1. Науки о Земле

В рамках представляемого курса необходимо сделать обзор по наукам о Земле, определить предметы и задачи, которые они решают. Предметами их изучения являются явления и процессы, происходящие в недрах и на поверхности Земли. Рассматриваемые науки можно разделить на пять групп: вещественные; базовые геологические; гидрогеологические; геофизические и горные. Кроме того, имеются межотраслевые науки – геоинформатика и геоэкология. В какой-то мере к ним следует отнести и почвоведение.

1.1. Науки о веществе

Предметами вещественных наук являются элементы (геохимические науки), их устойчивые соединения – минералы (кристаллография и минералогия) и ассоциации минералов – горные породы (петрография, литология и петрология).

Закономерности распространения, миграции и концентрации элементов, слагающих Землю, изучает геохимия. Частные задачи решают разные геохимические науки. Распространение природных радиоактивных элементов (урана, тория, радия и радона) и стабильных изотопов водорода, углерода, кислорода, азота, серы и др. и нестабильных изотопов урана, калия, тория, стронция, рубидия, самария, неодима, углерода и др. изучаются в радиогеохимии и изотопной геохимии. Методами изотопной геохимии можно определять различные источники природных образований и их модельный возраст. Распределение элементов и органического вещества изучается в биогеохимии. Геохимические методы используются при поисках и разведке месторождений полезных ископаемых в прикладной геохимии. Проблемы связи геологической среды обитания животных и человека с геохимических позиций решаются в экогеохимии. Более подробные сведения по геохимии приведены ниже в самостоятельном разделе.

Определению и изучению минералов в отраженном свете под микроскопом посвящена рудная микроскопия или минераграфия, в проходящем свете - петрография. Минералы, как правило, слагают устойчивые по составу и строению соединения, которые получили название горных пород (пород). Изучением свойств и происхождения осадочных пород занимается литология. Обстановки накопления осадков исследуются в седиментологии. Свойства и генезис пород, которые произошли за счет внутренней энергии Земли в результате кристаллизации из расплавов или глубокого преобразования уже существовавших пород (метаморфизма) изучаются в петрографии. Главным методом в литологии и петрографии является петрографический. Он заключается в определении оптических эффектов и констант в поляризованном свете в тонких (0,03 мм) прозрачных срезах пород, называемых шлифами. Условия образования магматических (из расплавов) и метаморфических пород освещаются в петрологии и петрохимии.

Все вещественные науки широко используют результаты натурных наблюдений и лабораторных экспериментов, физико-химические и термодинамические расчеты и аналитические данные общей, коллоидной и физической химии, дифрактометрии, оптической и рентгеновской спектроскопии, электронной микроскопии, эмиссионного анализа, лазерной спектроскопии, люминесценции, инфракрасной спектроскопии, термического анализа, ядерно-физических методов (масс-спектрального анализа, электронного парамагнитного резонанса, рентген-радиометрические и пр.). В круг интересов данных наук, прежде всего, входят природные соединения, однако, методы этих наук широко используются в металлургии и материаловедении.