТОВОМУ ПРОСТОРІ. ФІЗИЧНІ ВЛАСТИВОСТІ ЗЕМЛІ

План

1. Земля – планета Сонячної системи.

2. Походження Землі.

3. Форма і розміри Землі.

4. Будова й фізичні властивості Землі

1. Земля - планета Сонячної системи

Сонячна система складається із Сонця і дев'яти планет, однією з яких є Земля. Крім того, складовими системами є супутники планет, пояс астероїдів, комети, пил і газ. Сонячна система в свою чергу входить до складу Галактики і рухається навколо її центра за еліптичною орбітою зі швидкістю 250 м/с, здійснюючи повний оберт за 200-250 млн. років. Галактика в плані має форму закрученої спіралі, всередині з одного зі спіральних витків розміщується Сонце. Профіль Галактики дископодібний, діаметром близько 100 тис. світлових років, з максимальною товщиною близько 20 тис. світлових років.

Сонце - типовий „жовтий карлик", тобто невелика зірка (за розміром у два-три рази менша за середню зірку Галактики), має кулеподібну форму, утворена розжареною плазмою. До складу Сонця входять переважно водень (близько 70%) і гелій (27%), інші елементи близько 2,5%. Температура в центрі Сонця сягає (14-16)*10 К, тиск - 10 МПа. Температура на поверхні Сонця близько 6000 К. Воно має потужне магнітне поле. Зовнішній шар сонячної атмосфери це так звана сонячна корона, з якої вириваються потоки заряджених частинок, - сонячний вітер, який потрапляє у найвіддаленіші куточки системи.

Планети в напрямку від Сонця розташовуються в такій послідовності: Меркурій, Венера, Земля, Марс, Юпітер, Сатурн, Уран, Нептун і Плутон (рис. 1.1.).

Всі планети рухаються навколо Сонця в одному напрямку по орбітах, близьких до колових, і майже в одній площині - площині екліптики. Середня швидкість руху планет по орбітах зростає з наближенням до Сонця.

Так, швидкість руху Меркурія становить 47,8 км/с, Венери - 35, Землі -29,7, Марса - 24,1 км/с.

З віддаленням від Сонця зростає відстань між сусідніми орбітами планет. Земля віддалена від Сонця на 149,6 млн. км., остання планета Сонячної системи Плутон – на 5929 млн. км.

Відстані планет від Сонця вимірюються в астрономічних одиницях (одна астрономічна одиниця дорівнює середній відстані між Землею і Сонцем) і приблизно відповідають законові Титуса – Боде:

,

де r – відстань планет від Сонця, а. од;

n - =- для Меркурія, 0 – для Венери, 1 – для Землі, 2 – для Марса, 3 – для поясу астероїдів, 4 – для Юпітера і т.д. Для Нептуна параметр n є нецілим числом (при r 30,36), значення n становить приблизно 6,63.

Планети обертаються навколо своїх осей за напрямком, що збігається за напрямком сонця (Венера і Уран - у зворотному), але з різними швидкостями. Земля здійснює повний оберт навколо осі за 23 год 56 хв 4 с, Меркурій – приблизно за 59 земних діб. Венера обертається за 243 земні доби, Марс має період обертання, близький до земного, - 24 год 37 хв 23 с.

Планети поділяються на:

- внутрішні, або планети земної групи (Меркурій, Венера, Земля, Марс) – вони мають невеликі розміри, високу щільність, низькі швидкості обертання навколо своїх осей.

- зовнішні - (Юпітер, Уран, Сатурн, Нептун, Плутон) - мають великі розміри, низьку щільність, високі швидкості обертання.

Рис.1.1. Будова Сонячної системи (показані відносні розміри Сон­ця, планет

і їхніх найбільших супутників

Деякі з планет мають природні супутники: у Землі – Місяць; у Марса – Фобос і Демос, в Юпітера 16 супутників; у Сатурна - 20.

Єдиний супутник Землі – Місяць – віддалений від неї на 384 400 км, має кулеподібну форму, дещо витягнуту в бік Землі. Діаметр Місяця становить 3476 км, а маса в 81 раз менша від маси Землі. Час обертання Місяця навколо своєї осі (27 земних діб 7 год 43 хв) дорівнює періоду обертання навколо Землі, тому він повернутий до нас завжди одним боком. На Місяці атмосфери немає і тому температура його поверхні цілковито пов'язана з сонячним випромінюванням і коливається від +115°С на освітленому боці до -168 °С на затемненому. На поверхні Місяця навіть неозброєним оком чітко видно світлі й темні плями. Світлі ділянки Місяця відпо­відають так званим місячним плоскогір'ям і горам, що скла­дені переважно з анортозитів, порід з великою кількістю по­льових шпатів, темні — місячним морям, тобто плоским ба­зальтовим рівнинам. На Місяці є багато кратерів, утворених як унаслідок бомбардування поверхні цієї планети метеори­тами, так і вулканічними виверженнями. Поширені також гори у вигляді кілець та розбіжних променів. Поверхня Місяця вкрита шаром місячного грунту – реголіту, пухкої породи, утвореної внаслідок руйнування та подрібнення базальтів че­рез процеси фізичного вивітрювання й метеоритні «дощі». Попередні дані, добуті американськими дослідниками, які шість разів висаджувалися на Місяці, і радянськими автома­тичними станціями, свідчать, що потужність місячної кори становить 50...60 км, ядра — 400...700 км. Також зафіксова­но численні місяцетруси, які вказують на певну тектонічну активність надр супутника Землі і слабке (в 1000 разів слаб­кіше за земне) магнітне поле.

Між орбітами Марса і Юпітера розташований пояс астероїдів, тобто малих планет діаметром до 767 км (Церера), втім переважно набагато дрібніших. Кількість відкри­тих на цей час астероїдів досягає 2000. Більшість астеро­їдів рухається за коловими орбітами в тому самому на­прямку, що й планети. Астероїди мають неправильну форму і, за деякими гіпотезами, є уламками десятої планети Со­нячної системи — Фаетона, яка зруйнувалася з невідомих причин. Деякі з астероїдів час від часу лишають свої орбі­ти й захоплюються гравітаційними полями планет земної групи, найбільші з них досягають поверхні планет (метео­рити), решта згорає у верхніх шарах атмосфери (метеори).

Складовими частинами Сонячної системи є також такі специфічні утворення, як комети. Комети складаються із замерзлого кам'яного матеріалу та газів (аміаку, метану, водню тощо). Рухаючися за витягнутими еліптичними ор­бітами, вони то наближаються до Сонця, то виходять за межі Сонячної системи. Наближаючись до Сонця, комети утворюють «хвіст» (інколи завдовжки в мільйони кіло­метрів), складений продуктами випаровування кометного матеріалу. Нещодавно вчені мали змогу спостерігати по­яву в межах Сонячної системи однієї з таких комет –знаменитої комети Галлея