Общая, историческая и региоанальная геология

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Глава 1. ОБЩАЯ ГЕОЛОГИЯ

1. 1 ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ КУРСА

Общая геология – фундаментальный теоретический курс. Он является введением в избранную геологическую и геофизическую специальности и даёт общие представления о геологических процессах, результатах их деятельности, выраженных в минералах, горных породах и структурах земной коры.

Основы геологии – это первое знакомство с увлекательной, во многом творческой, и очень важной областью знаний. Общая геология – это азбука геологических знаний, основа, на которую в процессе обучения нанизывается целый «букет» более основательных детальных знаний по более конкретным направлениям. В этом курсе студенты впервые знакомятся с наиболее употребительными геологическими терминами, раскрывающими суть геологических процессов, явлений и структур, поэтому знание терминологии является одновременно и знанием сущности геологических процессов. Надо сразу усвоить, что в процессе обучения и последующей деятельности по специальности работа с геологическим словарем, содержащим сведения о существующей геологической терминологии, является очень важной.

Главная задача при изучении основ геологии заключается в понятии и усвоении сущности экзогенных и эндогенных геологических процессов, условий их проявления, зависимости от внешних или внутренних сил, а также результатов этих процессов, выраженных в материальном веществе: минералах, горных породах и условиях их залегания.

В процессе изучения дисциплины каждый студент должен приобрести запас теоретических знаний, позволяющий успешно продолжать геологическое образование и дающий возможность понимать более сложные геологические явления, изучаемые другими науками и дисциплинами.

Задачей курса является также приобретение практических навыков по распознаванию минералов и слагаемых ими осадочных, магматических и метаморфических горных пород, по чтению и построению геологических карт, геологических разрезов и других графических материалов.

Наименование этой науки происходит от греческих слов «гео» – земля и «логос» – наука. Это слово было введено в употребление только в конце XVIII века, хотя попытки систематизации геологических наблюдений и использования геологических знаний и опыта в практической деятельности человека предпринимались значительно раньше.

Изотопные методы основаны на использовании радиоактивного распада некоторых химических элементов. Измерение возраста производится по содержанию продуктов радиоактивного распада в минералах или горных породах, времени полураспада и соотношению содержаний продуктов распада и остаточных продуктов. Процесс распада химических элементов в природе происходит с постоянной скоростью, в результате этого появляются атомы устойчивых, уже не распадающихся далее элементов. Постепенно количество этих элементов увеличивается в минерале или горной породе пропорционально геологическому возрасту изучаемого вещества. Обычно для определения возраста используются «долгоживущие» элементы, то есть элементы с большим периодом полураспада (уран, торий и др.).

Существует несколько методов определения изотопного возраста горных пород. Из них наиболее точным является свинцовый метод (свинцово-ураново-

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Современная геология – это обширная область научных знаний о нашей планете: ее происхождении, внутреннем строении и особенностях развития, об эволюции органического мира, формировании и размещении полезных ископаемых.

Коротко науку геологию можно определить как науку о происхождении,

развитии и геологическом строении Земли.

Геология как единая наука просуществовала до второй половины XIX века. В результате накопления большого объема знаний из нее начали выделяться в качестве самостоятельных такие науки, как: стратиграфия, минералогия, петрография, литология, тектоника, учение о фациях и многие другие. Первоначально они представляли отдельные области чисто геологических знаний, позже к ним присоединились науки, находящиеся на стыке геологии с другими областями знаний: геофизика, геохимия и др. Это было вызвано необходимостью более глубокого изучения узких геологических направлений.

1.2 ОБЪЕКТЫ И ПРЕДМЕТЫ ГЕОЛОГИИ

Вгеологии так же, как в других науках, имеются свои объекты и свои предметы изучения. Поскольку главный объект этой науки – Земля, мы поговорим о более «мелких» объектах, которыми являются составные части планеты, такие как: атмосфера, гидросфера, литосфера и биосфера.

Атмосфера Земли – воздушная оболочка, состоящая из смеси газов, среди которых преобладают азот и кислород. Важную роль играют водород, углекислый газ и содержащиеся в небольших количествах другие газы и водяные пары, а также разная по составу и происхождению пыль. Атмосфера, обладая изменяющейся температурой, количеством осадков, давлением водяных паров, является одним из важнейших геологических объектов, производящих интенсивную и очень важную геологическую работу: разрушительную, транспортировочную и накопительную.

Гидросфера – водная оболочка, покрывающая более 70% поверхности Земли. Она включает в себя все воды Мирового океана, рек с их притоками, озер, болот, а также подземные воды. В гидросфере происходят очень разнообразные геологические процессы, приводящие к образованию разных по составу

истроению горных пород.

Литосфера – твердая наружная оболочка Земли толщиной от 50 до 250 км. Состоит она из горных пород разного происхождения. В ее составе – земная кора и верхняя часть верхней мантии. В литосфере происходят активные эндогенные геологические процессы.

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Биосфера – внешняя оболочка Земли, населенная животными и растениями. Она включает нижнюю часть атмосферы с живыми организмами, поверхность Земли и верхнюю часть литосферы с обитающими в этой зоне растениями и животными. В её состав входит и гидросфера с обитающими в ней разнообразными живыми организмами.

Предметами изучения геологии являются: минералы, горные породы, месторождения полезных ископаемых, ископаемые органические остатки и геологические процессы.

Минерал – это природное химическое соединение или химический элемент, однородный по составу и строению, образованный на поверхности Земли или в её недрах (рис. 1) в естественных физико-химических и термодинамических условиях. Большинство минералов является твердым кристаллическим (кварц, мусковит, альбит, ортоклаз и проч.) или аморфным (опал, вулканическое стекло) веществом. Минералы могут быть также жидкими (вода, самородная ртуть), газообразными (метан, углерод, сероводород).

Рис. 1. Минералы: слева – гипс волокнистый (селенит)

месторождения «Весёлый Кут» (фото автора); справа – агат Белореченского месторождения (фото автора); внизу – самородное золото месторождения Кыввож

(фото А. Б. Макеева)

Горные породы (рис. 2) представляют собой естественные ассоциации природных минералов, образованных в примерно одинаковых условиях. Первичные горные породы характеризуются определенным сообществом минералов – парагенезисом, образованным при сходных, близких условиях. В после-

ния (латинские) и цветовые обозначения. Эти же принципы применяются на всех геологических документах: геологических картах, стратиграфических колонках, разрезах и т. д.

Ниже приведена геохронологическая (стратиграфическая) шкала, принятая в соответствии со Стратиграфическим кодексом России [40].

Ноневсегдагорныепородысодержаторганическиеостатки. В таких случаях прибегают к другим методам определения относительного возраста, наиболее употребительными среди которых являются литологический и минералогический.

Литологический метод заключается в сопоставлении разрезов соседних обнажений или скважин. Он используется при относительно небольших расстояниях между точками наблюдения (обнажениями, горными выработками или скважинами). Если в двух или нескольких соседних скважинах наблюдается одинаковая последовательность напластования горных пород, то вполне вероятно, что они образованы в одно и то же геологическое время из одних и тех же источников. В случае отсутствия других данных, прежде всего палеонтологических, этот метод часто бывает единственным, дающим возможность хоть как-то приблизительно определить возраст горных пород.

Минералогический метод также применяется в тех случаях, когда невозможно использовать более точные методы – стратиграфический и палеонтологический. Он заключается в сопоставлении возраста горных пород по комплексам содержащихся в них минералов и специфическим особенностям этих минералов: форме кристаллов, микропримесям в минералах, их окраске и др.

Литологический и минералогический методы особенно часто применяются при изучении так называемых «немых» отложений, лишенных органических остатков. Например, одним из таких конкретных случаев применения названных методов является построение стратиграфической схемы для докембрийских, самых древних на Земле отложений. Помимо описанных выше методов для их стратификации применяется также геохимический метод: по сопоставлению геохимических особенностей пород, отражающих особенности среды осадконакопления, проявлениясинхронноговулканизмаи проч.

Кроме методов определения относительного возраста горных пород, существуют изотопные методы определения так называемого «абсолютного» возраста, т. е. возраста горных пород, измеренного в единицах времени. Для геологических событий и образований такой единицей является миллион лет.

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Позже в этот метод была внесена весьма существенная поправка: вместе с эволюцией планеты эволюционировали и геологические процессы. Например, развитие органического мира привело к постепенному изменению состава атмосферы: изменению в ней содержаний углекислого газа, кислорода и других газов, что соответственно вызвало эволюцию процессов химического выветривания. Развитие и постепенное наращивание земной коры привело к существенному изменению процессов вулканизма. Другими словами, в геологической истории Земли все геологические процессы постоянно эволюционируют, хотя основная их суть сохраняется. Поэтому, применяя метод актуализма, необходимо всегда учитывать их эволюцию.

Таким образом, палеонтологический метод дает возможность достаточно уверенно решать две главные задачи: устанавливать относительный возраст горных пород и определять условия формирования осадочной горной породы, содержащей эти органические остатки (в водной или воздушной среде, при каких температурах, на каких глубинах и т. д.).

Вторым методом определения относительного возраста горных пород является стратиграфический метод. Стратиграфия – это наука о последовательности осадконакопления. Суть метода заключается в том, что при ненарушенном первичном залегании горных пород нижележащие слои имеют более древний возраст, так как они образовались раньше, чем слои, залегающие выше. Этим методом относительный возраст горных пород определяется тогда, когда два и более слоев горных пород залегают с видимыми взаимоотношениями. Для достаточно удаленных обнажений метод самостоятельно не работает, в таких случаях необходимо применение палеонтологического метода, пригодного для сравнения пород из далеко отстоящих друг от друга обнажений. Палеонтологический метод тоже имеет недостатки: он не применим в тех случаях, когда породы не содержат руководящих органических остатков.

Комплексное использование палеонтологического и стратиграфического методов позволяет уверенно определять возраст горных пород и дает основу для создания геохронологической и стратиграфической шкал, в которых сведены все основные возрастные комплексы горных пород в виде слоев (толщ), лежащих в естественной последовательности их образования.

Международная геохронологическая шкала впервые была принята на Второй сессии Международного геологического Конгресса в 1881 г. Эта шкала, являющаяся одновременно и стратиграфической, по мере получения новых геологических материалов постоянно пополняется и изменяется. Для обозначения возраста в ней применены геологические индексы – буквенные обозначе-

дующем первичный парагенезис может изменяться в процессе преобразования горных пород, в составе которых могут появляться вторичные минералы, образованные уже в других, отличных условиях (при выветривании, метаморфизме и проч.). Ихизучаютвестественных(рис. 3) илиискусственных(рис. 4) обнажениях.

По составу горные породы могут быть мономинеральными, т. е. состоящими из одного минерала (гипс, ангидрит, известняк, кварцевый песок и др.) и полиминеральными, образованными несколькими породообразующими минералами. Так, граниты в обязательном порядке содержат не менее 3 минералов: кварц, минерал из группы полевых шпатов (альбит, ортоклаз, микроклин и др.), слюду (мусковит, биотит, серицит). В его составе могут быть и другие минералы (роговая обманка или др.).

По происхождению (генезису) различают три группы горных пород: магматические, осадочные и метаморфические. Существует и группа переходных горных пород, представляющих собою сообщество магматического (вулканического) и осадочного материала, называемых вулканогенно-осадочными или осадочно-вулканогенными (в зависимости от соотношения слагающего эти породы материала).

Магматические горные породы образуются из магмы в процессе её продвижения к поверхности Земли, остывания, затвердевания и кристаллизации. Если образование горных пород происходит на поверхности Земли, то такие породы называются эффузивными; если магма остывает и превращается в горную породу в недрах Земли, то такие породы называются интрузивными.

Осадочные горные породы (рис. 2) об-

разуются из осадка на поверхности литосферы в результате деятельности экзогенных геологических процессов.

Осаждение вещества происходит в водной или воздушной среде. Вещество осадка может быть представлено обломками – продуктами механического разрушения любых ранее образованных горных пород, и в этом случае оно является исходным материалом для образования обломочных (терригенных, механогенных) горных пород.

При химическом разрушении исходных горных пород и образовании нерастворимого осадка он является исходным материалом для хемогенных горных пород.

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Рис. 3. Естественное обнажение девонских пород по р. Доманик, Ухта, Южный Тиман (фото автора, 2008 г.)

Вещество может быть создано в результате жизнедеятельности организмов (растений и животных) и состоять из продуктов жизнедеятельности или из частей самих организмов (стволы растений, раковины животных и т. д.). В таком случае оно является исходным материалом для органогенных (биогенных) горных пород.

В природе весьма распространены осадочные горные породы, имеющие в своем составе различный первичный исходный материал: обломочный, хемогенный и органогенный. В зависимости от соотношения этого материала в горной породе осадочного типа выделяют несколько смешанных типов пород, например, обломочно-хемогенный, хемогенно-органогенный, органогеннообломочный, органогенно-хемогенный и другие.

Рис. 4. Куратовский карьер кирпичных глин, г. Ухта (фото автора, 2008 г.)

теристики рубежей исторического развития Земли. Эти соображения явились основанием для формирования палеонтологического метода определения возраста горных пород.

Благодаря палеонтологическому методу были расчленены и датированы осадочные горные породы планеты. Он относится к методам определения относительного возраста горных пород – возраста одних пород относительно других. После этого появилась возможность говорить об одновозрастности горных пород, обнаруженных на удаленных друг от друга участках земной поверхности. Метод позволил дать возрастную характеристику горным породам планеты, что явилось основой для составления геологических карт с выделением на них площадей развития разновозрастных образований, независимо от их состава и условий залегания. Развитие палеонтологии привело к созданию детально разработанной системы относительного летоисчисления, лежащей в основе современной геологической хронологии.

Возможность применения палеонтологии для определения возраста горных пород определяется наличием, сохранностью в толщах горных пород наиболее характерных для определенного времени органических остатков, которые называют руководящими.

Каждому временному интервалу в истории Земли отвечает комплекс руководящих форм, которые характеризуются следующими особенностями:

1)значительной изменчивостью во времени и недолговечностью сущест-

вования;

2)обилием особей и широким их горизонтальным распространением;

3)хорошей сохранностью и спецификой признаков твердых частей тела для каждого вида. Первый признак является объективным условием руководящей формы, связанным с эволюционными изменениями организмов; остальные два – субъективными, обеспечивающими исследователям возможность более легкого и быстрого их обнаружения и различия.

На основе теории эволюции органического мира Ч. Лайеля, положения о влиянии условий обитания живых организмов на строение их скелетов В. О. Ковалевского и других положений была разработана теория актуалистического метода. Смысл этого метода заключается в схожести современных горных пород по составу, строению и условиям залегания с древними горными породами. То же относится и к геологическим процессам. А если это так, то одинаковые горные породы образовывались в сходных условиях и в древние геологические эпохи, и в наше время. Это даёт возможность судить об условиях образования древних горных пород и полезных ископаемых на основе изучения и сравнения их с современными.

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Возраст планеты Земля определяется в настоящее время в 4,5-5,5 млрд лет, а возраст земной коры – 3,5-4,0 млрд. Так как геология изучает не только строение Земли, но также её происхождение и развитие, то одной из главных задач является прослеживание во времени эволюции земной коры, выяснение определенных особенностей и закономерностей развития, определение скорости и последовательности геологических процессов. Летопись Земли запечатлена в «слоях земных», необходимо установить хотя бы относительный возраст этих слоев и решить следующие задачи: научиться определять более древние и более молодые геологические образования и процессы, получать доказательства их одновозрастности в разных частях планеты. Для этого надо уметь определять возраст горных пород и создать последовательную стройную систему летоисчисления в геологической науке.

Попытки решить эту задачу предпринимали очень давно. Ещё в XV веке Леонардо да Винчи высказал мысль о том, что раковины, которые встречаются в составе горных пород, слагающих современные горные системы, являются остатками животных организмов, которые существовали в древних морях и были погребены одновременно с накоплением осадков. Такой вывод явился основой для способа определения возраста горной породы по времени существования морских организмов.

Дальше в этом направлении пошел французский учёный Жорж Кювье, который в начале XIX века высказал мысль о том, что слои горных пород с одинаковыми органическими остатками являются одновозрастными образованиями. Изменение организмов он объяснял геологическими катастрофами и новым зарождением организмов по воле сверхъестественных сил. Им была создана основа метода определения возраста горных пород по органическим остаткам, захороненным в этих горных породах.

Позже английский геолог Чарльз Лайель объяснил смену органического мира в истории развития Земли последовательным развитием – эволюцией по пути его совершенствования и усложнения строения организмов. Именно этот учёный обосновал теорию эволюции органического мира в истории геологического развития Земли, которая получила высокую оценку и дальнейшее развитие в трудах известного естествоиспытателя Чарльза Дарвина.

Большой вклад в разработку теории эволюции органического мира внес русский палеонтолог В. О. Ковалевский. Он впервые в геологической науке выделил руководящие органические комплексы для датировки горных пород и высказал соображения о решающем влиянии условий обитания организмов на особенности их строения, что имело огромное значение для возрастной харак-

Метаморфические горные породы образуются из любых ранее образованных горных пород (осадочных, магматогенных или метаморфогенных) в результате воздействия на них высоких температур, высоких давлений и химически активных веществ. В зависимости от сочетания этих условий породы регионального и контактового метаморфизма, динамометаморфизма и др.

Месторождения полезных ископаемых являются понятиями геолого-

экономическими. В зависимости от типов руд, содержания полезных компонентов, состояния развития техники и технологии, экономического развития общества понятие месторождения может со временем изменяться. Так, некоторые богатые месторождения прошедших времен к настоящему времени не могут называться месторождениями в связи с тем, что они уже выработаны. Некоторые проявления полезных ископаемых по мере развития техники и технологии извлечения полезных компонентов могут переходить в разряд месторождений. Поэтому правильнее, видимо, понимать под месторождением полезного ископаемого скопления минералов или горных пород в количестве и с качеством, позволяющими при современном состоянии развития науки, техники и технологии экономически целесообразно извлекать их из недр Земли.

Месторождения полезных ископаемых классифицируются по условиям образования, и среди них выделяют: магматические, осадочные и метаморфические, а также некоторые специфические типы, такие как гидротермальные и др.

Ископаемые органические остатки – остатки твердых скелетов животных и растений, ихотпечаткинаповерхностяхнапластованиягорныхпород(рис. 5).

Рис. 5. Остатки девонских рыб (слева, фото автора) и раковины девонских брахиопод. Бассейн р. Ижмы (фото Д. Темнова)

Изучением органических остатков (раковин, спор, пыльцы) занимаются науки палеонтология и палеоботаника. Изучая эти остатки, геологи устанавливают время и условия образования горных пород, в которых они обнаружены. Определение времени образования горных пород и условий их формирования

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

производится на основании знаний об эволюции растительных и животных организмов нашей планеты.

Геологические процессы. Геология изучает динамические геологические процессы, которые происходят на поверхности Земли и в ее недрах. Если они происходят на поверхности Земли (ветер, выветривание, реки, моря, ледники, подземные воды), их называют экзогенными, продукт деятельности которых – осадочные горные породы и осадочные полезные ископаемые.

Геологические процессы, происходящие в недрах Земли (магматизм, метаморфизм, тектонические движения, землетрясения), называются эндогенными. Продуктом их работы являются магматические и метаморфические горные породы и полезные ископаемые.

1.3 ПЛАНЕТА ЗЕМЛЯ, ЕЁ ПРОИСХОЖДЕНИЕ И СТРОЕНИЕ

Общие сведения о Земле. Земля является одной из многочисленных форм проявления материи, распространённой во Вселенной в разных видах, – от одиночных элементарных частиц до огромных туманностей.

Движение и взаимное расположение частиц в космическом пространстве контролирует и определяет сила тяготения, которую называют гравитацией. Она является одной из главных движущих сил эволюции космической материи. Под действием гравитации газовые туманности образуют плотные сгустки, в недрах которых могут происходить термоядерные реакции, приводящие в некоторых случаях к образованию в центрах этих сгустков молодых звёзд, развитие которых зависит от их массы и происходит в разных вариантах по-разному:

1.В лёгких звёздах, имеющих массу менее 1,2 массы Солнца, при прекращении сжатия в недрах образуется так называемый «белый карлик», на поверхности которого в результате продолжающегося сжатия происходит взрыв с образованием «красного гиганта».

2.Средние по массе звёзды (с массой от 1,2 до 2,0 массы Солнца), испытывают ещё более сильное сжатие. В результате разрушения атомной структуры вещество достигает критической плотности, при которой вся масса звезды сосредоточивается в небольшом объёме. Продолжающееся сжатие также приводит к взрыву с образованием «сверхновой» звезды, ядро которой представляет собой нейтронную звезду. Это ядро очень быстро вращается, создавая исключительно сильное магнитное поле. Нейтронные звёзды имеют мощное импульсное радиоизлучение, поэтому называются оптическими или рентгеновскими «пульсарами», в зависимости от диапазона излучаемых волн.

танавливается фотоаппаратура для съемки поверхности планеты. Исследователь может непосредственно наблюдать с самолета или вертолета некоторые особенности геологического строения и фиксировать свои наблюдения в журнале (дневнике). Полученные фотоснимки, фотопланы и фотомонтажи исследуются на Земле на предмет извлечения геологической информации о составе и строении заснятых участков земной поверхности. Разномасштабность съёмок одних и тех же объектов позволяет получать большой объём информации, которая при использовании других методов оказывается недоступной. Для осуществления косвенных дистанционных исследований на борту летательного аппарата устанавливаются геофизические приборы (магнитометры, гравиметры, радиометры и т. д.), показания которых изучаются на Земле после обработки полученных данных.

1.5 МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВОЗРАСТА ГОРНЫХ ПОРОД, ГЕОХРОНОЛОГИЧЕСКАЯ И СТРАТИГРАФИЧЕСКАЯ ШКАЛА

Геологические процессы отличаются от прочих процессов (химических, физических, биологических и др.) своей продолжительностью, поэтому большинство геологических процессов (образование горных пород, полезных ископаемых, процессы выветривания и др.) мы непосредственно не имеем возможности наблюдать от начала до конца. По этой причине долгое время не удавалось моделировать многие из них. Но даже когда смоделировать геологический процесс удается, исследователи практически всегда пренебрегают фактором времени: в моделируемом варианте процесс проходит во много раз быстрее, чем в естественных условиях. Это не может не накладывать серьезного отпечатка на сам процесс и в значительной мере его искажать по сравнению с природным, что всегда надо иметь в виду.

Благодаря современным достижениям науки и техники удалось смоделировать многие геологические процессы. Наиболее удачным из них можно считать моделирование процесса минералообразования, благодаря чему многие минералы человек научился делать по своему усмотрению с необходимыми на практике свойствами. В настоящее время в больших масштабах искусственно создаются кварцы, алмазы, рубины, сапфиры и многие другие минералы. Сложнее дело обстоит с моделированием процесса химического выветривания, так как искусственные процессы проходят в тысячи раз быстрее естественных. Такое несовпадение по длительности, т. е. потеря временного фактора, приводит к потере многих качеств, присущих природным явлениям.

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

1.4 МЕТОДЫ ГЕОЛОГИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ

При проведении геологических исследований применяют различные специфические методы. Среди них можно выделить три главных типа региональных методов: прямые, косвенные и дистанционные. Последние могут быть прямыми и косвенными.

Прямые методы – это такие методы, при которых производится непосредственное исследование вещества, структуры или процесса. Для применения прямых методов необходимо иметь доступ к веществу, его надо видеть, чтобы иметь возможность изучать. Такая возможность предоставляется в естественных обнажениях горных пород: в обрывах береговых уступов рек и морей, в горных районах, в различных искусственных обнажениях, сделанных человеком: горных выработках (канавах, шурфах, шахтах, карьерах и т. д.), по керну буровых скважин (керн – это столбик горной породы, выбуренный буровым инструментом и поднятый на поверхность земли). Некоторые из перечисленных случаев показаны на рис. 3, 4. Ценность прямых методов заключается именно в возможности иметь доступ к наблюдаемому предмету. Недостаток этих методов заключается в их незначительной глубинности. Самая глубокая скважина, пробуренная на Кольском полуострове (Кольская сверхглубокая), – 12500 м от поверхности земли.

Косвенные методы – это методы, которыми геологическое строение изучается по физическим свойствам горных пород, породы не обязательно видеть. Эти свойства измеряются специальными приборами, устанавливаемыми на поверхности земли. К ним относятся такие свойства, как: магнитная восприимчивость горных пород, их плотность, скорость прохождения через них упругих сейсмических волн, радиоактивность, электрическое сопротивление, электрическая проводимость и др. Косвенными методами являются все геофизические методы исследований: магниторазведка, гравиразведка, электроразведка, сейсморазведка и др. Они позволяют производить глубинное изучение геологического строения Земли, однако результат геофизических исследований требует заверки его прямыми методами.

Дистанционные методы применяются для изучения геологического строения Земли с дистанции, с некоторого расстояния от поверхности Земли. Такую возможность предоставляют различные летательные аппараты: вертолеты, самолеты, искусственные спутники Земли. Они могут быть прямыми и косвенными. Для осуществления прямых дистанционных методов на борту летательного аппарата располагается геолог-наблюдатель или ус-

3. У тяжёлых звёзд, с массой более 2,0 масс Солнца, в результате мощнейшего сжатия плотность в центре звезды может достигать бесконечности. Такое состояние называется коллапсом и заключается в том, что от этих звёзд не могут отрываться никакие частицы, даже световые. Эти звёзды поглощают всё и называются «чёрными дырами».

В Солнечной системе всего 9 планет, которые делятся на две группы:

1– внутренние: Меркурий, Венера, Земля и Марс;

2– внешние: Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун и Плутон.

Планеты земной группы обладают большой скоростью вращения вокруг осей, небольшими размерами и массой. Все они вращаются в направлении вращения Солнца, за исключением Венеры (вращается в обратном направлении). Средняя плотность вещества этих планет близка и составляет 3,95-5,52 г/см3, что может говорить о сходстве их внутреннего строения. Такую же примерно плотность имеет вещество Плутона – около 4,0 г/см3.

Планеты внешней группы отличаются большими размерами и массой по сравнению с земными, более короткими периодами вращения вокруг осей. Только Плутон по всем характеристикам более близок к планетам земной группы. Все эти планеты также вращаются в одном направлении с Солнцем, за исключением Урана, вращающегося в обратном направлении.

Земля является третьей планетой Солнечной системы. Она имеет сложную форму – геоид, вращается вокруг своей оси и вокруг Солнца. Период обращения её вокруг Солнца составляет 365 или 364 земных суток, скорость вращения по орбите – 29,76 км/сек. Масса нашей планеты составляет 5976 х 1021 кг, её радиус по экватору – 6378,160 км, а средняя плотность вещества планеты составляет 5,52 г/см3.

Врезультате постоянного вращения вокруг своей оси и вокруг Солнца Земля изменяет своё положение в пространстве, что играет исключительно важную роль в формировании её внешних оболочек (атмосферы, гидросферы, биосферы). Это же определяет распределение температур и интенсивность многих геологических процессов на поверхности Земли.

Существуют многочисленные, весьма противоречивые гипотезы о происхождении Земли и Солнечной системы, которые условно можно объединить в две группы: гипотезы «горячего» и «холодного» происхождения.

В1745 году французский учёный Бюффон высказал первую гипотезу происхождения Земли. Он предполагал, что она образовалась в результате остывания одного из многочисленных сгустков вещества, отделившегося от Солнца при его столкновении с кометой. Эта гипотеза стала основой для ряда других гипотез так называемого «горячего» происхождения.

За ней последовали небулярная гипотеза И. Канта и П. Лапласа (1755-1796 гг.). Согласно этой гипотезе, Солнечная система образовалась из раскалённой туманности, которая в результате вращения сначала превратилась в гигантский диск, от которого в процессе вращения отделялись газовые кольца. Остывание их и привело к образованию планет Солнечной системы. Это подтверждается общностью вещества Солнца и планет, их тесной взаимосвязью. Подобную же гипотезу высказал и советский учёный В. Г. Фесенков. Он выдвинул также корпускулярную гипотезу излучения звёзд, объяснил многие особенности строения Солнечной системы.

Вторая группа гипотез происхождения Земли называется гипотезами «холодного» происхождения. Основоположником её является советский учёный О. Ю. Шмидт, считавший, что планеты Солнечной системы образовались в результате «слипания» твёрдых частиц разных размеров, вращавшихся вокруг Солнца. По его представлениям, хотя бы часть газово-пылевого вещества была захвачена Солнцем из межзвёздных туманностей, поэтому источники вещества Солнца и планет различны. В результате вращения уплотнённое вещество постепенно разогревается притермоядерныхреакциях, происходящихвнедрахпланет.

Внутреннее строение Земли. Земля состоит из трёх основных концентри- чески-зональных оболочек, которые называют геосферами: земной коры, мантии и ядра. Каждая из геосфер состоит из более мелких концентров (рис. 6).

Рис. 6. Внутреннее строение Земли. Основные геосферы: А – земная кора; B, C, DI, DII – мантия; E, F, G – ядро

при интерпретации магнитометрических данных изучается их магнитная восприимчивость. Полученные материалы используются в качестве эталонов при интерпретации геофизических материалов. Подобным же образом действуют и при интерпретации гравиметрических материалов, используя лабораторные исследования плотностных характеристик горных пород; при интерпретации электроразведочных материалов опираются на предварительное изучение электрических свойств (электрического сопротивления и проводимости горных пород) и т. д.

Изучение электрического поля производится с помощью специальных приборов, которые называются потенциометрами. Наука, изучающая электрическое поле, называется электроразведкой. Основана она на том, что разные горные породы обладают различными способностями проводить электрический ток или сопротивляться его прохождению. Отсюда и два наиболее распространённых электроразведочных метода исследований: электропроводимости и сопротивлений. Исследования проводятся зондированием изучаемого разреза специальными приборами. Сравнение полученных с помощью приборов данных с эталонными измерениями для различных типов горных пород позволяет высказывать предположения о геологическом строении данного участка с последующим контролем прямыми геологическими методами, чаще всего бурением скважин.

Таким образом, физические поля Земли отражают особенности геологического строения изучаемых участков земной коры через проявление определённых физических свойств пород, слагающих этот участок.

Сами горные породы залегают на разных глубинах, в связи с чем изучить их непосредственно не представляется возможным. Поэтому приходится прибегать к косвенным методам: не имея доступа к горной породе, только по её физическим свойствам (плотности, электрическому сопротивлению, электропроводимости, скорости прохождения упругих сейсмических волн, магнитной восприимчивости и др.) имеется возможность достаточно уверенно судить о составе и условиях залегания горных пород, а это даёт возможность решать вопросы поисков и разведки месторождений полезных ископаемых с использованием геофизических методов, особенно на больших глубинах. Следует иметь в виду, что косвенные – геофизические – методы требуют заверки прямыми методами: проходкой горных выработок – шурфов, шахт или бурением скважин. Ценность косвенных методов заключается в их глубинности и возможности уверенно планировать проведение поисково-разведочных работ.