Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

1 курс / 2 семестр / Геология / Короновский, Ясаманов 'Геология'

.pdf
Скачиваний:
120
Добавлен:
07.07.2018
Размер:
22.67 Mб
Скачать

ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ

Н . В . К О Р О Н О В С К И Й , Н. А . Я С А М А Н О В

ГЕОЛОГИЯ

Рекомендовано Учебно-методическим объединением по классическому

университетскому образованию в качестве учебника для студентов высших учебных заведений, обучающихся по экологическим направлениям

и специальностям

7-е издание, переработанное

i -

б и б л и о т е к а эдг

ACADEIVTA

Отдел научно-

 

л

литера

М осква

[технической

 

 

 

Издательский центр «Академия»____________

2011

УДК 55(075.8) ББК 26.3я73

К 6 8

Р е ц е н з е н т ы :

кафедра общей геологии и геологического картирования Московской геолого-разведочной академии (зав. кафедрой проф. А. К. Соколовский);

д-р геол.-минералог, наук, проф. А. М. Никишин (МГУ им. М. В. Ломоносова)

Короновский Н. В.

К 6 8 Геология : учебник для студ. высш. учеб. заведений / Н. В. Ко­ роновский, Н.А.Ясаманов. — 7-е изд., перераб. — М. : Изда­ тельский центр «Академия», 2011. — 448 с.

ISBN 978-5-7695-7793-2

Учебник создан в соответствии с Федеральным государственным обра­ зовательным стандартом по направлению бакалавриата «Экология и приро­ допользование».

В книге рассмотрены форма, строение и физические свойства Земли, а также основные геологические, географические, геофизические и геохи­ мические сведения о строении и составе земного шара и земной коры. Освещены экзогенные и эндогенные процессы, их взаимодействие и взаи­ мообусловленность, рассмотрены их роль и значение в формировании и развитии земной коры и рельефа Земли. Изложены природа тектонических движений и деформаций, причины сейсмической активности, покровных оледенений и других геологических явлений в свете новой глобальной кон­ цепции — тектоники литосферных плит.

Учебник написан с учетом новейших данных, полученных в результате геолого-геофизических, космических и океанологических исследований.

Для студентов высших учебных заведений.

УДК 55(075.8) ББК 26.3я73

Оригинал-макет данного издания является собственностью Издательского центра «Академия», и его воспроизведение любым способом

без согласия правообладателя запрещается

©Короновский Н.В., Ясаманов H.A., 2007

©Образовательно-издательский центр «Академия», 2007

ISBN 978-5-7695-7793-2 © Оформление. Издательский центр «Академия», 2007

ПРЕДИСЛОВИЕ

Современные представления о Земле, ее возникновении, внут­ реннем строении, эволюции и разнообразных процессах в геологи­ ческом прошлом и настоящем — вот те основные вопросы, которые рассматриваются в учебнике «Геология», предназначенном для сту­ дентов бакалавров различных специальностей университетов. На­ уки о Земле стремительно развиваются и буквально ежегодно гео­ логи получают новые сведения как о внутреннем строении нашей планеты, так и о различных геологических процессах, происходя­ щих в ее внешних оболочках. В последнее время получены данные, говорящие о все большем влиянии на эти процессы и внеземных факторов, в частности приливных сил Луны и Солнца.

Предлагаемый учебник написан в соответствии с программой, предусмотренной Государственным стандартом, и состоит из трех основных частей.

Впервой части последовательно рассматриваются вопросы об­ разования Вселенной, Солнечной системы, планеты Земля, ее ос­ новные характеристики, химический состав оболочек, особенно земной коры. Также кратко излагаются представления о периоди­ зации истории Земли и геологическом летоисчислении.

Вторая часть учебника посвящена процессам внешней динами­ ки как на суше, так и в океанах, причем в каждой главе рассматри­ вается экологическое значение данного процесса. Это касается вы­ ветривания, деятельности ветра, поверхностных и подземных вод, озер и болот, криолитозоны и ледников, а также процессов в Миро­ вом океане.

Втретьей части рассматриваются вопросы внутренней динами­ ки — образование складчатых и разрывных структур, движения зем­ ной коры, землетрясения, магматизм, метаморфизм, основные структурные элементы земной коры и природные ресурсы Земли.

Таким образом, учебник освещает все основные проблемы, вхо­ дящие в понятие «общая геология». В конце каждой главы приведе­ ны краткие резюме, контрольные вопросы и список рекомендуемой литературы, по которой читатель может дополнить и расширить полученные при чтении главы знания.

3

Авторы благодарны рецензентам рукописи учебника профессо­ ру А. М. Никишину, заведующему кафедрой региональной геологии и истории Земли геологического факультета Московского государ­ ственного университета им. М. В. Ломоносова и профессору Россий­ ского государственного геологоразведочного университета В. А. Со­ коловскому.

Все замечания можно направлять по адресу: 119991, Москва, ГСП-1, Ленинские горы, МГУ им. М. В.Ломоносова, геологичес­ кий факультет, Н. В. Короновскому.

Часть I

СОСТАВ, ВОЗРАСТ И ИСТОРИЯ ЗЕМЛИ

Глава 1

ГЕОЛОГИЯ - ФУНДАМЕНТАЛЬНАЯ НАУКА

О ЗЕМЛЕ

Термин «геология» произошел от слияния двух греческих слов: «гео» — земля и «логос» — знание, наука. Следовательно, геология — наука о Земле. Но хорошо известно, что нашу планету изучает ряд других наук, в частности география, геофизика, геохимия. У всех этих наук один и тот же объект исследования — Земля, но подходы к ее рассмотрению и предметы разные. География изучает устрой­ ство земной поверхности, ее ландшафты, атмосферу и гидросферу

иих взаимодействие, а также их взаимоотношение с населяющим Землю органическим миром. Геофизика занимается исследованием внутреннего строения Земли, физического состояния недр, грави­ тационного, магнитного, теплового и электрического полей Земли. Геохимия изучает химическое строение Земли и ее отдельных обо­ лочек, поведение и миграцию химических элементов, их изотопов

исоединений.

Понятие о геологии обычно складывается на основе школьных курсов по естествознанию, а также научно-популярной литературы и художественных произведений. Геологи познают земные недра и совершают открытия не только во время далеких и трудных путе­ шествий, т.е. во время экспедиционных работ, но и в камеральных условиях во время работы в городских лабораториях, когда они тща­ тельно прорабатывают экспедиционные материалы. Геологическое строение и поведение геологических процессов всесторонне изуча­ ют и далеко от населенных пунктов, и в самих городах. Ведь от гео­ логических процессов зависят устойчивость зданий, сохранность дорожного покрытия и даже безопасность человека.

Традиционно в нашем представлении со специальностью геоло­ га тесно связаны такие предметы, как топографические и геологи­ ческие карты, геологический молоток и горный компас. Без них гео­ логам не обойтись, но кроме этих предметов в своих исследованиях они используют более совершенную технику. Это не только авиа­ ция и космические аппараты, но и глубоководные обитаемые аппа­ раты, которые опускаются на океанское дно, многочисленные на­ учно-исследовательские корабли, оснащенные самой совершенной навигационной, радиотелевизионной и компьютерной техникой, морские глубоководные и сверхглубокие буровые установки и глу­

5

бинные тралы. Вся эта техника дает возможность поднять на повер­ хность горные породы, находящиеся на дне океанов, а также образ­ цы пород из земной коры с 1 0 1 2 -километровой глубины.

1.1.Геология, ее предмет и задачи

Вгеологии существует более ста различных специальностей и спе­ циализаций. Одни из них тесно связаны с химией (геохимическое направление), другие — с физикой (геофизическое направление), третьи — с биологией (палеонтологическое и палеобиологическое направления), четвертые — с математикой и кибернетикой (компь­ ютерное моделирование геологических процессов), пятые — с аст­ рономией и астрофизикой (космическая геология) и т.д.

Внедрах Земли находятся залежи полезных ископаемых, воп­ росами поиска и разведки которых занимается геология. На зем­ ной поверхности протекают разнообразные геологические процес­ сы, люди возводят здания и различные инженерные сооружения, строят транспортные магистрали. Задачей геологов является обес­ печение их устойчивости и безопасного функционирования. Пра­ вильное решение этих двух основных практических задач немыс­ лимо без глубокого знания общих закономерностей строения и раз­ вития отдельных геосфер. Раскрытие данных закономерностей и познание лежащих в их основе причин невозможны без изучения всей Земли, так как наша планета представляет собой единую при­ родную среду и развивается так же, как и все планеты Солнечной системы.

Знание происхождения и эволюции Земли, условий образования

иразвития земной коры, ее строения и состава во взаимодействии с внешними оболочками — водной (гидросферой) и воздушной (ат­ мосферой), а также с внутренними оболочками — земным ядром и мантией — составляет необходимое звено мировоззрения. Оно по­ зволяет понять, как осуществляется постепенный переход от не­ живого неорганического мира к органическому, как эволюциони­ руют живые существа и вместе с ними изменяются геологические процессы.

Велико и познавательно значение геологии как науки о Земле, ее строении, происхождении и развитии. Она затрагивает проблемы происхождения и эволюции жизни и природных условий. Геология всегда стояла в центре ожесточенной борьбы научных воззрений и научных школ против религиозных предрассудков.

Практическое значение геологии огромно и разнообразно. Весь арсенал современной науки и техники основан на использовании продуктов земных недр — нефти, угля, различных металлов, строи­ тельных материалов, подземных вод и др. Воды минеральных ис­ точников используют в лечебных и бальнеологических целях. Для поисков, разведки и извлечения разнообразного минерального сы­

6

рья из земных недр требуется прежде всего разработка методов об­ наружения залежей (месторождений) полезных ископаемых, кото­ рые необходимы для промышленности, сельского хозяйства (мине­ ральные удобрения) и строительства.

Среди полезных ископаемых различают рудные, или металличес­ кие, из которых добывают различные металлы, и нерудные, или не­ металлические. Из последних добывают удобрения, каменную соль, серу, строительные материалы, драгоценные (алмаз, рубин, сапфир, изумруд), полудрагоценные (аметист, циркон, топаз, цитрин, не­ фрит, малахит и др.) и поделочные (яшма, кварциты и др.) камни, а также горючие полезные ископаемые (нефть, каменный и бурый уголь, горючие сланцы, газ). Подземные воды (пресные и минераль­ ные) также являются полезными ископаемыми. Поисками залежей подземных вод и практическим их использованием занимается спе­ циальная отрасль геологии — гидрогеология. В особые научные дис­ циплины выделились геология рудных и геология нерудных месторож­ дений, геология горючих полезных ископаемых. Без знания геологичес­ кого строения территории не обходится ни одно строительство про­ мышленных и гражданских зданий, транспортных магистралей, тру­ бопроводов и средств связи. Эта особая отрасль геологии именуется инженерной геологией. Работами, проводимыми в районах разви­ тия многолетней мерзлоты, занимается такая наука, как мерзлото­ ведение.

Все перечисленные специальные научные дисциплины образу­ ют самостоятельный раздел геологии, который называется практи­ ческой, или прикладной, геологией.

К этому разделу примыкает дисциплина, важнейшей задачей которой является заблаговременное предупреждение и предотвра­ щение грозных геологических явлений — землетрясений, изверже­ ний вулканов, селей, наводнений, оползней, смерчей, тайфунов и др. Эта дисциплина пока еще не имеет собственного названия.

В последние десятилетия XX столетия в связи с выходом челове­ ка в космическое пространство резко возрос интерес к геологичес­ кому строению других космических тел Солнечной системы и про­ цессам, действующим на них. Возникла космическая геология, или

планетология.

Наряду с сугубо практическими задачами геология занимается теоретическими проблемами. В геологии с давних пор существует раздел, изучающий вещество, слагающее земную кору и глубокие недра. Он включает минералогию — науку о минералах, т.е. твердых природных химических соединениях, и петрологию (от греч. «петрос» — скала, камень) — науку, изучающую ассоциации минералов, составляющих горные породы. Ввиду того что минералы обычно обладают кристаллической формой, минералогия тесно связана с кристаллографией, а так как форма кристаллов связана с химиче­ ским составом, то и с кристаллохимией. Существующий класс гор­

7

ных пород осадочного происхождения является предметом особого научного направления — литологии («литое» — камень). Минера­ логия, петрология, литология и кристаллохимия тесно связаны с геохимией — наукой о химическом составе вещества Земли.

Следующий крупный раздел теоретической геологии составляет динамическая геология. Она изучает геологические процессы, дей­ ствующие как на земной поверхности, так и в глубоких недрах, ко­ торые ведут к разрушению одних горных пород и созданию новых. Эти геологические процессы видоизменяют лик Земли, с их дей­ ствием связаны рельеф земной поверхности, рождение и исчезно­ вение океанских бассейнов, создание платформ, плит и целых кон­ тинентов, перемещение материков. Геологические процессы разде­ ляются на две большие группы. Это эндогенные, т. е. рожденные внут­ ренними причинами, и экзогенные, или рожденные внешними при­ чинами. Первые протекают в результате действия силы тяжести, внутренней энергии и внутренней теплоты Земли, сочетающейся с гравитационной энергией. Экзогенные процессы протекают в ре­ зультате действия солнечной энергии в сочетании с гравитацион­ ной. Эндогенные и экзогенные процессы, действуя в геологической среде, тесно переплетаются друг с другом. Например, горы созда­ ются под действием внутренних, глубинных сил, вызывающих под­ нятие земной поверхности, а детали рельефа, в том числе и долины, формируются под воздействием ледников, рек и других текучих вод, т.е. под воздействием экзогенных процессов.

В состав динамической геологии самостоятельным разделом вхо­ дит геотектоника, изучающая строение земной коры и ее измене­ ния, а также геоморфология — наука о рельефе земной поверхности Земли, ее происхождении и развитии. Геоморфология — научная дисциплина, находящаяся на стыке таких наук, как география и гео­ логия, поскольку характеристика рельефа и его развитие входят в задачу географии, а выяснение его происхождения — геологии. Комплекс наук, составляющих динамическую геологию, состоит также из вулканологии и сейсмогеологии. Вулканология изучает про­ цессы вулканических извержений, строение, развитие и причины образования вулканов, их географическое распространение и состав продуктов извержений. Сейсмогеология — наука о геологических условиях возникновения и проявления землетрясений.

Динамическая геология тесно переплетается с физической гео­ графией, поскольку они обе изучают результаты взаимодействия земной поверхности с атмосферой и гидросферой. Это не только в области геоморфологии, но и при изучении вод суши (гидрология), ледников (гляциология), озер (лимнология), древнего климата Земли

(палеоклиматология).

Третьим крупным разделом геологии является историческая гео­ логия. Она рассматривает историю земной коры, планеты и ее орга­ нического мира в целом, смену на ее поверхности физико-геогра­

фических условий, климатов, фаунистических и растительных ас­ социаций. Все эти проблемы раскрывает палеогеография, а тектони­ ческие условия — палеотектоника.

Рассмотрением последовательности образовавшихся горных по­ род, расчленением осадочных толщ и их корреляцией занимается стратиграфия. Относительный возраст осадочных горных пород определяется при изучении захороненных в них остатков древних, вымерших организмов, так как каждая геологическая эпоха харак­ теризуется только ей свойственной ассоциацией фауны и флоры. Следовательно, биологическая наука — палеонтология, изучающая состав и строение древних организмов, оказывает неоценимую служ­ бу стратиграфии, палеогеографии и исторической геологии.

В связи с тем что в жизни человеческого общества большую роль играют экологические условия, геология не могла остаться в сторо­ не от изучения этого важнейшего направления современной науки. Экологическая обстановка меняется не только в результате действия геологических процессов — эндогенных и экзогенных, но и в ре­ зультате производимых геолого-поисковых, инженерно-геологичес- ких и добычных работ. Все эти экологические проблемы и вопросы изучает экологическая геология.

Четвертый раздел теоретической геологии — региональная геоло­ гия. В ее задачу входит описание геологического строения — возра­ стной последовательности горных пород, их вещественного соста­ ва, слагаемых ими геологических структур, а также истории геоло­ гического развития отдельных участков (регионов) земной коры. Размеры регионов могут быть от небольших до очень крупных, от районов и областей до целых континентов и даже всей Земли. Гео­ логическое строение регионов изображается на специальных кар­ тах, которые называются геологическими. Они имеют различный масштаб, в зависимости от размеров охватываемых регионов и сте­ пени их детальности. На геологических картах отражено распрост­ ранение на земной поверхности слоев и массивов горных пород раз­ ного состава, типа и возраста. На основе геологических карт состав­ ляют тектонические, структурные, литологические, петрологичес­ кие и другие типы карт. Все они служат основой для поиска и раз­ ведки полезных ископаемых, для изыскательских работ при строи­ тельстве дорог и зданий.

Настоящий учебник в основном посвящен рассмотрению геоло­ гических процессов, т. е. динамической геологии. Однако в его ввод­ ной части даны краткие сведения о планетологии, глубинном строе­ нии Земли, а также в сжатой форме последовательно рассмотрено геологическое развитие Земли с момента ее происхождения и до на­ ших дней.

Объектами геологических исследований являются:

• природные тела, слагающие верхние горизонты твердой обо­ лочки Земли, т. е. минералы, руды и горные породы;

9