35. Современные космогонические гипотезы.

В 40-х гг 20 в Шмидт выдвинул ставшую общепринятой гипотезу об образовании Земли и других планет из холодных твердых тел – планетезималей. Суть: взрыв сверх­новой звезды, спровоцировавший в газопылевом облаке возникновение неустойчивости и образо­вание ударного ионизационного фронта. Затем газопылевое облако начало сжиматься и вращаться. Благодаря вращательному моменту газопылевое облако уп­лощается и приобретает тенденцию распадаться на фрагменты. Один из возможных вариантов эволюции протосолнечного диска сводится к воз­никновению в его центре протозвезды - будущего Солнца, а вокруг него - протопланетного диска, в котором зарождались сгустки вещества - буду­щие планеты. Процесс развития таких дисков наблюдается и в настоящее время и приводит к вы­воду о том, что образование протосолнца и прото­планетного диска идет крайне быстро (в течение порядка 1 млн. лет) и таким образом, что почти вся масса сосредоточивается в Солнце, а момент ко­личества движения - в протопланетном диске. Численное моделирование очень сложных про­цессов, происходящих в диске, свидетельствует, что T в нем падала по мере удаления от мо­лодого Солнца, но самые внешние части теряли газ за счет воздействия солнечного ветра и нагрева ко­ротковолновым излучением звезды. В эволюционирующем протопланетном диске пылевые частички слипались в центральной плос­кости диска, что также происходило очень быстро, менее чем за 1 млн. лет. Дальнейшая эволюция дис­ка сопровождалась образованием сгущений, затем сначала мелких, а далее и более крупных тел - планетезималей, строительных «кирпичиков» будущих планет.

35. История геокриологии.

В 1925-1930 гг. от инженерной геологии отпочковалась геокриология. Необходимость постановки научных исследований в этом направлении вытекала из нужд строительства в зоне вечной мер­злоты, с каждым годом приобретавшего все больший размах. Основоположником геокриологии по праву считается Сумгин. В 1927 г. он выпустил книгу «Вечная мерзлота почвы в пределах СССР», а в 1940 г. под его руководством был издан первый учеб­ник по новой дисциплине - «Общее мерзлотоведение». В МГУ была открыта кафедра геокриологии (1953) и нача­та подготовка специалистов в этой области. Развитие геокриологии шло по 2-м направлениям: регио­нов изучение вечномерзлых пород и лабораторное изучение физико-химических свойств промерзающих и мерзлых пород. В 1954 г Кудрявцев издал монографию «Температуры верхних горизонтов вечномерзлой толщи в пределах СССР», где впервые провел районирование вечной мерзлоты огромной территории на тектонической основе. В 50-60-х гг. 20 в. начались активные исследования меха­низмов геокриологических процессов, их энергетики, динамики. Объектом исследования геокриологии являются мерзлые ГП, включая подземные и наземные скопления льда и снега.

35. История гидрогеологии.

Во 2-ой половине 19 в. появилась гидрогеология. В 1856 г. Дарси в ходе экспериментов по изучению фильтрации воды уста­новил закон движения подземных вод (закон фильтрации Дарси) и тем самым заложил теоретические основы исследований в об­ласти подземной гидродинамики. В своих работах Добре попытался найти пути изучения истории подземных вод, исходя в основном из минерального состава эпигенетических образований, возник­ших в результате деятельности подземных вод. Никитин в 80-е гг. 20 в. сделал первые широкие обобщения по региональной гидрогеологии Русской равнины, выявил закономерности распространения артезианских и грунтовых вод, провел первое гидрогеологическое районирование крупной тер­ритории и разработал методику гидрогеологической съемки. Мушкетов уделил много внимания вопросам происхож­дения подземных вод в своем учебнике «Физическая геология» (1888), где изложил теоретические основы гидрогеологии. До­кучаев установил закономерные связи между климатом, характе­ром почв, растительности и подземными водами, рассматривая последние как активный компонент ландшафта. Гидрогеология как фундаментальное направ­ление геологической науки оформилась после выхода в свет трудов Вернадского, который высказал идею о единстве при­родных вод. В области гидрогеологии развитие шло по несколь­ким направлениям: 1) совершенствование представлений о динамике подземных вод, выразившееся в раз­работке методики прогнозирования их ресурсов и изменения ре­жима при гидротехническом строительстве; 2) дальнейшая разработка и практическое при­ложение учения о зональности грунтовых вод, основы которого были заложены Докучаевым в самом конце 19 в. В 30-е гг. обозначилось еще одно важное направ­ление - проблема вертикальной гидрохимической и гидродина­мической зональности, ставшая предметом острой дискуссии. В 30-е и 40-е гг. на первый план выдвинулось изучение артезиан­ских бассейнов. В 30-е гг 20 в. получила признание конденсационная теория Лебедева. В эти же годы сфор­мировалось высказанное также в начале века представление о Погребенных морских водах и водах, освобождающихся при вы­нимании их из осадков под массой вышележащих отложений. Уже в первые годы 20 в. Э. Зюсс выступил с предположением о существовании ювенильных вод, преимущественно термальных выделяющихся из глубоких недр Земли и впервые появляющихся на поверхности. Однако это предположение остается и по сей день недоказанным. В 1940 г. в Красном море было открыто явление разгрузки гид­ротерм, положившее начало развитию морской гидрогеологии. В 50-х гг. американский гидрогеолог Робинсон провел пер­вые исследования по гидрогеологическому моделированию. В 1956 г. была создана Международная ассоциация гидрогеологов.

35. История петрографии.

2-ой половине 19 столетия отвечает новый этап развития наук о веществе земной коры. Резкая грань разделяет «домикроскопический» период исследования вещества, характеризующийся изучением его внешних признаков путем визуального наблюдения, и микроскопический период, когда для изучения ГП и минералов начал применяться поляризационный микроскоп. В 1850 г. Г. Сорби предложил методику изготовления прозрачных шлифов и изучения их с по­мощью поляризационного микроскопа. Последующие десятилетия стали периодом лавин­ного накопления огромного наблюдательного материала. В 1873 г. появилась монография Розенбуша «Микроскопическая физиография», где были рассмотрены оптические характеристики главных породо­образующих минералов. В 1879 г. Мишель-Леви и Фуке опубликовали свод­ную работу по минералогии изверженных пород. В 1891 г. Федоров изобрел «федоровский столик», который позволял уста­навливать строго ориентированное положение минерала в шли­фах. Бекке в 1903 г. разработал методику определения под микроскопом показателя преломления кристаллов и ввел в практику иммерсионный ме­тод. Параллельно с микроскопическим начало развиваться физ.-хим. направление петрографии. В 1911-1913 гг. Бекке и Гольдшмидт сделали попытки физико-химической интерпретации усло­вий образования метаморфических пород. К концу 19-началу 20 в. дискуссия развернулась вокруг 2-х основных проблем: происходят ли магматические породы из одной β магмы или из нескольких родоначальных магм и какой процесс является определяющим при кристаллизации магмы - кристаллизационно-гравитационная дифференциация или ее ликвация еще в жидком состоянии. К середи­не 19 в. благодаря работам Дю­роше, Добре и Усова, сложилось представление о 2-х типах метаморфизма: контактовом, возникающем в области непосредственного влияния магмы на вмещающую раму ранее существовавших образований, и региональном, происходящем вне контактовых зон. Розенбушу в 1877 г. удалось показать, что исходны­ми материалами для однотипных метаморфических пород могут служить совершенно различные породы. Вскоре популярной стала концепция глубинных зон мета­морфизма: основной причи­ной метаморфизма служит повышение T и P при погружении ГП на все большие глубины.

В конце 19 в. стало также популярным учение о круговороте и цикличности образования ГП, суть которого за­ключалась в превращениях: магма-изверженная порода-выветрелая порода-осадочная порода-слабометаморфизованная порода-глубоко-метаморфизованные сланцы-анатектические мигматиты-магма. Главным событием начала 20 в. было обособление учения о метаморфизме ГП. Далее последовало введение понятия об изоградах (Мишель-Леви, 1906), раз­граничение типов метаморфизма и разработка схем его глубинной зо­нальности с выделением минераль­ных фаций (Эскола, 1920). Интенсивно стало развиваться физико-химическое направ­ление в петрографии. Основы его были заложены в классических работах Гиббса, кото­рый в 1873 г. разработал энтропийные диаграммы, составившие теоретический фундамент экспериментальной термодинамики. Он же разработал теорию равновесного состояния гетерогенных ве­ществ и приложил ее к решению общих вопросов термодинами­ческого равновесия. Работы Ниггли о роли флюидного P в природных магматических сис­темах позволили выявить влияние флюидов на магму и выяснить многие проблем ее кристаллизации. В 1952-1957 гг. Коржинский разработал вопросы термодинамики метаморфических систем и показал, что условия равновесия минералов при метаморфизме зависят от T, P и химических потенциалов ле­тучих компонентов. Он разработал теорию метасоматической зо­нальности (метасоматизм при постоянном объеме вещества) и ввел особые термодинамические показатели, которые определяют до­стижение равновесия в метасоматических системах.

35. История геотектоники.

Термин «геотектоника» предложен Науманном в 1860 г, гео­тектоника сформировалась в 30-е годы 20 в., являясь до этого лишь разделом динамической геологии.

2-ая пол. 17 – 1-ая пол. 18. В 1669 г. Стенон сформулировал положения, закладывающие основы тектони­ки, причина тектонических нарушений - оседание и обрушение пластов над подземными пустота­ми. Декарт и Лейбниц: Земля первоначально была расплавленной, а затем стала остывать и покрылась твердой корой. Сгущение паров окутывавших расплавленную Землю создало Мировой океан, а уход вод в подземные пустоты, сохранившиеся под корой, привел к образованию суши, включая горы.

2-ая пол. 18 – 1-ая.пол. 19 в. Вернер рассматривал наклонное залегание пластов либо как первичное, либо как связанное с провалом в подземные пустоты. Ломоносов призна­вал ведущую роль в образовании гор за эндогенными процессами («под­земный жар»). Хаттон уже связывает с проявлениями «подземного жара» вулканическую деятель­ность и магматизм вообще, считая главным типом движений земной коры вертикальные движения. Гум­больт и Бух - гипотеза кратеров поднятия. Появляется систематика складчатых нарушений, описываются не только складки, но и надвиги.

2-ая пол. 19 в. Гипотеза контракции (Бомон), основывавшейся на представлении об охлаждении земного шара. Учение о геосинклиналях. Ог (1900) противопоставил геосинклиналям устойчивые континентальные площади, затем получившие название платформ. Учения о плат­формах (Карпинский и Павлов). Учение об изостазии (Эри и Пратт). Зюсс «Лик Земли», в котором впервые, было дано описание тектонического строения всей поверхности земного шара. Бертран выделил 4 эпохи горообразования — гуронская (DCm), каледонская, герцинская и альпийская.

1-ая пол. 20 в. Кризис контракционной гипотезы, подорванной в своих астрономических (замена «горячей» космогонии Канта-Лапла­са «холодной»), физических (открытие естественной радиоактивности с выводом о разогреве Земли) и геологических (открытие шарьяжей, тре­бовавших очень значительного сокращения объема Земли за короткий срок) основах. Вы­двинуты ряд других — подкоровых течений, пульси­рующей (Обручев) и даже расширяющейся Земли. Гипотеза перемещения материков (Вегенер), положившая начало мобилизму. В 30-50-е гг. 20 в. – концепция Белоусова, возродившая представления о ведущем значении вертикальных, особенно восходящих, движений в развитии земной коры и связавших эти движения с подъемом магмы, являющей­ся продуктом глубинной дифференциации вещества мантии Земли под влиянием разогрева радиогенным теплом.

с 60-х гг. 20 в.. Изучение ложа океанов, приведшее к установлению коренных отличий океанской коры от континентальной, к открытию ми­ровой системы срединноокеанских хребтов, к обнаружению увеличения мощности осадков от хребтов к периферии океанов. Геофизики под­твердили существование в верхней мантии ослабленного слоя - асте­носферы, открыли явление остаточной намагниченности ГП (палеомагнетизм), периодической инверсии магнитного поля Земли, линейные магнитные аномалии в океанах. Тектоника литосферных плит. Радиометрическое датирование ГП, позволившие распро­странить историческую геотектонику на DCm и выявить общие тенденции в развитии земной коры и литосферы; огромный про­гресс сейсмических методов с применением сейсмической стратиграфии для освещения строения осадочного чехла континентов и океанов, сейсмики отраженных волн для выявления тонкой структуры коры складчато-покровных горных сооружений и фундамента платформ, глубинного сейсмического зондирования для определения строения земной коры и верхов мантии, сейсмической томографии для «просвечивания» мантий­ных глубин планеты вплоть до ее ядра. Глу­боководное бурение; геохимия изотопов.

Тектоника плит, определяя геодинамику земной коры и верхней ман­тии, полностью сохраняет свое значение, но должна рассматриваться как часть более общей глобальной геодинамической концепции, находящейся пока в стадии становления.