ENG GEO / 1Tri / Hist and Method / 13Лекция 13

6

Лекция 13

Современное состояние методологии геологических исследований

За последнее столетие геология добилась гигантских успехов в познании общих закономерностей строения земной коры, что в конечном итоге привело к возможности в широких масштабах прогнозировать месторождения полезных ископаемых и управлять процессом поисковых работ. Появление отмеченных возможностей привело к выдвижению задач предсказания и управления на первый план: изменение возможности науки приводит и к изменению ее функций. Ни к середине прошлого, ни в начале настоящего столетия геологи не выдвигала себе подобных задач в качестве основных. Ее достижения способствовали главным образом разработке общемировоззренческих концепций и лишь в незначительной мере оказывали непосредственное влияние на решение прикладных задач. Вместе с тем попытки решения вновь выдвигаемых проблем ранее выработанными средствами не дали столь существенных результатов, как ожидалось. Выяснилось, что надежность геологических прогнозов мала.

Прогнозы носят достаточно общий характер. Если они и могут быть использованы для целей долгосрочного планирования работ в масштабах относительно крупных территорий, то для решения более частных задач дают, как правило, гораздо меньше. Не вполне оправдал возлагавшихся надежд и бурный процесс математизации геологии, наблюдавшийся в начале 60-х годов, и заключавшийся в попытках подойти к анализу природных явлений «с числом и мерой». В основном, способствуя получению новой информации, этот процесс не привел к качественному изменению геологии, которая остается в целом гипотетико-эмпирической наукой.

Имевшие в последнее время попытки осмыслить положения дел в геологии с учетом достижений теории познания и логики, физики и химии позволяют сделать следующие выводы:

1) Познавательные средства геологии разработаны относительно слабо, и она базируется преимущественно на неметодических способах познания, таких как восприятие, воображение, интуиция;

2) Система геологических понятий далека от совершенства: геологический язык многозначен и не определен;

3) Теоретическая база геологии недостаточно совершенна. Строгие теории, охватывающие широкий круг природный явлений и характеризующиеся большой глубиной, по существу отсутствуют;

4) Познавательные возможности геологии ограничены; если она может в огромных количествах получать опытную информацию, то обладает гораздо меньшими возможностями в плане объяснения и, особенно, предсказания.

В повышенном интересе к методологическим вопросам геологии существенную роль играют и внешние причины, связанные с развитием единой общечеловеческой науки. Представляя собой одну из областей последней, геология не может развиваться абсолютно изолированно. Достижения других областей знания - философии, логики, математики, физики - так или иначе ассимилируются ею. Однако усвоение результатов наук происходит разными путями. В периоды экстенсивного развития те или иные положения учитываются подчас неосознанно, причем влияние общенаучной парадигмы проявляется достаточно ограниченно. Переход к периоду интенсивного развития характеризуется более осознанным и быстрым усвоением достижений других наук и соответственно переосмысливанием собственных положений с их учетом. Естественным условием, необходимым для выхода за рамки той или иной науки, является значительный прогресс других областей знания, подобный тому, который наблюдается в последнее тридцатилетие.

Действие указанных причин и предопределило изменение отношений в геологии к методологическим вопросам, которые до самого последнего времени рассматривались в качестве тривиальный, или, по крайней, мере не имеющих отношения к повседневной работе. Это вполне понятно, так как область, которая базируется преимущественно на простейших средствах познания, характерных для описательных наук, не нуждается в особенно углубленном анализе своих методов. Однако возникновение в геологии ситуации, близкой к кризисной, выдвижение новых (прогностических) задач потребовало проведения развернутого методологического анализа. Как отмечают Лекторский и Швырев: «До поры до времени деятельность может осуществляться на основе неосознанного применения тех или иных средств и приемов. На определенном этапе, однако, когда деятельность усложняется, такое ее осуществление становится невозможным. Достижение исходных целей деятельности в этой ситуации требует осознания и исследования ее средств и регуляторов».

Общепризнанна точка зрения, что выделение тех или иных областей знания и систематизация исследований должны производится на объективной основе, т.е. на основе того, какие материальные объекты, реальные процессы или свойства изучаются. Вместе с тем исследованию доступно неограниченное множество свойств и объектов, а единственная иерархия объектов никем не предопределена. Поэтому потенциально можно выделить неограниченное областей знания; независимых от человека критериев для решения вопроса о том, какие из них называть словом «наука», нет. Не введя эти критерии, проблему однозначного выделения наук не решить. В частности, не решить ее и на основе широко обсуждавшихся представлений о формах движения материи. Последние привлекались либо для доказательства существования определенной формы движения материи (и как следствие - науки направленные на ее изучение), либо для доказательства того, что уже выделенная форма и соответственно изучающая ее наука относится к категории основных.

Развитие теоретических знаний само по себе не может затушевать ранее возникшую картину разделения науки на самосоставляющие эмпирические области. Однако положение усложняется в связи с тем, что параллельно с появлением теорий в геологии происходит процесс переопреледеления задач тех дисциплин, которые при возникновении носили эмпирический характер. В определения минералогии, петрографии, литологии, геохимии по мере их развития постепенно были введены и новые цели, которые могли быть достигнуты только с помощью создавшихся теоретических средств. Это явилось, в частности, причиной того, что возник ряд дискуссий о предмете этих дисциплин.

Подход к геологической науке как форме деятельности предопределяют многие аспекты, рассмотрение которых необходимо при методологическом анализе. На результаты познавательного процесса оказывают влияние такие элементы, как цели исследований и имеющиеся средства (технические и информационные). Рассмотрение их особенностей необходимо при методологическом анализе. Главное значение при этом приобретает учет особенностей самого исследовательского процесса как специфического непосредственного или опосредованного взаимодействия человека с изучаемым объектом, происходящего при активной роли познающего.

Конечной целью геологической науки является получение знаний о нашей планете и различных ее составляющих. В процессе достижения этой цели в геологии, как и в других естественнонаучных областях ставится и решается множество дополнительных задач, направленных не только на получение информации об окружающем мире, но и на выработку правил рационального проведения исследований, на создание нормативов, которым должны удовлетворять результаты исследований, на введение оценочных критериев и т.п. В связи с этим можно говорить и о разных уровнях геологических исследований, таких как конкретно-научный, методический, методологический, философский. Каждый из них может быть разделен на различные слои или подуровни.

Идеальным случаем постановки конкретно-научной задачи является тот, когда, во-первых, четко сформулирована цель, во-вторых, доказано существование решения, в-третьих, известны типы средств и методы, необходимые для достижения цели, в-четвертых, исследователь располагает как необходимыми средствами, так и возможностью реализации соответствующих методов. Часто в науке имеют место ситуации, когда подобного типа идеальные задачи поставлены быть не могут, т.е. не могут быть выполнены какие-либо из перечисленных пунктов. В связи с этим при наличии фиксированной цели конкретно-научных исследований возникает необходимость разработки методов ее достижения при заданных исходных средствах, либо выявления средств, использование которых позволяет достичь цель с помощью заданных методов, либо выявления особенностей средств и обоснования средств и методов одновременно. Исследования, направление на решение перечисленных задач, могут быть отнесены к методико-методологическим уровням данной науки. По мнению Ю.А. Косыгина получение знаний не является самоцелью: «...никакая геологическая задача не может и не должна сводиться к чисто любительской; она всегда в конечном счете замыкается на некоторую практическую цель». Однако наивно было бы подумать, что любое исследование проводится таким образом, что его результаты могут непосредственно использоваться в производственных целях, в сфере удовлетворения материальных потребностей. Наука является весьма неоднородным объектом, а непосредственная связь между отдельными собственно научными и производственными задачами отсутствуют. Ценность, значимость тех или иных результатов имеют относительный, исторический характер и устанавливаются только на основе «принципа включения», т.е. с учетом потребностей целого.

В геологических исследованиях выделяются три основных направления.

К первому направлению относятся исследования строения Земли, последовательности залегания слоев, формы, размеров, состава и взаимоотношений геологических тел, размещения полезных ископаемых, выделения типов горных пород по их составу и структуре и ряд других вопросов, связанных с современным пространственным расположением и состоянием геологических объектов.

Второе направление составляют исследования современных геологических процессов, происходящих или на наших глазах или на глазах наших предшественников, т.е. на протяжении эпох цивилизаций. Это - динамические задачи. К ним относятся, в частности, современные движения земной поверхности, землетрясения, извержения вулканов и сопутствующие им явления, движения и современная геологическая деятельность ветра, ледников, подземных и наземных вод и моря. Сюда же относятся явления твердых приливов, динамика магнитного поля Земли, ее тепловое излучение и другие непосредственно наблюдаемые процессы. Эта группа задач сводится к изучению физических процессов, происходящих на Земле, в ее недрах, а также связанных с Землей, как с планетой.

Наконец, к третьему направлению относятся разнообразные историко-генетические исследования. Они касаются реконструкции геологического времени, а также вопросов последовательности образования слоев и других геологических тел, распространения и последовательности таких событий геологического прошлого, как процессов тектогенеза, метаморфизма, образования и разрушения залежей полезных ископаемых, трансгрессий, регрессий, оледенений и т.д. Сюда же относятся палеогеографические, палеотектонические, палеовулканические и палеоклиматические реконструкции, а также вопросы генезиса горных пород, полезных ископаемых, тектонических форм и эволюция осадконакопления, вулканизма и других геологических процессов.

Задачи первого направления решаются пространственными построениями, при которых геологические тела и их сочетания представляются неподвижными. Рассматриваются размещения залежей полезных ископаемых, их пространственные соотношения со стратиграфическими подразделениями и тектоническими формами, но не их генезис. Типичными примерами задач первой группы являются описание химического, минералогического и петрографического состава, физических свойств, а также тектонических форм, разведка залежей полезных ископаемых, выяснение размера залежей, их формы, глубины залегания, мощности, пространственного распределения концентраций полезных ископаемых, выяснение размера залежей, их формы, глубины залегания, мощности, пространственного распределения концентраций полезных ископаемых в залежи и т.д. К задачам этой группы относится также геологическое картирование и исследование глубинного строения Земли сейсмологическими и другими геофизическими методами.

Подход к решению задач второго направления является чисто физическим и связан с изменением скоростей, сил и других подобных физических параметров. Примерами задач второй группы является измерение скоростей и направлений движений земной поверхности путем повторных нивелирований, триангуляций, записи показаний сейсмографов, наблюдения за футштоками, перемещением береговых линий и т.д. Сюда же относятся наблюдения за извержением вулканов, сопровождающими их сейсмическими и акустическими явлениями, скоростями, объемами и температурами движущихся лав, процессами их застывания и сопутствующими изменениями структуры, современными процессами рудообразования и минералообразования, процессами физического и химического выветривания и т.д. К тем же задачам принадлежит изучение движения ледников, современной абразии, осадконакопления в зоне литорали, в неритовой, батиальной и абиссальной областях океана, переноса вещества во взвещенном и растворенном состоянии морскими течениями, реками и т.д., его отложения и диагенеза.

Процессы, подобные хотя бы некоторым из геологических, совершающихся на наших глазах, могут быть воспроизведены экспериментально. Например, на всевозможных подвижных лотках моделируются процессы осажденияя взвешенного осадка, переотложения осадков, дифференциации обломочного материала в процессе переноса и осадконакопления. На неподвижных лотках изучается образование трещин усыхания в илистых осадках.

Прохождение ультразвуковых зон в применяемых при экспериментах миниатюрных слоистых моделях имитирует прохождение сейсмических упругих волн в земной коре. Геологические эксперименты не только способствуют исследованию современных геологических процессов, наблюдаемых в природе, ни имитируют, во-первых, современные геологические процессы, недоступные для наблюдения, во-вторых, геологические процессы длительностью, намного превышающей длительность тех интервалов времени, в которых наблюдаются современные процессы. К первым относятся эксперименты по тектоническим деформациям, образованию и преобразованию горных пород и минералов при высоких температурах и давлениях, имитирующие процессы, протекающие на больших глубинах в земной коре и мантии. Ко вторым относятся эксперименты, в которых благодаря применению модельных материалов, обладающих значительно более низкой вязкостью или прочностью, чем горные породы, удается имитировать обладающие большой длительностью процессы тектонической деформации в виде процесса, сжатого во времени и укладывающегося в рамки эксперимента.

Когда речь идет о геологических экспериментах, имеется в виду возможность использования научных предположений (гипотез). Природные геологические процессы, а также процессы, протекающие в экспериментальных условиях, являются физическими, химическими или механическими процессами и исследуются методами соответствующих наук.

Решение задач третьего направления весьма специфично и осуществляется методами, которые, скорее всего, можно назвать логическими. Действительно, ни геологическую историю, ни процессы геологического прошлого мы не можем непосредственно наблюдать. Для восстановления последовательности событий геологического прошлого, выяснения генезиса геологических образований и прослеживания эволюции геологических процессов мы, во-первых, обладаем данными о статической структуре Земли или ее участков, о геологических телах, их составе и взаимоотношениях, во-вторых, данными наблюдений над современными процессами и их результатами в естественных и экспериментальных условиях. Рассматривая статическую структуру, мы можем геологические тела истолковать в качестве результатов событий геологического прошлого, трактуя последовательность тел как последовательность событий. Образования, получившиеся в результате геологических процессов в природной и экспериментальной обстановке, мы можем сравнивать с геологическими образованиями, заключенными в недрах осадочной оболочки Земли, и по аналогии судить о возможных процессах в геологическом прошлом. Задачи первого направления назовем статическими (точнее, квазистатическими), задачи второго - динамическими, а задачи третьего направления - ретроспективными, т.е. обращенное в прошлое.