ENG GEO / 1Tri / Hist and Method / 4Лекция 4
.doc
Лекция 4
«Критический» период
(первая половин XX в.)
На рубеже 19 и 20 вв. естествознание пережило очередную революцию.
Проявилась она, прежде всего в физике. Были открыты:
- рентгеновское излучение,
- естественная радиоактивность,
- разработана модель строения атома.
Серьезные изменения претерпели космогонические представления – была отвергнута гипотеза Канта-Лапласа, появилась планетезимальная гипотеза Мультона-Чемберлина, катастрофическая гипотеза Джинса, наметился переход от «горячих» гипотез к «холодным».
Выдающиеся ученые: Эдуард Зюсс, Ганс Штилле, Н.С. Шатский, У.Г. и У.Л. Брэгги, В.И. Вернадский, В.М. Гольдшмидт, В.А. Обручев, А.П. Карпинский, В.В. Белоусов.
Кризис в геотектонике. В начале 20 в. произошло крушение Контракционной гипотезы Эдуарда Зюсса, которая на протяжении всей 2-ой половины 19 в. являлась общепризнанной парадигмой теоретической геологии.
В свой знаменитой книге «Лик Земли» Э. Зюсс обосновал, доказал, что современный лик Земли, конфигурация земной поверхности обусловлены последовательными сокращениями Земли, которые выражаются в уменьшении объема и площади ее поверхности.
Формирование горных сооружений и возникающие при этом дислокации (складки) обусловлены напряжениями, которые связаны с неравномерным сокращением различных частей Земли.
Отказ подавляющего числа исследователей, ученых от гипотезы контракции был вызван, во-первых, заменой «горячих» гипотез происхождения Земли «холодными», во-вторых – открытием радиоактивности (оказалось, что Земля имеет мощный источник разогрева) и в-третьих – открытием шарьяжного строения горных сооружений.
Некоторые учены «остались верны» этой гипотезе (но их было очень мало), а другие – стали искать замену и выдвигать новые.
В итоге, в тектонике стало появляться огромное количество всевозможных парадигм, которые взаимоисключали одна другую.
В связи с этим американский ученый Ч. Лонгвелл назвал современную тектонику «сумашедшим домом».
Вот несколько из них:
1. Пульсационная гипотеза (в истории Земли постоянно чередуются эпохи расширения и сжатия, в результате происходит образование гор, складок).
2. Ундационная гипотеза (ундации – поднятия земной коры, они являются следствием воздействия не внешних сил, а глубинного процесса дифференциации вещества подкоровых недр).
3. Радиомиграционная гипотеза Белоусова В.В. Он считал, что радиогенное тепло Земли – это основной возбудитель тектонических движений и магматизма.
В связи с поиском новой гипотезы в науке возникает 2 противоположных учения:
1. ФИКСИЗМ – учение о неизменном положении континентов по отношению к глубоким недрам Земли.
2. МОБИЛИЗМ – учение, которое допускает перемещение материков. Эта гипотеза перемещения, или дрейфа материков стала известна как гипотеза Альфреда Вегенера (немецкий геофизик), которую наиболее полно он обосновал в 1912 г.
Исходным моментом для построения гипотезы явилось удивительное сходство очертаний материков, особенно Южной Америки и Африки.
Далее он обратил внимание на поразительное сходство позднепалеозойских и раннемезозойских ископаемых (фауны и флоры) материков, которые ныне разделены океанами – это Южная Америка, Африка, Австралия и Индостан.
Однако об этом сходстве писал еще Э. Зюсс, который установил былое существование суперконтинента Гондваны. Но он считал, что разрушение Гондваны и образование океанов произошло в результате опускания участков земной коры.
Альфред Вегенер установил, что на границе позднего PZ и раннего MZ все материки были объединены в один суперматерик Пангею. А распалась Пангея в юре, что сейчас подтвердилось.
Свои идеи А. Вегенер изложил в книге «Происхождение материков и океанов» (вышла на русском языке в 1922 г.).
Однако, в целом, в 1930-50 гг. МОБИЛИЗМ, идеи мобилизма потерпели поражение, гипотеза дрейфа материков утратила популярность, а ее автор в 1930 г. погиб во льдах Гренландии. Он хотел доказать, что Гренландия отодвигается от Европы.
В учении о платформах ведущее положение занимали русские ученые. Ими были введены понятия – плита, синеклиза, антеклиза, вал, авлакоген.
Андрей Дмитриевич Архангельский,
Николай Сергеевич Шатский.
Владимир Афанасьевич Обручев в 1948 г. ввел термин «Неотектоника», для обозначения новейших движений и деформаций.
В СССР (Крым, Прикаспий, Центральная Азия) были организованы полигоны для фиксации современных движений.
В это же время в СССР развертываются исследования на равнинных территориях с целью выявления перспективных структур для поисков нефти и газа.
В 1940-е гг. в геотектонике сформировалось учение о глубинных разломах.
Было введено понятие «линеоменты».
Таким образом, не смотря на то, что единая идеологическая база отсутствовала, тектонические исследования имели крупные достижения. А из динамической геологии тектонический раздел (в 30-е гг.) перерос в самостоятельную науку – геотектонику.
Развитие других геологических наук.
Геофизика. Завершилось создание общей модели оболочного строения Земли по сейсмическим данным.
В 1909 г. хорватский геофизик А. Мохоровичич установил границу между корой и мантией, которая затем получила его имя.
В 1914 г. немецкий геофизик Б. Гуттенберг установил границу между мантией и ядром.
В 1936 г. датский сейсмолог Инге Леманн установил границы внешнего и внутреннего ядра Земли.
В 1912 г. русский сейсмолог Б.Б. Голицын наметил существование в мантии на глубине 106-232 км особого пластичного слоя – источника магмы.
А в 1914 г. американский геолог Дж. Барелл предсказал наличие под литосферой (корой) слоя, который он назвал астеносферой.
С тех пор понятия «литосфера» и «астеносфера» прочно укрепились в науке.
В это время быстро развивается разведочная геофизика, особенно в области сейсмометрии и электрометрии. Изобретен электрический каротаж скважин.
В Минералогии революция, которая связана с открытием в 1895 г. рентгеновских лучей и явления их дифференциации в кристаллах.
Открытие метода рентгеноструктурного анализа, благодаря которому можно было впервые:
- увидеть внутреннюю структуру кристалла;
- увидеть расположение атомов в кристаллической решетке;
- измерять расстояние между ними.
В результате очень быстро «расшифровали» строение самых сложных минералов – силикатов.
В начале 1920-х гг. зарождается геохимия.
Предпосылки возникновения геохимии связаны с открытием в 1869 г. периодического закона распределения химических элементов Д.И. Менделеева (хотя сам термин «геохимия» был предложен еще в 1838 г.).
В 1908 г. американский химик и минералог Ф. Кларк опубликовал сводку по химическому составу ЗК. В ней он вычислил среднее содержание в ЗК различных элементов. Получил цифры, которые затем были названы в его честь «Кларками элементов».
Подлинным основоположником геохимии считается Владимир Иванович Вернадский (1963-1945 гг.).
Развивается так же геохимия природных вод, в особенности подземных вод. Начало этому положил так же В.И. Вернадский. Сначала, в 1926 г. он издает книгу «Биосфера». Затем в 1933-36 гг. пишет капитальный 3-х томный труд «История природных вод».
В петрографии развивается Учение о метаморфизме горных пород.
Не смотря на все достижения в геохимии, химии, минералогии, петрографии, все же знания о составе земной коры и мантии, о процессах образования магмы, о ее дифференциации и пр. остаются недостаточными.
К 1950-ым гг. учение об осадочных ГП сформировалось в самостоятельную науку – литологию.
На стыке литологии, тектоники и учения об осадочных горных породах зародилось и стало развиваться Учение о геологических формациях.
В стратиграфии с открытием радиоактивности возникла перспектива определения абсолютного возраста ГП. В 1905-07 гг. был предложен ураново-свинцовый, в 1908-10 гг. – гелиевый метод.
Геология нефти и газа.
Рост добычи увеличивался значительно, особенно газа. Однако, только в начале 1920-х гг. газ стали добывать для промышленных целей.
Было установлено, что
нефтяные м/р никогда не встречаются в одиночку;
залежи нефти подчинены определенным структурным формам залегания пластов и приурочены, прежде всего, к сводам антиклинальных складок;
коллекторами нефти и газа могут быть не только пески и песчаники, но и известняки и глинистые породы, если они обладают трещиноватостью или кавернозностью.
В России были открыты крупнейшие нефтегазоносные провинции – Волго-Уральская, Западно-Сибирская (их считали «второе» и «третье» Баку).
Крупнейшим нефтегазоносным районом оказался Персидский залив и его платформенная часть.
Продолжают конкурировать 2 гипотезы происхождения нефти:
- гипотеза биогенного (органического) происхождения;
- гипотеза абиогенного (неорганического) происхождения.
Но позиции первой гипотезы утверждаются все больше и больше, благодаря углубленному изучению состава нефтей на молекулярном, а затем изотопном уровне.
В гидрогеологии развивается несколько направлений:
- совершенствуется представление о динамике ПВ;
- Учение о зональности грунтовых вод;
- проблема вертикальной гидрохимической и гидродинамической зональности.
Продолжается дискуссия о происхождении ПВ и их генетической классификации. Господствует гипотеза инфильтрационного происхождения.
Инженерная геология развивается в 2 направлениях:
- геологическом и
- геотектоническом.
Развивается инженерно-геологическое картирование, которое связано с мощным в то время гидротехническим строительством и созданием ирригационных систем.
В 1925-30 гг. от инженерной геологии отпочковывается новая наука – мерзлотоведение (или геокриология). Это связано с масштабным строительством в районах развития ММП (в СССР это более 50% территории).
Название этого периода «критический» весьма условно и поэтому заключено в кавычки. Просто геология на этот период лишилась единой парадигмы, которая давала бы общее представление, объяснение всем геологическим процессам.