Добавил:
ac3402546@gmail.com Направление обучения: транспортировка нефти, газа и нефтепродуктов группа ВН (Вечерняя форма обучения) Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

учебники / Гаврилов В.П. «‎Общая и историческая геология и геология СССР»

.pdf
Скачиваний:
40
Добавлен:
31.05.2021
Размер:
20.82 Mб
Скачать

В.Л.ГАВРИЛОВ

ОБЩАЯ

ИИСТОРИЧЕСКАЯ

ГЕОЛОГИЯ

ИГЕОЛОГИЯ

СССР

Допущено Государственным комитетом СССР

по народному образованию в качестве учебника

для студентов геофизических специальностей вузов

МОСКВА "НЕДРА,. 1989

ПРЕДИСЛОВИЕ

Геология (греч.- учение о Земле) -наука о строении Земли,

ее происхождении и развитии, о формировании и размещении на Земле месторождений полезных ископаемых. Термин «гео­ логия» был введен в 1657 г. норвежским ученым М. П. Эшоль­

том.

Геология как наука возникла сравнительно недавно, более двух веков назад. Долгое время она рассматривалась как часть философии. Лишь в XVIII в., благодаря обобщающим и фун­ даментальным трудам Н. Стено (в Италии), М. В. Ломоносова

(в России), А. Вернера (в Германии), Ж. Бюффона, Ж. Кювье

и А. Броньяра (во Франции), Д. Геттона (в Шотландии),

У. Смита (в Англии), геология сформировалась как самостоя­

тельная отрасль науки. В настоящее время геологияэто об­ ширная область человеческих знаний, призванная не только расширять и углублять наше понимание о Земле, но и пра­ вильно направлять поиск месторождений различиото минераль­ ного сырья. В Основных направлениях экономического и соци­

ального развития СССР на 1986-1990 годы и на период до

2000 года, утвержденных XXVII съездом КПСС, перед совет­ скими геологами поставлены задачи по обеспечению дальней­

шего укрепления и расширения минерально-сырьевой базы

страны, повышению уровня научного обоснования прогнозов и

геолого-экономической оценки месторождений полезных иско­

паемых. Таким образом, геплогия становится материальной си­ лой, создающей сырьевую оrнову промышленпой индустрии Со­ ветского государства. В этом видится главное значение геоло­

гии на современном этапе нашего развития.

В основу настоящего учебника положены материалы ка­ федры геологии Московского института нефти и газа им. И. М. Губкина, где автор в течение многих лет читал одно­ именный курс лекций. Использованы также личные наблюде­ ния, разработки и материалы автора.

При подготовке работы использовались ранее изданные

учебн.ики, прежде всего М. М. Чарыгина и Ю. М. Васильева;

Г. А. Горшкова и А. Ф. Якушевой; В. С. Мильничука и

М. С. Арабаджи; Г. И. Немкова, М. В. Муратова, И. А. Гре­ чишникова и др., а также зарубежных авторов- А. Аллнеона

и

Д. Палмера; Дж. Ферхугена, Ф. Тернера, Л. Вейга и др.;

Д. Тёркота и Дж. Шуберта.

 

 

Предметом нашего рассмотрения будут три самостоятель­

ные части геологии: общая

геология, историческая геология

с

элементами палеонтологии

и региональная геология СССР.

••

3

Общая (динамическая) геология исследует процессы, проте­

кающие на поверхности Земли и в ее недрах. Историческая гео­

логия изучает историю и закономерности развития Земли с мо­

мента ее возникновения как планеты до современного состоя­

ния. Региональная геология СССР анализирует внутреннее

строение крупных структурных элементов, слагающих земную

кору в пределах государственных границ СССР, их развитие и размещение месторождений полезных ископаемых. Все три ча­ сти образуют системный комплекс знаний об общегеологиче­ ских процессах и эволюции нашей планеты.

При написании книги использованы последние достижения геологической теории и практики. Учтены новые отечественные и зарубежные данные по геологии Мирового океана, сравни­

тельной планетологии, изучению строения земных недр из кос­

моса, бурению сверхглубоких скважин. В качестве геологи­

ческого фактора рассмотрена производственная деятельность человека, показавы ее последствия и методы борьбы за сохра­ нение окружающей среды. В основу объяснения глобальных геологических событий автор положил концепцию тектоники литосферных плит. Это дало возможность предложить новые, нетрадиционные подходы к эволюции литосферы, к переосмыс­ лению ряда фундаментальных положений в геологии, в част­

ности классического учения о геосинклиналях. С новых пози­

ций освещены проблемы происхождения Земли, ее ранние

стадии развития. Увязана в логическую систему с развитием

органического мира геодинамическая эволюция планеты.

При изложении материала мы г.остарались учесть особен­

ности нефтяных специальностей: акцентировать внимание на геологических факторах, способствующих формированию ме­ сторождений нефти и газа; осветить более подробно углево­ дородные ресурсы за рубежом и в нашей стране; да1ь харак­

теристику крупных структурных элементов в пределах терри­

тории СССР, перспективных на нефть и газ.

ВВЕДЕНИЕ

Первый, начальный этап в развитии геологии приходится на XVIII в. Для него характерны накопление и первичная систе­

матизация геологических данных.

Второй, фундаментальный этап развития геологии прихо­ дится на XIX в. В это время закладываются фундаменталь­

ные основы науки. Благодаря трудам У. Смита, Ж. Кювье и

А. Броньяра появляется возможность сопоставления одновоз­

растных геологических пород и, следовательно, проведения

исторического анализа.

В начале XIX в. Ж. Кювье формулирует теорию катастроф,

согласно которой развитие животного и растительного мира на

Земле происходит через мировые катастрофы (катаклизмы),

выражающиеся в вымирании прежних представителей и появ­

лении новых особей. Эта теория определила направление в есте­

ствознании, получившее название катастрофизма. Последова­

тели Ж. Кювье распространили его идеи и на геологию, счи­

тая, что в периоды мировых катастроф происходила не только

смена животного и растительного мира, но и существенные из­

менения в геологическом строении Земли.

В середине XIX в. идеи катастрофизма были подвергнуты

критике со стороны английского ученого Ч. Дарвина, заложив­

шего основы нового направления в естествознанииэволю­

ционизма. Развитие органического мира и течение геологиче­

ских процессов представлялись как медленно развивавшиеся явления, характеризующиеся постепенным переходом от одних

форм к другим.

Несколько ранее (1830-1833 гг.) другой английский уче­

ный- Ч. Лайель в капитальном труде «Основы геологии» вы­

сказал идею, что геологические процессы, наблюдаемые в на­

стоящее время, раньше протекали по тем же законам, что и

в давно прошедшие эпохи. Следовательно, изучая современные

геологические яnления, можно восстановить геологическую ис­

торию развития Земли. Возникшее направление получило на­

звание униформизма, а новый метод познания геологической

истории минувших эпохпринципа актуализма.

Выдающееся событие фундаментального этапавозникно­ вение учения о геосинклиналях и платформах. Вначале амери­ канские, а позднее и европейские геологи обратили внимание

на существование горных (складчатых) зон, которые возникли на месте глубоких прогибов. Первым начал выделять их аме­

риканский геолог Дж. Холл (1859 г.), nозднее его соотечест­

венник Дж. Дэна (1873 г.) применял для обозначения таких

5

структур термин геосинклиналь. Русские геологи А. П. Карпин­ ский, А. П. Павлов, Н. А. Головинский, А. Д. Озерекий в про­

тивовес геосинклиналям выделили платформыравнинные

территории со спокойным режимом тектонических движений.

Учение о геосинклиналях и платформах явилось краеугольным

камнем геологии, определившим дальнейшее развитие этой

науки.

Фундаментальный этап завершился выходом в свет трех­

томного труда австрийского геолога Э. Зюсса «Лик Земли»

( 1883-1909 гг.). В этой классической

монографии

впервые

был обобщен весь накопленный к

тому

времени геологический

материал, намечены общие черты

строения и развития

Земли.

Наблюдаемые геологические процессы Э. Зюсс объяснял с по­

зиции контракционной гипотезы, основанной на Представлениях

И. Канта и П. Лапласа о первоначально огненно-жидком со­

стоянии нашей планеты и постепенном ее остывании.

Первая полавина ХХ в. (до 50-х годов) характеризуется критикой фундаментальных основ геологии. Этот период в раз­

витии геологии выделяют в качестве критическо-революцион­

ного этапа.

В начале ХХ в. была доказана несостоятельность воззре­

ний Канта-Лапласа на происхождение Земли. В 40-х годах появилась гипотеза О. Ю. Шмидта, окончательно подорвавшая

устои контракционизма. В 50-х годах началось широкое изу­

чение дна Мирового океана. Запуск искусственных спутников Земли и орбитальных космических станций позволил получить

уникальный фактический материал по геологии нашей планеты

и других планет Солнечной системы. Все эти данные послу­

жили основой для пересмотра традиционных представлений

вгеологии.

Сnомощью инструментальных методов б-ыли устаповлены

факты существенного горизонтального перемещения крупю;-IХ

глыб (пластин или плит) литосферы относительно друг друга.

Выявлено существование глобальной рифтовой системы, рассе­

кающей дно Мирового океана, а в ряде случаев и континенты.

Вдоль побережий Тихого океана обнаружены зоны глубоNQ._фо­

кусных землетрясений (зоны Вадати-Заварицкого-Беньоф)!.}.,

свидетельствующие о возможном «подтекании» океанической

коры под материки. Все эти факторы обусловили появление новой концепции, получившей название глобальной тектоники плит и внесшей революционные изменения в современную гео­

логию.

Принципиальные сдвиги произошли и в наших Представле­

ниях о происхождении Земли и планет Солнечной системы.

Развивая идеи О. Ю. Шмидта и используя новейший материал

по составу вещества Луны и метеоритов, А. П. Виноградов вы­ двинул и научно обосновал идею о формировании планет из

6

11ротопланетного облака космической пыли за счет аккреции

(собирания) вещества.

По образному выражению В. И. Вернадского, развитие

геологических наук в ХХ в., подобно взрыву, внезапно осветило дотоле мало освещенное пространство. Характеризуя этот «взрыв», В. И. Вернадский писал: «Мы переживаем не кри­

зис, волнующий слабые души, а величайший перелом научной мысли человечества, совершающийся лишь раз в тысячелетие,

переживаем научные достижения, равных которым не видели

долгие поколения наших предков».

Критическо-революционный этап в развитии геологии обо­

стрил дискуссию в различных областях геологических знаний,

что, в свою очередь, стимулировало дальнейшее продвижение

геологической мысли. Для доказательства тех или иных геоло­

гических процессов стали шире применять физико-математиче­

ский аппарат, что способствовало проникновению в геологию такого нового метода познания ка_к .математическое .моделиро­ вание. Существенно расширилась связь геологии с другими на­ уками: физикой, математикой, химией, астрономией, астрофи­

зикой, биологией, которые обогащают геологию своими зна­

ниями и методами познания.

Тенденции к усилению фундаментализадни геологии, с од­ ной стороны, и резкому повышению ее практической значимости

в жизни человеческого общества, с другой стороны,- вот наи­

более отличительные черты совре.мен.н.ого этапа ее развития (последние 20-25 лет).

Часть 1

ОБЩАЯ ГЕОЛОГИЯ

Раздел первый

СВЕДЕНИЯ О ЗЕМЛЕ

Глава 1

ПОЛОЖЕНИЕ ЗЕМЛИ В ПРОСТРАНСТВЕ,

ЕЕФИЗИЧЕСКИЕ СВОйСТВА

§1. ЗЕМЛЯ, ЕЕ ПОЛОЖЕНИЕ В ПРОСТРАНСТВЕ,

ФОРМЫ ДВИЖЕНИЯ

Земляодна из девяти планет Солнечной системы, диаметр

которой (до орбиты Плутона) составляет 5,9 · 109 км. Планеты

Солнечной системы движутся по орбитам, наклон которых

очень близок друг другу. Именно поэтому

планеты

и боль­

шая часть их спутников обращаются вокруг

Солнца

практи­

чески в одной плоскости; в то же время они вращаются вокруг

собственных осей. Данное обстоятельство позволяет показать

на одной двухмерной схеме всю Солнечную систему (рис. 1).

Согласованность движения Солнца, планет и их спутников,

за редким исключением, указывает на их общее происхожде­

ние из единого облака межзвездной материи.

Расстояние планет от Солнца измеряется в астрономиче­

цсих единицах длины (а. е. или а. е. д.). Эта единица равна

среднему расстоянию Земли от Солнца. 1а. е.= 149,6 млн. км. Приближенно расстояние описывается правилом Титуса-Боде:

v=0,4+0,3·2n,

где '\'-удаление планеты от Солнца, а. е.; n- коэффициент, равный для Меркурияоо, Венеры- О, Земли- 1, Марса- 2,

пояса астероидов- 3, Юпитера- 4 и т. д. Таким образом рас­

стояние от Меркурия до Солнца равно 0,39 а. е., от Венеры- 0,72, от Земли -1, от Марса- 1,52, от Юпитера- 5,2, от Са­ турна- 9,54, от Урана -19,9, от Нептуна- 30,1, от Плутона .__

39,7.

Среди планет Солнечной системы выделяют две группы:

внутренние планеты (от Меркурия до Марса) и внешние (от

Юпитера и далее). Внутренние планеты «земного» типа сраэ­

нительно небольшие, их средние плотности соизмеримы со

8

Рис. 1. Строение

Солнечной си-

стемы.

Планеты обращаются

вокруг Солнца по

эллиптическим орби­

там, которые распо­

лагаются почти в од­

ной и той же пло­

скостц

средней плотностью Земли. Например, средняя плотность

Земли 5,52 · 10з кг;мз, Венеры 5,1· 103 , Марса 4,1· 10з и т. д.

Внешние планеты имеют значительно большую массу и раз­

меры, но их средняя плотность намного уступает средней плот­

ности внутренних планет (например, у Сатурна она равна

0,7 · 103 кг/м3). Исключением является Плутон, который по

своим параметрам близок к планетам «Земного» типа, хотя

приближенно и для него выполняется правило Титуса-Боде при n=7. В связи с этим Плутон рассматривают иногда как

отделившийся спутник одной из внешних гигантских планет

Солнечной системы.

Особое место в Солнечной системе занимает пояс астерои­

довмалых твердых тел. Ученые считают, что, :возможно, это

остатки разрушившейся планеты Фаэтон или сообщество кос­

мических фрагментов, агломерация которых не достигла стадии

образования планет. Пояс астероидов, в составе которого на­

считывается свыше 50 тыс. тел, питает всю Солнечную систему

метеоритамитвердыми телами, двигающимися по орбитам

вокруг Солнца и смещенными со своих орбит в результате гра­

витационного влияния других планет или столкновений. Ме­

теориты подразделяют на два основных типа: «железные» и

«каменные». Железные метеориты состоят в основном из ме­ таллического железа с примесью Ni и других металлов; ка­

менныеиз силикатов Mg и Fe с примесью металлов. Камен­ ные метеориты делятся в свою очередь на хондриты и ахон­

дриты. Хондриты на 85 % состоят из мелких сферических зерен

силикатов Mg- хондр, образование которых связывают с кри­ сталлизацией расплавленных капелек. Встречаются также

углистые хондриты, состоящие из гидросиликатов, оливина,

карбонатов и сульфатов Mg и Са, оксидов Fe и углеродистых

соединений. Их происхождение не выяснено.

Центром Солнечной системы является Солнце, на долю ко­ торого приходится 99,8 % общей массы Солнечной системы.

Если учесть, что масса Юпитера, самой крупной планеты си­ стемы, составляет 0,1 %, то на долю остальных планет и асте­ роидов приходится .лишь О, 1 % массы Солнечной системы.

~

Рис. 2. Схема строения Галактики (а) и один из участков Млечного Пути,

содержащий зnезды и газапылевые облака (6):

1 - сферическая составляющая; 2 - диск; 3 - слой газоnылевых облаков; 4 - ядро; 5 -

Солнце; 6 - корона;

точками nоказаны шаровые скоnления; размеры условные

Поэтому Солнцецентр притяжения всего множества движу­

щихся вокруг него планет, астероидов, метеоритов и комет,

составляющих вкупе с ним Солнечную систему.

Солнцецентр нашего мироздания. Этоодна из сотен миллиардов звезд, образующих нашу Галактику, известную

под названием Млечный Путь (от греч. galaktikos- млечный).

Любая галактика вообщеэто гигантское скопление миллиар­

дов или триллионов звезд и связанной с ними рассеянной мате­ рии. Обычно галактики в плане имеют форму закрученной спи­ рали, а в профильдиска. Не представляет собой исключения и Млечный Путь, диаметр которого около 100 тыс. световых

лет 1, а толщинаоколо 20 тыс. световых лет. Поскольку Сол­ нечная система располагается внутри нашей Галактики, то зем­

ному наблюдателю доступен лишь край из ее срединной обла­ сти, и Млечный Путь кажется нам не спиральным скоплением,

а полосой звездной материи, пересекающей небо.

Солнечная система располагается в пределах экваториаль­ ной плоскости галактического диска (рис. 2). Центр Галактики скрыт от наблюдателя скоплением межзвездной пыли. Счита­ ется, что он расположен за созвездием Стрельца. Его окру­

жают около

120

видимых шаровых скоплений звезд, каждое

из которых содержит от 10 тыс. до 1 млн звезд.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

1 световой

год

соответствует длине пути,

который

свет

проходит за

1 год

со скоростью

-3 · 1()11

м/с, что равняется

9,46 · 1012

км;

3,263

свето­

вого года составляют

1 парсек

(сокращенно от параллакс и секунда);

1 пк=о

=3,086·1018 км,

1000 пк= 1 кпк (килопарсек); 1 пк=206 265 а. е,

 

 

1Q

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Соседние файлы в папке учебники