Вступ. Геологія та геоморфологія – одні з найважливіших галузей знань про природу землі

Предмет геології та геоморфології. Геологія (грецьк. "гео" - земля, "логос" - вчення) – одна з найважливіших наук про Землю. Вона займається вивченням складу, будови, історії розвитку Землі й процесів, що протікають у її надрах і на поверхні. За геофізичними даними у будові Землі виділяється кілька оболонок: земна кора, мантія і ядро Землі. Предметом безпосереднього вивчення геології є земна кора і твердий шар верхньої мантії, що підстилає її - літосфера (грецьк. "літос" - камінь). Складність досліджуваного об'єкта викликала значну диференціацію геологічних наук.

Одним із найважливіших напрямків у геології є вивчення речовинного складу літосфери: гірських порід, мінералів, хімічних елементів. Вивченням речовинного складу літосфери займається комплекс геологічних наук, що поєднуються часто у геохімічний цикл. До них відносяться: петрографія (грецьк. "петрос" - камінь, скеля, "графо" - пишу, описую) - наука, що вивчає магматичні й метаморфічні гірські породи, їхній склад, структуру, умови утворення, ступінь зміни під впливом різних факторів і закономірності розподілу в земній корі. Літологія (грецьк. "літос" - камінь) – наука, що вивчає осадові гірські породи. Мінералогія - наука, що вивчає мінерали – природні хімічні сполуки чи окремі хімічні елементи, що складають гірські породи. Кристалографія й кристалохімія – займаються вивченням кристалів і кристалічного стану мінералів. Геохімія - узагальнююча синтезуюча наука про речовинний склад літосфери, що спирається на досягнення зазначених вище наук і вивчає історію хімічних елементів, закони їхнього розподілу і міграції у надрах Землі і на її поверхні.

Наступним напрямком геологічної науки є динамічна геологія, що вивчає різноманітні геологічні процеси, форми рельєфу земної поверхні, взаємини різних по генезису гірських порід, характер їхнього залягання й деформації. Відомо, що в ході геологічного розвитку відбувалися багаторазові зміни складу, стану речовини, вигляду поверхні Землі й будови земної кори. Ці перетворення зв'язані з різними геологічними процесами і їхньою взаємодією. Серед них виділяються дві групи: ендогенні та екзогенні. Тому, до динамічної геології належить геотектоніка (грецьк. "тектос" - будівельник, структура, будівля) - наука, що вивчає структуру земної кори й літосфери і їхню еволюцію в часі і просторі. Важливими розділами динамічної геології є сейсмологія (грецьк. "сейсмос" – струс) – наука про землетруси й вулканологія, що займається сучасними вулканічними процесами.

З динамічною геологією дуже тісно пов’язана і геоморфологія (грецьк. “гео”– Земля, “морфо” – форма, “логос” – вчення) – наука про рельєф, його різноманітність, походження, історію розвитку.

Історія геологічного розвитку земної кори й Землі в цілому є предметом вивчення історичної геології, до складу якої входить стратиграфія (грецьк. "стратум" – шар), що займається вивченням послідовності формування товщ гірських порід і розчленовуванням їх на різні підрозділи, а також палеогеографія (гречок. "паляйос" – древній), що вивчає фізико-географічні умови на поверхні Землі в геологічному минулому, і палеотектоніка, що реконструює древні структурні елементи земної кори. Розчленовування товщ гірських порід і встановлення відносного геологічного віку шарів неможливі без вивчення викопних органічних залишків, яким займається палеонтологія.

Одна з найважливіших задач геології - прогнозування покладів мінеральної сировини, що складає природне підґрунтя економічної потужності держави. Цим займається наука про родовища корисних копалин, у сферу якої входять як рудні і нерудні копалини, так і паливні (каустобіліти) – нафта, газ, вугілля, горючі сланці. Не менш важливим корисним копалинам у наші дні є вода, особливо підземна, походженням, умовами залягання, складом і закономірностями руху якої займається наука гідрогеологія (грецьк. "гідро" - вода).

Важливе значення має інженерна геологія – наука, що досліджує земну кору як середовище життя і різноманітної діяльності людини. Виникнувши як прикладна галузь геології, що займається вивченням геологічних умов будівництва інженерних споруджень, ця наука в наші дні вирішує важливі проблеми, зв'язані з впливом людини на літосферу і навколишнє середовище. За останній час сформувалась як самостійна наука геокріологія (грецьк. "кріос - холод, лід), що вивчає геологічні процеси в областях розвитку "вічної мерзлоти.

З початку освоєння космічного простору виникла космічна геологія,чи геологія планет. Освоєння океанських і морських глибин привело до появи морської геології, значення якого швидко зростає у зв'язку з тим, що вже зараз майже третина нафти, що добувається у світі, приходиться на дно акваторій морів і океанів.

Але на сьогодні напевно найактуальнішим напрямком геологічної науки є екологічна геологія, що займаєься вивченням наслідків геологічної діяльності людини на природу Землі.

Методи геологічних досліджень. Вивчення речовинної сполуки літосфери, як і інших процесів, здійснюється різними методами. У першу чергу – це прямі геологічні методи – безпосереднє вивчення гірських порід у природних оголеннях на берегах рік, озер, морів, розрізів шахт, рудників, кернів свердловин. Усе це обмежено відносно невеликими глибинами. Найбільш глибока у світі Кольська свердловина досягла усього лише 12,5 км. Але більш глибокі обрії земної кори і прилеглої частини верхньої мантії все одно доступні для безпосереднього вивчення. Цьому сприяють виверження вулканів, трубки вибуху (кімберліти), глибина виникнення яких відповідає 150-200 км.

Крім зазначених прямих методів у вивченні літосфери широко застосовуються й непрямі методи: оптичні методи, фізичні й хімічні дослідження – рентгеноструктурні, спектрографічні й т.д. При цьому широко використовуються математичні методи на основі ЕОМ для оцінки ймовірності хімічних і спектральних аналізів, побудови раціональних класифікацій гірських порід та мінералів і ін. В останні десятиліття застосовуються, у тому числі і за допомогою ЕОМ, експериментальні методи, що дозволяють моделювати геологічні процеси; штучно одержувати різні мінерали, гірські породи; відтворювати величезні тиски й температури і безпосередньо спостерігати за поводженням речовини в цих умовах; прогнозувати рух літосферних плит і навіть, у якийсь мірі, уявити вигляд поверхні нашої планети в майбутні мільйони років.

При регіональних дослідженнях широко використовуються дистанційні методи, коли спостереження здійснюються з вертольотів, літаків і зі штучних супутників Землі.

Коротка історія розвитку геології. На протязі всієї історії свого розвитку людство мало справу з оточуючим його середовищем, в т.ч. і з геологічними об’єктами. Наприклад, відома одна із перших спроб класифікації органічного світу, що приписується Аристотелю, передбачає поділ усього природного різномаїття на 3 класи: рослини, тварини та камені. Хоча ще задовго до Аристотеля людство вже використовувало викопну мідь, залізну руду, срібло, золото, сірку, селітру, нафту, слюду, кухонну сіль, кремінь та багато інших мінералів і гірських порід.

Перші наукові праці про мінерали з'явилися приблизно в середині XVI ст. Серед них особливе місце займає «Металургія» Г. Агріколи (1490—1555 р.), у якій описані діагностичні ознаки (колір, прозорість, блиск, смак, запах, вага, твердість і т.д.) всіх відомих на той час мінералів й дана їх класифікація.

Сучасна геологія виникла в другій половині XVIII ст. – у період зародження й бурхливого розвитку гірничодобувних підприємств капіталістичного типу і її розвиток пов’язують з іменем англійського гірничого інженера Ч. Лайеля, а в Росії – з іменем видатного вченого того часу М.В. Ломоносова.

Нові великі кроки були зроблені в розвитку всіх областей геологічних знань: геотектоніки (А.Д.Архангельський, М.М.Тетяєв, М.А.Шатський); петрографії магматичних порід (Ф.Ю.Левінсон-Лессінг, А.М.Заварицький), осадових порід (В.П.Батурін, Н.М.Страхів, Л.В.Пустослов) і метаморфічних гірських порід (А.А.Полканов, Д.С.Коржинський, Г.Н.Судовиков) і інші. Виникли нові розділи геологічної науки: інженерна геологія (Ф. П. Саварський), гідрогеологія (В.С. Ільїн, Г.Н.Каменський), геохімія (В.І.Вернадський, А.Е.Ферсман) і геофізика (П.П.Лазарєв).

Серед сучасних українських вчених, що працюють в галузі екологічної геології, слід назвати: Г.І. Рудька, І.П. Ковальчука та інших.

Прикладне значення геології та геоморфології. Розробка теоретичних проблем геології поэднуэться з вирішенням ряду народногосподарських задач:

1) пошук і відкриття нових родовищ різних корисних копалин, що є основною базою промисловості і сільського господарства;

2) вивчення і визначення ресурсів підземних вод, необхідних для питного й промислового водопостачання, а також меліорації земель;

3) інженерно-геологічне обґрунтування проектів великих споруд та проектів, науковий прогноз зміни природних умов після закінчення їхнього будівництва;

4) охорона і раціональне використання надр Землі.