Выделяются четыре группы наук в геологии:

1. Науки, изучающие вещественный состав Земли = ГЕОХИМИЯ.

2. Науки, изучающие процессы, протекающие в Земле = ДИНАМИЧЕСКАЯ ГЕОЛОГИЯ или ГЕОДИНАМИКА

3. Науки, изучающие историю развития Земли = ИСТОРИЧЕСКАЯ ГЕОЛОГИЯ.

4. Науки, направленные на практическое использование недр Земли = ПРАКТИЧЕСКАЯ ГЕОЛОГИЯ.

К первой группе относятся следующие науки:

Геохимия – изучает химические элементы, их распределение и миграцию. Это элементный уровень (на уровне атомов) изучения вещества.

Петрохимия – наука о химическом составе горных пород в оксидах. Это более высокий уровень изучения вещества (сочетание атомов - молекулярный уровень)

Минералогия (от фр. «минера» – руда) наука о минералах. Минерал представляет собой естественное химически однородное тело, обладающее определенным химическим составом и физическими свойствами, возникшее в результате различных процессов, протекающих в Земле. Это еще более высокий уровень изучения вещества, где атомы сочетаются в определенном порядке.

Петрология (раньше называлась петрография, «петра» – скала, камень - греч.) - наука о магматических и метаморфических горных породах. Горные породы уже рассматриваются как сочетания нескольких минералов, хотя есть и породы, состоящие из одного минерала. Петрология изучает минералогический и химический состав горных пород, их свойства, отношения между различными породами, изменения, которые они претерпевают с течением времени, их происхождение и закономерности их образования. Это следующий уровень изучения вещества – породный уровень.

Литология (ранее петрография осадочных пород, «литос» – камень - греч.) – наука о третьей (и последней) группе горных пород – осадочных породах. Это также породный уровень изучения вещества.

Кристаллография («кристаллос» - горный хрусталь, греч.) – наука о кристаллах, их внешней форме и внутренней структуре. Природные минералы в большинстве случаев тела кристаллические, поэтому изучение их форм и законов, управляющих их образованием, имеет большое значение.

Кристаллохимия – наука о связи между формой минерала и его химическим составом.

Петрофизика – наука о физических свойствах горных пород (плотность, магнитность, упругость, радиоактивность, электропроводность и др.)

Вторая группа наук о Земле, изучающая процессы, делится на науки, изучающие процессы эндогенные (рожденные внутренними причинами) и экзогенные (рожденные внешними причинами).

Науки, изучающие эндогенные процессы:

Геотектоника («тектоник» - строитель, греч.) – наука об условиях залегания горных пород, о движениях земной коры и вызванных ими деформациях.

Тектонофизика – отрасль геотектоники, занимающаяся изучением физических условий возникновения тектонических нарушений.

Учение о магматизме – наука о составе магмы и процессах в ней протекающих.

Вулканология – наука о вулканах и процессах, связанных с изливанием магмы на поверхность.

Сейсмология («сейсмо» –сотрясение, греч.) – наука о землетрясениях.

Учение о метаморфизме (метаморфоза – превращение) – наука об изменениях, которые претерпевают горные породы при погружении в недра Земли под воздействием высокой температуры и большого давления.

Науки, изучающие экзогенные процессы:

Учение о выветривании – наука о процессах изменения горных пород под воздействием физических, химических и органических агентов на поверхности Земли.

Гидрология – наука о геологической деятельности поверхностных текучих вод.

Гидрогеология - наука о геологической деятельности подземных вод.

Океанология – наука о геологической деятельности океанов и морей.

Гляциология («гляцио» – лед, греч) – наука о геологической деятельности ледников.

Криология – наука о геологических процессах в зонах вечной мезлоты.

Лимнология («лимнос» –озеро, греч.) – учение о геологической деятельности озер и болот.

Это основные науки, есть и другие, например, о геологической деятельности ветра и т.д.

Третья группа наук (историческая геология) включает следующие науки:

Историческая геология – рассматривает историю земной коры и всей нашей планеты, включая органическую жизнь.

Стратиграфия («страта» слой, греч.) –наука о слоях осадочных пород и последовательности их образования.

Учение о фациях – наука о свойствах осадочных пород и условиях их образования.

Палеонтология – учение об ископаемых остатках организмов, как животных так и растительных (палеоботаника, палеозоология, палеоэкология)

Палеогеография – учение о физико-географической обстановке в прошлом.

Палеотектоника – учение о тектонической обстановке в прошлом.

К четвертой группе наук о Земле (практической геологии) относятся три основных направления:

Региональная геология,

Учение о полезных ископаемых (геолого-разведочное дело),

Учение об инженерных условиях строительства зданий и сооружений (инженерная геология).

Задача региональной геологии заключается в описании геологического строения (съемка) – возрастной последовательности горных пород, образуемых ими структурных форм, а также истории развития отдельных участков (регионов) земной коры. Обычно это строение изображается на геологических картах разного масштаба. Геологические карты и производные от них (тектонические и другие карты) служат основой для поисков и разведки полезных ископаемых и строительства различных сооружений.

Учение о полезных ископаемых включает в себя поиски и разведку полезных ископаемых. Поиски заключаются в нахождении какого-либо конкретного полезного ископаемого, а разведка – в определении качества, количества и промышленно-экономических характеристик месторождения (дороги, транспорт, энергия, трудовые ресурсы и т.д.).

Инженерная геология изучает свойства грунтов и условий строительства в данной геологической обстановке.

Исследованием Земли занимается геология и науки взаимосвязаны друг с другом. Геофизика изучает мантию, кору, внешнее жидкое и внутреннее твердое ядро. В рамках дисциплины исследуются океаны, поверхностные и подземные воды. Также эта наука изучает физику атмосферы. В частности, аэрономию, климатологию, метеорологию. Что такое геология? В рамках этой дисциплины осуществляются несколько иные исследования. Далее выясним, что изучает геология.

Общие сведения

Общая геология - это дисциплина, в рамках которой исследуется строение и закономерности развития Земли, а также других планет, относящихся к Солнечной системе. Кроме того, это применимо и к их естественным спутникам. Общая геология представляет собой комплекс наук. Исследование осуществляется с помощью физических методов.

Основные направления

Всего их три: историческая, динамическая и описательная геология. Каждое направление отличается своими основными принципами, а также методами исследования. Далее рассмотрим их подробнее.

Описательное направление

Оно изучает размещение и состав соответствующих тел. В частности, это относится к их формам, размерам, взаимоотношению и последовательности залегания. Кроме того, данное направление занимается описанием горных пород и различных минералов.

Исследование эволюции процессов

Этим занимается динамическое направление. В частности, исследуются процессы разрушения горных пород, их перемещения ветром, подземными или наземными волнами, ледниками. Также данная наука рассматривает внутренние извержения вулканов, землетрясения, движение земной коры и накопление осадков.

Хронологический порядок

Говоря о том, что изучает геология, следует сказать, что исследования распространяются не только на явления, имеющие место на Земле. Одно из направлений дисциплины анализирует и описывает хронологический порядок процессов на Земле. Эти исследования осуществляются в рамках исторической геологии. Хронологический порядок организован в специальную таблицу. Она больше известна как Она, в свою очередь, разбита на четыре интервала. Это было сделано в соответствии со стратиграфическим анализом. Первый интервал охватывает следующий период: формирование Земли - настоящее время. Последующие шкалы отражают последние сегменты предыдущих. Они отмечаются при помощи звездочек в увеличенном масштабе.

Особенности абсолютного и относительного возраста

Изучение геологии Земли имеет важнейшее значение для человечества. Благодаря исследованиям стал известен например. Геологическим событиям присваивается точная дата, относящаяся к конкретному моменту времени. В данном случае речь идет об абсолютном возрасте. Также события могут быть отнесены к определенным интервалам шкалы. Это и есть относительный возраст. Говоря о том, что такое геология, следует сказать, что в первую очередь это целый комплекс научных исследований. В рамках дисциплины применяются различные способы определения периодов, к которым привязаны конкретные события.

Метод радиоизотопного датирования

Он был открыт в начале XX века. Этот метод предоставляет возможность для определения абсолютного возраста. До его открытия геологи были сильно ограничены. В частности, использовались только относительные методы датирования для того, чтобы определить возраст соответствующих событий. Подобная система способна устанавливать только последовательный порядок последних изменений, а не дату их совершения. Тем не менее, данный метод по-прежнему остается весьма эффективным. Это относится к случаю, когда материалы, лишенные радиоактивных изотопов, имеются в наличии.

Комплексное исследование

Сопоставление определенной стратиграфической единицы с другой происходит за счет пластов. Они состоят из осадочных и горных пород, окаменелостей и поверхностных отложений. В большинстве случаев относительный возраст определяется с помощью палеонтологического метода. В то же в основном базируется на химических и физических свойствах горных пород. Как правило, данный возраст определяется радиоизотопным датированием. Имеется в виду накопление продуктов распада соответствующих элементов, которые входят в состав материала. На основе полученных данных устанавливается примерная дата возникновения каждого события. Они размещаются в определенных точках общей геологической шкалы. Для построения точной последовательности этот фактор является очень важным.

Основные разделы

Коротко ответить на вопрос о том, что такое геология, достаточно сложно. Здесь надо отметить, что наука включает в себя не только приведенные выше направления, но и различные группы дисциплин. При этом и сегодня продолжается развитие геологии: появляются новые ветви научной системы. Существовавшие ранее и формирующиеся новые группы дисциплин связаны со всеми тремя направлениями науки. Таким образом, точных границ между ними нет. То, что изучает геология, в той или иной степени исследуется и другими науками. В результате происходит соприкосновение системы с другими сферами знаний. Существует классификация следующих групп наук:

Минералогия

Что изучает геология в рамках этого раздела? Исследования касаются минералов, вопросах их генезиса, а также классификации. Литология занимается изучением пород, которые образовались в процессах, связанных с гидросферой, биосферой и атмосферой Земли. Стоит отметить, что они еще неточно называются осадочными. Геокриология занимается изучением ряда характерных особенностей и свойств, которые приобретают многолетнемерзлые горные породы. Кристаллография изначально являлась одним из направлений минералогии. В настоящее время ее можно скорее отнести к физической дисциплине.

Петрография

Данный раздел геологии изучает метаморфические и магматические породы в основном с описательной стороны. В данном случае речь идет об их генезисе, составе, текстурных особенностях и классификации.

Наиболее ранний раздел геотектоники

Существует направление, которое занимается изучением нарушений земной коры и форм залегания соответствующих тел. Его название - структурная геология. Надо сказать, что как наука геотектоника появилась еще в начале XIX века. Структурная геология исследовала тектонические дислокации среднего и мелкого масштаба. Размер - десятки-сотни километров. Данная наука окончательно сформировалась только к концу столетия. Таким образом, произошел переход к выделению тектонических единиц глобального и континентального масштаба. В дальнейшем учение постепенно переросло в геотектонику.

Тектоника

Этот раздел геологии изучает В него также включаются следующие направления:

1. Экспериментальная тектоника.
2. Неотектоника.
3. Геотектоника.

Узкие разделы

• Вулканология. Довольно узкий раздел геологии. Он занимается изучением вулканизма.
• Сейсмология. Данный раздел геологии занимается изучением геологических процессов, которые возникают во время землетрясений. Сюда также включается сейсморайонирование.
• Геокриология. Этот раздел геологии сосредоточен на изучении многолетнемерзлых пород.
• Петрология. Данный раздел геологии изучает генезис, а также условия происхождения метаморфических и магматических горных пород.

Последовательность процессов

Все, что изучает геология, способствует лучшему пониманию тех или иных процессов на земле. Например, хронология событий является важнейшим предметом. Ведь каждая геологическая наука носит исторический характер в той или иной степени. Они рассматривают существующие образования именно с этой точки зрения. Прежде всего, эти науки выясняют последовательность формирования современных структур.

Классификация периодов

Всю истории Земли разделяют на два крупнейших этапа, которые называются эонами. Классификация происходит в соответствии с появлением организмов с твердыми частями, которые оставляют следы в осадочных породах. Согласно данным палеонтологии, они позволяют определить относительный геологический возраст.

Предметы исследований

Фанерозой начался с появлением ископаемых на планете. Таким образом, развивалась открытая жизнь. Данному периоду предшествовали докембрий и криптозой. В это время существовала скрытая жизнь. Геология докембрия считается особой дисциплиной. Дело в том, что она изучает специфические, в основном многократно и сильно метаморфозные комплексы. Кроме того, для нее характерны особые методы проведения исследований. Палеонтология сосредоточена на изучении древних форм жизни. Она проводит описание ископаемых остатков и следов жизнедеятельности организмов. Стратиграфия определяет относительный геологический возраст осадочных горных пород и расчленение их толщ. Она также занимается корреляцией различных образований. Палеонтологические определения представляют собой источник данных для стратиграфии.

Что такое прикладная геология

Одни направления науки так или иначе взаимодействуют с другими. Однако существуют дисциплины, которые находятся на границе с другими ответвлениями. Например, геология полезных ископаемых. Эта дисциплина занимается методами поиска и разведки пород. Делится на следующие виды: геологию угля, газа, нефти. Также существует металлогения. Гидрогеология сосредоточена на изучении подземных вод. Дисциплин достаточно много. Все они имеют практическое значение. Например, что такое Это раздел, занимающийся исследованием взаимодействия сооружений и окружающей среды. Тесно соприкасается с ним геология грунтов, поскольку от состава почвы зависит, например, выбор материала для строительства зданий.

Прочие подтипы

• Геохимия. Этот раздел геологии сосредоточен на изучении физических свойств Земли. Также сюда включается комплекс разведочных методов, среди них электроразведка различных модификаций, магнито- , сейсмо- и гравиразведка.
• Геобаротермометрия. Данная наука занимается изучением комплекса методов определения температур и давления образования горных пород и минералов.
• Микроструктурная геология. Этот раздел занимается изучением деформации пород на микроуровне. Подразумевается масштаб агрегатов и зерен минералов.
• Геодинамика. Данная наука сосредоточена на изучении процессов в планетарных масштабах, которые происходят в результате эволюции планеты. Изучается связь механизмов в земной коре, мантии и ядре.
• Геохронология. Данный раздел занимается определением возраста минералов и пород.
• Литология. Она еще называется петрографией осадочных пород. Занимается изучением соответствующих материалов.
• История геологии. Этот раздел сосредоточен на совокупности полученных сведений и рудном деле.
• Агрогеология. Данный раздел отвечает за поиск, добычу и использование агроруд для сельскохозяйственных целей. Кроме того, он изучает минералогический состав почв.

На изучении Солнечной системы сосредоточены следующие геологические разделы:

1. Космология
2. Планетология.
3. Космическая геология.
4. Космохимия.

Горная геология

Она является дифференцированной по видам минерального сырья. Существует подразделение на геологию нерудных и рудных полезных пород. Данный раздел занимается изучением закономерности размещения соответствующих месторождений. Также устанавливается их связь со следующими процессами: метаморфизма, магматизма, тектоники, осадкообразования. Таким образом, появилась самостоятельная отрасль знаний, которая называется металлогенией. Геология нерудных полезных ископаемых также подразделяется на науки о горючих веществах и каустобиолитах. Сюда относятся сланцы, уголь, газ, нефть. Геология негорючих пород включает в себя строительные материалы, соли и многое другое. Также в этот раздел входит гидрогеология. Она посвящена подземным водам.

Экономическое направление

Представляет собой довольно специфическую дисциплину. Она появилась на стыке экономики и геологии полезных ископаемых. Данная дисциплина сосредоточена на стоимостных оценках участков недр и месторождений. Термин "полезное ископаемое", учитывая это, можно скорее отнести к экономической сфере, нежели к геологической.

Особенности разведки

Геология месторождения представляет собой обширный научный комплекс, в рамках которого проводятся мероприятия, позволяющие определить промышленное значение участков залегания пород, получивших положительную оценку по результатам поисково-оценочных действий. Во время разведки происходит установка геолого-промышленных параметров. Они, в свою очередь, необходимы для соответствующей оценки участков. Это также относится к переработке извлекаемых полезных ископаемых, обеспечению эксплуатационных мероприятий, проектированию строительства горнодобывающих предприятий. Таким образом, происходит определение морфологии тел соответствующих материалов. Это очень важно для выбора системы последующей обработки полезных ископаемых. Происходит установка контуров их тел. При этом учитываются геологические границы. В частности, это относится к поверхности разломов и контактам литологически различных пород. Также происходит учет характера распределения полезных ископаемых, наличия вредных примесей, содержания попутных и основных компонентов.

Верхние горизонты коры

Их изучением занимается инженерная геология. Сведения, которые получают в ходе изучения грунтов, предоставляют возможность определения пригодности соответствующих материалов для строительства конкретных объектов. Верхние горизонты земной коры часто называются геологической средой. Предметом изучения данного раздела являются сведения о ее региональных особенностях, динамике и морфологии. Изучается и взаимодействие с инженерными сооружениями. Последние часто именуются элементами техносферы. При этом учитывается планируемая, текущая или осуществленная хозяйственная деятельность человека. Инженерно-геологическая оценка территории предполагает выделение специального элемента, который характеризуется однородными свойствами.

Несколько основных принципов

Приведенная выше информация позволяет достаточно ясно понять, что такое геология. При этом необходимо сказать, что наука считается исторической. Она имеет множество важных задач. Прежде всего, это касается определения последовательности геологических событий. Для качественного выполнения этих задач уже давно был разработан ряд интуитивно очередных и простых признаков, относящихся к временному соотношению пород. Интрузивные взаимоотношения представляют собой контакты соответствующих пород и их толщ. Все выводы делаются на основе обнаруженных признаков. Относительный возраст позволяет определить и секущие взаимоотношения. К примеру, если разрывает горные породы, то это позволяет сделать вывод о том, что разлом был образован позже них. Принцип обеспечения непрерывности заключается в том, что строительный материал, из которого образуются слои, может быть растянут по поверхности планеты в том случае, если его не ограничивает какая-то другая масса.

Исторические сведения

Первые наблюдения принято относить к динамической геологии. В данном случае имеется в виду информация о перемещении береговых линий, размывании гор, извержении вулканов и землетрясениях. Попытки классифицировать геологические тела и описать минералы были у Авиценны и Аль-Бурини. В настоящее время некоторые ученые предполагают, что современная геология зародилась в средневековом исламском мире. Подобными исследованиями в эпоху Возрождения занимались Джироламо Фракасторо и Леонардо да Винчи. Они первыми выдвинули предположение о том, что ископаемые раковины - это остатки вымерших организмов. Также они считали, что история самой Земли гораздо длиннее, чем библейские представления об этом. В конце XVII века возникла общая теория о планете, которая стала называться дилювианизмом. Ученые того времени считали, что окаменелости и сами осадочные породы были образованы из-за всемирного потопа.

Потребности в полезных ископаемых очень быстро возросли уже ближе к концу XVIII века. Таким образом, стали изучаться недра. В основном проводилось накопление фактических материалов, описаний свойств и особенностей горных пород, а также исследования условий их залегания. Кроме того, разрабатывались приемы наблюдения. Практически весь XIX век геология всецело занималась вопросом о точном возрасте Земли. Предполагаемые оценки довольно сильно варьировались: от ста тысяч лет до миллиардов. Однако возраст планеты был первоначально определен уже в начале XX века. Во многом этому поспособствовало радиометрическое датирование. Полученная тогда оценка - около 2 миллиардов лет. В настоящее время истинный возраст Земли установлен. Он составляет примерно 4,5 миллиарда лет.

1. РАЗДЕЛЫ ОБЩЕЙ ГЕОЛОГИИ. Геология полезных ископаемых изучает типы месторождений, методы их поисков и разведки. Гидрогеология - раздел геологии, изучающий подземные воды. Инженерная геология - раздел геологии, изучающий взаимодействия геологической среды и инженерных сооружений. Геохимия - раздел геологии, изучающий химический состав Земли, процессы, концентрирующие и рассеивающие химические элементы в различных сферах Земли. Геофизика - раздел геологии, изучающий физические свойства Земли, включающая также комплекс разведочных методов: гравиразведка, сейсморазведка, магниторазведка, электроразведка различных модификаций и пр. Изучением Солнечной системы занимаются следующие разделы геологии: космохимия, космология, космическая геология и планетология. Минералогия - раздел геологии, изучающий минералы, вопросы их генезиса, квалификации. Изучением пород, образованных в процессах, связанных с атмосферой, биосферой и гидросферой Земли, занимается литология. Эти породы не совсем точно называются ещё осадочными горными породами. Многолетнемёрзлые горные породы приобретают ряд характерных свойств и особенностей, изучением которых занимается геокриология. Литология - раздел геологии, изучающий образование осадочных пород. Петрология - раздел геологии, изучающий происхождение горных пород. Петрография - раздел геологии, изучающий происхождение горных пород, образованных при высоких температурах и давлениях. Геобаротермометрия - наука, изучающая комплекс методов определения давления и температур образования минералов и горных пород. Земля - «живая», активно меняющаяся планета. В ней происходят движения, различающиеся по масштабу на многие порядки. Структурная геология - раздел геологии, изучающий нарушения земной коры. Микроструктурная геология - раздел геологии, изучающий деформацию пород на микроуровне, в масштабе зёрен минералов и агрегатов. Геодинамика - наука, изучающая процессы самого планетарного масштаба в результате эволюции Земли. Она изучает связь процессов в ядре, мантии и земной коре. Тектоника - раздел геологии, изучающий движение Земной коры. Историческая геология - отрасль геологии, изучающая данные о последовательности важнейших событий в истории Земли. Все геологические науки в той или иной степени имеют исторический характер, рассматривают существующие образования в историческом аспекте и занимаются в первую очередь выяснением истории формирования современных структур. История Земли делится на два крупнейших этапа - эона, по появлению организмов с твёрдыми частями, оставляющих следы в осадочных породах и позволяющих по данным палеонтологии провести определение относительного геологического возраста. С появлением ископаемых на Земле начался фанерозой - время открытой жизни, а до этого был криптозой или докембрий - время скрытой жизни. Геология докембрия выделяется в особую дисциплину, так как занимается изучением специфических, часто сильно и многократно метаморфизованных комплексов и имеет особые методы исследования. Палеонтология изучает древние формы жизни и занимается описанием ископаемых остатков, а также следов жизнедеятельности организмов. Стратиграфия - наука об определении относительного геологического возраста осадочных горных пород, расчленении толщ пород и корреляции различных геологических образований. Одним из основных источников данных для стратиграфии является палеонтологические определения. Геохронология - раздел геологии, определяющий возраст пород и минералов. 2. МЕСТО ИНЖЕНЕРНОЙ ГЕОЛОГИИ И СВЯЗИ С ДРУГИМИ ПРЕДМЕТАМИ. В своем развитии геология опиралась и опирается на различные естественные науки, а по мере накопления фактических материалов сама явилась родоначальницей некоторых естественных наук, которые сейчас уже не причисляются к наукам геологическим. Так, в вопросах строения и изменения вещества, изучения его свойств и законов движения геология тесно связана с физикой и химией и широко использует основные методы этих наук. Ярким выражением этой связи является возникновение геофизики и геохимии. Геофизика объединяет комплекс наук, рассматривающих физические свойства Земли и происходящие на ней физические процессы. Геохимия изучает химический состав Земли и законы распространения, распределения, сочетания и миграции химических элементов в земной коре. Без применения методики и выводов этих наук современная геология не может обойтись, но и их развитие оказалось возможным лишь на прочной геологической основе. Не менее тесная связь объединяет геологию с такими науками, как геодезия, которая изучает размеры и форму Земли, или физическая география, охватывающая обширный комплекс природных условий, определяющих географическую среду (рельеф, климат, почвы и др.). В вопросах происхождения и развития жизни на Земле геология тесно связана с биологическими науками, а для выяснения проблемы происхождения Земли, ее соотношения с другими небесными телами и положения во Вселенной она не может обойтись без выводов астрономии и достижений космонавтики. Следовательно, вся огромная область естествознания тесно связана с геологией. Это особенно остро ощущается в наше время, когда единство окружающей нас природы, взаимосвязь всех природных процессов и явлений становятся все более очевидными. Вместе с тем специализация отдельных областей естествознания растет с каждым годом, и человек не в состоянии охватить в деталях все достижения и методы различных областей науки, которые непрерывно накапливаются в процессе научного творчества и выдвигаются практикой. Это полностью приложимо и к геологии. Геология, с одной стороны, единая наука о Земле, с другой - это ряд наук, взаимно переплетающихся и тесно связанных между собой, изучающих разные стороны и результаты процесса развития и становления Земли, но преследующих разные цели и пользующихся разными методами. В настоящее время среди отраслей геологии обычно выделяют научные дисциплины, преимущественно изучающие: 1) вещественный состав земной коры; 2) геологические процессы; 3) проявления органической жизни и историю ее развития на Земле по остаткам вымерших организмов и следам их жизнедеятельности; 4) историческую последовательность геологических процессов. Исторически выделились в особую группу геологические науки, занимающиеся изучением практических вопросов, хотя по содержанию они тесно связаны с «теоретической геологией», а последняя в свою очередь занимается решением важнейших практических задач. Особую группу геологических дисциплин составляют методические и геолого-экономические науки, изучающие приемы исследования, применяемые в различных отраслях геологии, а также способы наиболее эффективного и экономического решения при помощи геологии различных запросов народного хозяйства, связанных с поисками, добычей и использованием горнорудного сырья и со строительством различных сооружений. Наконец, в самое последнее время выделилась как самостоятельная отрасль «морская геология» -наука, изучающая состав, строение, полезные ископаемые и историю формирования дна морей и океанов, пользующаяся специфическими методами исследований в условиях, резко отличающихся от субаэральных. К числу геологических дисциплин, изучающих преимущественно вещественный состав земной коры, относятся: минералогия, кристаллография, петрография, петрология и литология. Минералогия - наука о минералах (природных химических соединениях), изучающая во взаимной связи их состав и форму, физические свойства, условия образования и изменения. Изучением кристаллической структуры минералов, физических свойств кристаллического вещества, взаимодействия между кристаллами и вмещающей их средой, а также процессов, протекающих в кристаллической среде, занимается кристаллография - наука, граничащая с геологией и физикой. Петрография, петрология и литология - науки о горных породах, рассматривающие с различных точек зрения их строение и состав, закономерности образования, формы залегания и распространение. Комплекс наук, изучающих геологические процессы, объединяет динамическая геология, рассматривающая процессы, вызывающие изменение земной коры, формирующие рельеф земной поверхности и обусловливающие развитие Земли в целом. Большое разнообразие объектов исследования привело к выделению из динамической геологии таких самостоятельных наук, как вулканология, сейсмология, геотектоника. Вулканология изучает процессы вулканических извержений, строение, развитие и причины образования вулканов и состав продуктов, ими выбрасываемых. Сейсмология - наука о геологических условиях возникновения и проявления землетрясений. Геотектоника (тектоника) - наука, изучающая движения и деформации земной коры и особенности ее строения, возникающие в результате этих движений и деформаций. Раздел геотектоники, рассматривающий характер и закономерности размещения и сочетания различных горных пород в земной коре, определяющие ее структуру, называют структурной геологией. Она часто рассматривается как самостоятельная геологическая дисциплина. Науки, изучающие внешние (экзогенные) геологические процессы, происходящие в поверхностных частях земной коры в результате взаимодействия с атмосферой, гидросферой и биосферой, имеют прямое отношение к решению вопросов, воздействующих на общественную жизнь и, следовательно, определяющих географическую среду. Поэтому их относят к физической географии, хотя они и связаны неразрывно с динамической геологией. К числу таких наук принадлежат: 1) геоморфология - наука об образовании и развитии форм рельефа; 2) гидрология суши, исследующая водные пространства (реки, озера, болота, грунтовые воды, снежный покров, ледники и др.) на Земле, т. е. огромный круг вопросов, затрагиваемых также гляциологией - наукой о ледниках и лимнологией - наукой об озерах; 3) климатология и др. К наукам, изучающим развитие живой природы на протяжении геологического времени, относится палеонтология - наука столь же биологическая, как и геологическая. Появление и развитие этой науки тесно связано с геологией, и ее значение для развития геологии огромно. Палеонтология на основе изучения остатков вымерших животных и растений устанавливает относительный возраст горных пород и делает возможным сопоставление разнородных толщ осадочных образований, возникших одновременно. Геологическое летоисчисление и периодизация геологической истории основаны на данных этой науки. Она имеет также большое значение для выяснения физико-географических условий прошлых геологических эпох. Историческая последовательность геологических процессов изучается исторической геологией. Это - геологическая летопись, воспроизводящая всю сложную и многообразную историю развития земной поверхности, проявлений горообразования, вулканизма, наступлений и отступаний моря, изменения физико-географических условий и т. д. Один из основных разделов исторической геологии - стратиграфия - рассматривает последовательность напластования слоистых толщ осадочных горных пород и устанавливает их возраст по данным палеонтологии, а в последнее время - и геофизики. Другие ее разделы - учение о фациях и палеогеография - направлены к выявлению физико-географических условий далекого прошлого и воссозданию характера земной поверхности в разные геологические периоды. К важнейшим из геологических наук, занимающихся изучением практических вопросов, относятся: учение о полезных ископаемых, гидрогеология, инженерная геология. Учение о полезных ископаемых - древнейшая отрасль геологических знаний, которую справедливо считают родоначальницей современной геологии. Она изучает все природные минеральные образования, которые могут или быть непосредственно использованы людьми, или служить объектом для извлечения металлов, минералов и химических элементов, необходимых в народном хозяйстве. Разнообразие полезных ископаемых и огромное, но далеко не равноценное значение их привели к обособлению многих разделов рассматриваемой науки в самостоятельные дисциплины, как, например, учение о рудных и учение о нерудных месторождениях. Впоследствии выделились геология угля, геология нефти, геология радиоактивных элементов и т. д. Наконец, новым важным разделом науки о полезных ископаемых является металлогения, 3. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ЗЕМЛЕ. ГЕОСФЕРЫ И ПРОЦЕССЫ ИХ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ. Внутреннее строение Земли всегда интересовало человечество служило предметом исследований многих ученых от древнейших времен до наших дней. Несмотря на это, достоверных данных о внутреннем строении Земли имеется еще весьма мало. Изучение и точное знание строения Земли имеет важное научное и практическое значение. Тело Земли имеет концентрическое строение и состоит из ядра и ряда оболочек, плотность которых скачкообразно увеличивается от поверхности Земли к ее центру. Концентрические оболочки, слагающие Землю, получили название геосфер. Наружной геосферой Земли является атмосфера, представляющая собой воздушную оболочку, мощность которой примерно равна 20 000 км. Атмосферу, учитывая меняющийся ее состав, разделяют на три оболочки: тропосферу, стратосферу и ионосферу. Тропосфера - приземный слой атмосферы, мощность которого в средних широтах 10-12 км. В тропосфере содержится почти 9/10 всей массы газов, составляющих атмосферу, и почти весь водяной пар. С увеличением высоты (удалением от поверхности Земли) происходит резкое понижение температуры. На высоте 10-12 км в среднем температура равна минус 55° С. В этом слое происходит образование облаков и сосредотачиваются тепловые движения воздуха, включая также все геологические процессы, протекающие над земной поверхностью (например, перенос веществ при извержениях вулканов, эоловые и другие процессы). Стратосфера - следующий за тропосферой слой, достигающий 80-90 км высоты. Благодаря присутствию озона в стратосфере обнаруживается повышение температуры до плюс 50 °С в слоях на высоте 30-55 км. На высоте 80-90 км температура снова понижается до минус 60-90° С. Ионосфера - самая верхняя и наиболее удаленная от поверхности Земли часть атмосферы. На высоте 20 тыс. км она постепенно переходит в межпланетное пространство. Приборами, установленными на искусственных спутниках Земли, выявлено, что плотность верхних слоев атмосферы в 5 - 10 раз выше, чем это предполагалось ранее. Спутниками было зафиксировано повышение температуры в слое ионосферы па высоте 225 км. Гидросфера - представляет собой водную оболочку Земли. Она включает все природные воды морей и океанов, рек, озер, а также материковые льды Арктики и Антарктиды. С водами гидросферы тесно связаны и подземные воды. В отличие от других геосфер гидросфера не образует сплошной оболочки Земли. Она покрывает 70,8% земной поверхности и образует Мировой океан. Средняя глубина гидросферы 3,75 км, наибольшая глубина достигает 11,5 км (Марианская впадина). Наружная твердая геосфера Земли называется литосферой, часто объединяемой с термином земная кора. Твердая оболочка Земли различными методами исследована на глубину 15-20 км. Непосредственному же изучению при помощи буровых скважин подверглась толща лишь до глубины 8 км. Третья часть поверхности земной коры приходится на выступы литосферы, образующие материки. Наиболее высокой точкой материков является гора Эверест в Гималаях, высота которой достигает 8,88 км. Средняя же высота материковых выступов - всего около 0,7 км над уровнем моря. Часто высокие горы располагаются вблизи глубоких океанических впадин. Литосфера состоит из разнообразных пород и минералов, т. е. определенных химических соединений или, реже, самородных химических элементов, отличающихся однородностью состава и физических свойств. Химический состав литосферы до глубины 16 км характеризуется преобладанием следующих элементов (по А. П. Виноградову, в % по массе): кислород 46,8 натрий 2,6 кремний 27,3 калий 2,6 алюминий 8,7 титан 0,6 железо 5,1 водород 0,15 кальций 3,6 фосфор 0,08 магний 2,1 углерод 0,1 Остальные многочисленные химические элементы в сумме составляют около 0,5% состава земной коры. Таким образом, в составе литосферы преобладают кислород, кремний, алюминий, железо и кальций, образующие разнообразные горные породы. Наблюдения в глубоких скважинах, шахтах и тоннелях показали, что по мере углубления в толщу Земли температура повышается в среднем через каждые 33 м на 1° С. Расстояние в глубь Земли, при котором температура повышается от пояса постоянных температур на 1° С, принято называть геотермической ступенью. Геотермическая ступень в различных местах земного шара отклоняется от среднего значения и в отдельных районах достигает 100 м и более. Между атмосферой, гидросферой и литосферой существует постоянное взаимодействие, в результате которого происходят существенные изменения в составе и строении наружной оболочки земной коры. В литосфере под верхним слоем ее, сложенном толщей осадочных пород/в нисходящем порядке выделяют гранитную и базальтовую оболочки. Гранитная оболочка наибольшей мощности (до 50 км) достигает под современными горными хребтами (например, Памира, Альп и др.). Под океаническими впадинами (дно Атлантического и Индийского океанов) эта оболочка местами совершенно отсутствует или имеет малую толщину. Гранитная оболочка имеет плотность 2,6-2,7 г/см3 и сложена породами гранитного состава. Базальтовая оболочка располагается непосредственно под гранитной. Мощность ее достигает 30 км под материковыми равнинами (платформами). Плотность базальтовой оболочки 2,8-2,9 г/см 3, поскольку она сложена основными породами (базальты и др.), бедными кремнекислотой. Вследствие преобладания в гранитной и базальтовой оболочках кремния и алюминия их объединяют в геосферу, называемую сиалической, или с и а л ь (от слова silicium, что означает кремний). Общая мощность литосферы, включая и сиалическую оболочку, в среднем составляет 50-70 км. Под литосферой залегает перидотитовая оболочка, состоящая из пород еще более основных (т. е. с меньшим содержанием кремнекислоты), чем в базальтовой оболочке. Плотность пород этой геосферы, именуемой также симатической оболочкой, в верхней части равна 3,2-3,4 г/см3, в нижних слоях 4,0- 4,5 г/см3. Перидотитовая оболочка распространена до глубины 1200 км и охватывает земной шар сплошь, без перерывов. Ниже располагается промежуточная оболочка до глубины 2900 км. Плотность ее 5,3-6,5 г/см3. Академик А. Е. Ферсман называл эту зону рудной геосферой, считая, что в ней в большом количестве содержатся чистые металлы, такие, как железо и никель. Внутренняя часть земли, или центральное ядро, начинается с глубины 2900 км и доходит до центра Земли, т. е. до глубины 6370 км. Таким образом, радиус центрального ядра составляет 3470 км, а его плотность 9,0-10,0 и 11,0 г/см3 в самом центре. Предполагают, что ядро Земли имеет силикатный состав, и в его составе содержится железа не больше, чем в других внутренних геосферах (оболочках). Большая плотность ядра объясняется тем, что вещество здесь, находясь под весьма высоким давлением, приобрело плотность металлов. По современным представлениям, температура в верхней части центрального ядра Земли не превышает 2,0-2,5 тыс. градусов. Большое давление в сочетании с высокой температурой в ядре Земли обусловливает особое упруго-вязкое состояние слагающего его вещества, которое по физическим свойствам приближается к жидкости. 4. ПОНЯТИЯ О МИНЕРАЛАХ. Горные породы, которые находятся на поверхности или вблизи нее, дают геологам основные сведения, необходимые для изучения геологического прошлого. Горные породы состоят из минералов или обломков более древних пород, в свою очередь также слагающихся минералами. Общим для минералов является их кристаллическая сущность. I. Основной закон кристаллографии. Рождение кристаллографии как науки связывают с именем Николая Стенона, который в 1669 году сформулировал закон постоянства углов: ╚Кристаллы различной формы одного и того же вещества (минерала) имеют неизменные углы между соответствующими гранями╩. Поскольку независимо друг от друга еще двое ученых М. В. Ломоносов (1740) и французский минералог Жан - Б. Роме де Лиль открыли этот закон, то следует называть его законом Стенона - Ломоносова - Роме де Лиля. 2. Свойства природных кристаллических веществ. Одно из основных свойств кристалла - однородность. Однородным должно считаться тело, в котором на конечных расстояниях от любой его точки найдутся другие, эквивалентные ей не только в физическом отношении, но и геометрическом; т. е. находятся в таком же окружении, как и исходные, поскольку размещением материальных частиц в кристаллическом пространстве ╚управляет╩ пространственная решетка, можно считать, что грань кристалла - это материализованная плоская узловая решетка, а ребро - материализованный узловой ряд. Как правило, хорошо развитые грани кристалла определяются узловыми сетками с наибольшей густотой расположения узлов. Точка, в которой сходятся три и более граней, называется вершиной кристалла. Анизотропность - это способность кристалла проявлять различные свойства в разных направлениях. Поскольку различные направления в кристаллической структуре вещества, построенного по закону трехмерной периодичности, могут и иметь неодинаковые расстояния между атомами (узлами), а следовательно, и разные по силе химические связи, то и свойства по таким направлениям могут отличаться, а сами кристаллы будут анизотропны относительно этих свойств. Если свойство не изменяется в зависимости от направления, то вещество изотропно. Способность самоограняться, т. е. при определенных условиях принимать естественную многогранную форму. В этом также проявляется его правильное внутреннее строение. Именно это свойство отличает кристаллическое вещество от аморфного. Иллюстрацией этому служит пример. Два выточенных из кварца и стекла шарика опускают в раствор кремнезема. В результате шарик кварца покроется гранями, а стеклянный останется круглым. Симметрия - наиболее общая закономерность, связанная со строением и свойствами кристаллического вещества. Она является одним из обобщающих фундаментальных понятий физики и естествознания в целом. Е. С. Федоров (1901 г.) дал определение симметрии. ╚Симметрия есть свойство геометрических фигур повторять свои части, или, выражаясь точнее, свойство их в различных положениях приходить в совмещение с первоначальным положением╩. Таким образом, симметричным является такой объект, который может быть совмещен сам с собой определенными преобразованиями: поворотами или (и) отражениями (см рисунок). Такие преобразования называются симметрическими операциями. (Подробнее об этом на лабораторных занятиях). 3. Кристаллогенезис. В природе кристаллы образуются при различных геологических процессах из растворов, расплавов, паров, газов или твердой фазы. Из водных растворов значительная часть минеральных видов обязана своим происхождением кристаллизации: выпадение кристаллов солей в замкнутых водоемах при нормальной температуре и атмосферном давлении; рост кристаллов на стенках трещин и полостей при гидротермальных процессах на больших глубинах в условиях давлений и температур; образование отдельных кристаллов вторичных минералов в зонах окисления рудных месторождений. Кристаллы многих минералов образуются из многокомпонентной огненно - жидкой магмы. При этом, если магматический очаг располагается на большой глубине и остывание магмы идет медленно, то она успевает хорошо раскристаллизоваться и кристаллы вырастают достаточно крупными и хорошо ограненными. Если остывание происходит быстро (например, при вулканических извержениях, излияниях лавы на поверхность Земли), наблюдается практически мгновенная кристаллизация с образованием мельчайших кристалликов минералов и даже стеклоподобного вещества. Кристаллы одних и тех же минералов могут образовываться в природе как из водных растворов, так и из магматического расплава. Например: оливин, кварц, слюды и другие. Из газов и паров образуется незначительное количество минералов. Они имеют, главным образом, минералы вулканического происхождения. Например: сера самородная, нашатырь и др. Всем известны снежинки - результат кристаллизации из водных паров. Кристаллы могут образовываться при перекристаллизации твердых веществ. Путем длительного нагревания (отжига) из мелкокристаллических агрегатов можно получить крупнокристаллические и даже монокристаллы. Например: перекристаллизация известняков - образуется крупнокристаллический агрегат мрамор (под действием высоких температур и давления). 4. Причины и условия образования минералов. Материальные частицы (атомы, молекулы, ионы), слагающие газообразные и жидкие (расплавленные) вещества находятся в непрерывном движении. Время от времени они сталкиваются, образуя зародыши - микроскопические фрагменты будущей структуры. Большей частью эти зародыши распадаются. Однако, если они достигают критической величины, т. е. содержат такое количество частиц, при котором присоединение следующей частицы сделало бы разрастание зародыша энергетически более выгодным, чем его распад, то происходит посткристаллизация. Такая возможность для большинства веществ появляется либо с понижением температуры, в результате чего уменьшаются тепловые колебания, либо с повышением концентрации вещества в растворе или газе, что приводит к увеличению вероятности встречи частиц друг с другом, т. е. к возникновению зародышей. При этом кристаллизация происходит не во всем объеме, а лишь там, где возникнут зародыши. Появлению зародышей способствует присутствие посторонних обломков кристаллов или пылинок, на поверхности которых собираются частицы, облегчая этим начало кристаллизации. Причина кристаллизации газообразного и жидкого вещества заключается в том, что энергетически более выгодно такое состояние, при котором силы, действующие на частицы, окажутся уравновешенными, а это достигается лишь в случае упорядоченного расположения материальных частиц. И, казалось бы, растущий кристалл, стремясь к равновесному состоянию, должен был бы приобретать определенную, единственную для каждого вещества. Физически возможную идеальную равновесную форму, обусловленную лишь составом и структурой. На самом же деле кристаллы одного и того же минерала или соединения встречаются в самых разнообразных формах. Это объясняется тем, что на форму кристалла накладывают отпечаток различные изменяющиеся условия кристаллизации: температура, давление, химизм и динамика кристаллообразующей среды и т. д. 5. Происхождение минералов Происхождение минералов очень интересно. Их образование в ходе кристаллизации обусловлено определенными закономерностями, определяющими три цикла геологических процессов: 1. магматический цикл (от греч. «магма» - месиво), то есть образование минералов из жидких масс глубинного происхождения; 2. седиментационный цикл (осадочный, от лат. «седиментум» - осадок) - образование минералов путем выветривания, переноса, отложения; 3. метаморфический цикл (от греч. «метаморфизис» - превращение, видоизменение) - появление новых минералов в результате преобразования старых, возникших в пер-вых двух циклах. Любые изменения в структуре минералов протекают незаметно, развитие минералов происходит очень медленно. В зависимости от происхождения различают минералы первич­ные и вторичные. К первичным относятся минералы, образовавшиеся впервые в земной коре или на ее поверхности в процессе кристаллизации магмы. К первичным наиболее распространенным минералам относятся кварц, полевой шпат, слюда, из которых состоят гра­нит или сера в кратерах вулканов. Вторичные минералы образовались при обычных условиях из продуктов разрушения первичных минералов вследствие вывет­ривания, при осаждении и кристаллизации солей из водных рас­творов или в результате жизнедеятельности живых организмов. Это - кухонная соль, гипс, сильвин, бурый железняк и другие. Процессов, в результате которых образуются минералы, в при­роде наблюдается много. Различают следующие процессы: магма­тические, гипергенные, или климатические, и метаморфические. Основным процессом является магматический. Он связан с охлаждением, дифференциацией и кристаллизацией расплавлен­ной магмы при различных давлении и температуре. Магма состо­ит преимущественно из таких химических компонентов: Si02, А120з, FeO, CaO, MgO, К2О, содержит она и другие химические соединения, но в меньшем количестве. Минералы при этом образуются преимущественно при темпе­ратуре 1000-1500°С и давлении в несколько тысяч атмосфер. Из минералов магматического происхождения образуются все пер­вичные кристаллические породы. Минералы, происхождение ко­торых связано с магмой и внутренним теплом Земли, называют первичными. К ним относятся полевые шпаты - ортоклаз, альбит, анортит, из ортосиликатов - оливин и другие. Минералы образуются также из газов (газовая фаза магмы). Наиболее распространены из них пегматиты, или жильные мине­ралы, ортоклаз с кварцем, микроклин, апатит, мусковит, биотит и многие другие. Такие минералы называются пнеуматогенными. Из горячей жидкости магмы (жидкая фаза) образуются гидро­термальные минералы - пирит, золото, серебро и много других. Гипергенные процессы происходят на поверхности Земли при обычных условиях под влиянием воды, температуры и других факторов. В результате этого растворяются и перемещаются раз­ные химические соединения, появляются новые (вторичные) ми­нералы, например сильвин, кварц, кальцит, бурый железняк и каолинит. Минералы гипергенного цикла образуются при давлении до 1 атм и температуре ниже 100°С. Качественный состав этих минералов на поверхности Земли в определенной мере зависит от географи­ческих широт. Следует отметить, что преобразование одного и того же минерала при разных условиях может проходить неоди­наково. Например, гидрослюды образуются не только из слюд, но и искусственным путем. Основным материалом для образования минералов гиперген­ного происхождения являются выветрившиеся первичные породы или те, которые уже прошли процесс преобразования. В этом про­цессе принимают участие также живые организмы. Минералы ги­пергенного цикла, образующиеся при действии внешних процес­сов, входят в состав осадочных и почвообразующих пород. Экзогенные процессы минералообразования происходят как на поверхности Земли, так и в коре выветривания. Для образования минералов экзогенного происхождения важное значение имеют процессы физического, химического и биологического выветри­вания. При метаморфическом процессе минералы образуются на боль­ших глубинах от поверхности Земли при изменении физико-хими­ческих условий (температура, давление, концентрация химически активных компонентов). В этих условиях происходит преобразо­вание ранее образованных многих первичных и вторичных мине­ралов. Среди них наиболее распространенными являются гематит, графит, кварц, роговая обманка, тальк и многие другие. 6. ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА МИНЕРАЛОВ 1. Оптические свойства Прозрачность - свойство вещества пропускать свет. В зависимости от степени прозрачности все минералы делят на следующие группы: прозрачные - горный хрусталь, исландский шпат, топаз и др.; полупрозрачные - сфалерит, киноварь и др.; непрозрачные - пирит, магнетит, графит и др. Многие минералы, кажущиеся непрозрачными в крупных кристаллах, просвечивают в тонких осколках или краях зерен. Цвет минералов - важнейший диагностический признак. Во многих случаях обусловлен внутренними свойствами минерала (идиохроматические окраски) и связан с вхождением в его состав элементов-хромофоров (Ре, Сг, Мп, N1, Со и др.). Например, присутствие хрома обусловливает зеленую окраску уваровита и изумруда, присутствие марганца - розовую или сиреневую окраску лепидолита, турмалина или воробьевита. Природа окрашивания других минералов (дымчатый кварц, аметист, морион и др.) кроется в нарушении однородности строения их кристаллических решеток, в возникновении в них различных дефектов. В некоторых случаях окраска минерала может быть вызвана присутствием тончайших рассеянных механических примесей (аллохроматические окраски) - яшмы, агаты, авантюрин и др. Для обозначения окраски в минералогии распространен метод сравнения с окраской хорошо известных предметов или веществ, что отражается в названиях цветов: яблочно-зеленый, лазурно-синий, шоколадно-коричневый и т. п. Эталонами можно считать названия цветов следующих минералов: фиолетовый - аметист, синий - азурит, зеленый - малахит, желтый - аурипигмент, красный - киноварь, бурый - лимонит» оло-вянно-белый - арсенопирит, свинцово-серый - молибденит, железо-черный - магнетит, латунно-желтый - халькопирит, металлически-золотистый - золото. Цвет черты - цвет тонкого порошка минерала. Черту минерала можно получить при проведении испытуемым минералом по матовой неглазурованной поверхности фарфоровой пластинки (бисквита) или осколку такой же поверхности фарфоровой химической посуды. Это - признак более постоянный по сравнению с окраской. В ряде случаев цвет черты совпадает с цветом самого минерала, но иногда наблюдается резкое различие: так, стально-серый гематит оставляет вишнево-красную черту, латунно-желтый пирит - черную и т. д. Блеск зависит от показателя преломления минерала, т. е. величины, характеризующей разницу в скорости света при переходе его из воздушной в кристаллическую среду. Практически установлено, что минералы с показателем преломления 1,3-1,9 имеют стеклянный блеск (кварц, флюорит, кальцит, корунд, гранат и др.), с показателем 1,9-2,6 - алмазный блеск (циркон, касситерит, сфалерит, алмаз, рутил и др). Полиметаллический блеск отвечает минералам с показателем преломления 2,6-3,0 (куприт, киноварь, гематит) и металлический - выше 3 (молибденит, антимонит, пирит, галенит, арсенопирит и др.). Блеск минерала зависит и от характера поверхности. Так, у минералов с параллельно-волокнистым строением наблюдается типичный шелковистый блеск (асбест), полупрозрачные «слоистые» и пластинчатые минералы часто имеют перламутровый отлив (кальцит, альбит), непрозрачные или просвечивающие минералы, аморфные или характеризующиеся нарушенной структурой кристаллической решетки (метамиктные минералы) отличаются смолистым блеском (пирохлор, настуран и др.). 2. Механические свойства Спайность - свойство кристаллов раскалываться в определенных кристаллографических направлениях, обусловленное строением их кристаллических решеток. Так, кристаллы кальцита независимо от их внешней формы раскалываются всегда по спайности на ромбоэдры, а кубические кристаллы флюорита - на октаэдры. Степень совершенства спайности различается в соответствии со следующей принятой шкалой: Спайность весьма совершенная - кристалл легко расщепляется на тонкие листочки (слюда, хлорит, молибденит и др.). Спайность совершенная - при ударе молотком получаются выколки по спайности; получить излом по другим направлениям трудно (кальцит, галенит, флюорит). Спайность средняя - излом можно получить по всем направлениям, но на обломках минерала наряду с неровным изломом отчетливо наблюдаются и гладкие блестящие плоскости спайности (пироксены, скаполит). Спайность несовершенная или отсутствует. Зерна подобных минералов ограничены неправильными поверхностями, за исключением граней их кристаллов. Нередко разно ориентированные плоскости спайности в одном и том же минерале различаются по степени совершенства. Так, у гипса имеется три направления спайности: по одному - спайность весьма совершенная, по другому - средняя и по третьему - несовершенная. Трещины отдельности, в отличие от спайности, являются более грубыми и не вполне плоскими; чаще всего ориентированы поперек удлинения минералов. Излом. У минералов с несовершенной спайностью существенную роль в диагностике играет излом - раковистый (кварц, пирохлор), занозистый (у самородных металлов), мелкорако-. вистый (пирит, халькопирит, борнит), неровный и др. Твердость, или степень сопротивления минерала внешнему механическому воздействию. Наиболее простой способ ее определения - царапание одного минерала другим. Для оценки относительной твердости принята шкала Мооса, представленная 10 минералами, из которых каждый последующий царапает все предыдущие. За эталоны твердости приняты.следующие минералы: тальк -1, гипс - 2, кальцит - 3, флюорит - 4, апатит - 5, ортоклаз - 6, кварц - 7, топаз - 8, корунд - 9, алмаз - 10. При диагностике весьма удобно также употреблять для царапания такие предметы, как медная (тв. 3-3,5) и стальная (5,5-6) игла, нож (5,5-6), стекло (~5); мягкие минералы можно пробовать царапать ногтем (тв. 2,5). Хрупкость, ковкость, упругость. Под хрупкостью в минералогической практике подразумевается свойство минерала крошиться при проведении черты ножом или иглой. Противоположное свойство - гладкий блестящий след от иглы (ножа) - свидетельствует о свойстве минерала деформироваться пластически. Ковкие минералы расплющиваются под ударом молотка в тонкую пластинку, упругие способны восстанавливать форму после снятия нагрузки (слюды, асбест). 3. Прочие свойства Удельный вес может быть точно замерен в лабораторных условиях различными методами; приблизительное суждение об удельном весе минерала можно получить путем сопоставления его с распространенными минералами, удельный вес которых принимается за эталон. Все минералы можно разделить по удельному весу на три группы: легкие - с уд. весом меньше 3 (галит, гипс, кварц и др.); средние - с уд. весом порядка 3-5 (апатит, корунд, сфалерит, пирит и др.); тяжелые - с уд. весом больше 5 (киноварь, галенит, золото, касситерит, серебро и др.). Магнитность. Некоторые минералы характеризуются ярко выраженными ферромагнитными свойствами , т. е. притягивают к себе мелкие железные предметы - опилки, булавки (магнетит, никелистое железо). Менее магнитные минералы {парамагнитные) притягиваются магнитом (пирротин) или электромагнитом; наконец, имеются минералы, которые отталкиваются магнитом,- диамагнитные (самородный висмут). Испытание на магнитность производится с помощью свободно вращающейся магнитной стрелки, к концам которой подносится испытуемый образец. Так как число минералов, обладающих отчетливыми магнитными свойствами, невелико, то этот признак имеет важное диагностическое значение для некоторых минералов (например, магнетита). Радиоактивность. Способностью к самопроизвольному альфа, бета- и гамма излучению характеризуются все минералы, содержащие в своем составе радиоактивные элементы - уран или торий. В породе радиоактивные минералы часто бывают окружены красными или бурыми каемками, и от зерен таких минералов, включенных в кварц, полевой шпат и др., расходятся радиальные трещинки. Радиоактивное излучение действует на фотобумагу. Другие свойства. Для диагностики в полевых условиях имеют значение растворимость минералов в воде (хлориды) или кислотах и щелочах, частные химические реакции на отдельные элементы (Реакция с HCl важна для диагностики карбонатов, с молибденово-кислым аммонием - для фосфатов, с KOH - для талька и пирофиллита и т. д. (см. рубрику «Диагностика» в описаниях конкретных минералов), окрашивание пламени (например, минералы, содержащие стронций, окрашивают пламя в красный цвет, натрий - в желтый). Некоторые минералы при ударе или разломе издают запах (так, арсенопирит и самородный мышьяк испускают характерный чесночный запах) и т. д. Отдельные минералы определяются на ощупь (например, тальк на ощупь жирный). Поваренная соль и другие солевые минералы легко узнаются на вкус.

Инструкция

Истоки геологии относятся еще к глубокой древности и связаны с самыми первыми сведениями о породах, рудах и минералах. Термин «геология» был введен норвежским ученым М.П. Эшольтом в 1657 году, а в самостоятельную отрасль естествознания она выделилась в конце ХVIII века. Рубеж ХIХ-ХХ столетий ознаменовался качественным скачком в развитии геологии – превращении ее в комплекс наук в связи с введением физико-химических и математических методов исследования.

Современная геология включает множество составляющих ее дисциплин, раскрывающих тайны Земли в разных областях. Вулканология, кристаллография, минералогия, тектоника, петрография – вот далеко не полный перечень самостоятельных отраслей геологической науки. А еще геология тесно связана с направлениями, имеющими прикладное значение: геофизика, тектонофизика, геохимия и т.д.

Геологию часто называют наукой о «мертвой» природе, в отличие от . Конечно, изменения, происходящие с оболочкой Земли, не столь явные и занимают по времени столетия и тысячелетия. Именно геология рассказывает о том, как формировалась наша планета и какие процессы происходили на ней в течение многих лет ее существования. О современном лике Земли, созданном геологическими «деятелями» - ветром, холодом, землетрясениями, извержениями вулканов - подробно рассказывает наука геология.

Практическое значение геологии для человеческого общества трудно переоценить. Она занимается исследованием земных недр, позволяя извлекать из них , без которых существование человека было бы невозможным. Человечество проделало огромный путь эволюции – из «каменного» периода в век высоких технологий. И каждый его шаг сопровождался новыми открытиями в области геологии, приносившими ощутимую пользу для развития общества.

Геологию также можно назвать исторической наукой, потому что с ее помощью можно проследить за изменениями состава , минералов. Изучая останки живых существ, населявших планету тысячи лет назад, геология дает ответы на вопросы о том, когда эти виды населяли Землю и почему вымерли. По окаменелостей можно судить о последовательности событий, происходивших на планете. Путь развития органической жизни в течение миллионов лет запечатлен в слоях Земли, которые изучает наука геология.

Видео по теме

Обратите внимание

Что такое геология. Геология (от гео и логия) - комплекс наук о земной коре и более глубоких сферах Земли; в узком смысле слова - наука о составе, строении, движениях и истории развития земной коры и размещении в ней полезных ископаемых.

Полезный совет

В этой статье пойдет речь о том, что такое геология. Раскрывается вопрос, о чем эта наука, что она изучает и каковы ее цели и задачи. Мы расскажем об основах и методах геологии. У абсолютно каждого из этих направлений имеются свои методы, а также принципы исследования. Историческая геология изучает последовательность геологических процессов, которые происходили в прошлом.

Связанная статья

Источники:

• геология что такое

В сознании большинства людей геолог – это бородатый человек с молотком и рюкзаком, который занимается исключительно поиском полезных ископаемых в полном отсутствии связи с цивилизацией. На самом же деле геология – очень сложная и многогранная наука.

Чем занимаются геологи?

Геология состава земной коры, ее строения, а также истории ее формирования. Выделяется три основных направления геологии: динамическая, историческая и описательная. Динамическая исследует изменения земной коры в результате различных процессов, таких как эрозия, разрушение, землетрясения, вулканическая активность. Геологи-историки сосредоточены на том, чтобы представить себе те процессы и изменения, которые происходили с планетой в прошлом. Больше всего привычному образу геолога соответствуют специалисты описательной геологии, так как именно эта отрасль науки занимается изучением состава земной коры, содержания в ней тех или иных ископаемых, или пород.

Геология стала востребованной наукой в эпоху научно-технической революции, когда человечеству потребовалось множество новых ресурсов и энергии.

Исследования недр для описательной геологии включают в себя не только экспедиции со сбором образцов или разведывательное бурение, но и анализ данных, составление геологических карт, оценку перспективности разработки, построение компьютерных моделей. Работа «в поле», то есть непосредственные изыскания на местности, занимают лишь несколько месяцев сезона, а остальное время геолог проводит . Естественно, основным объектом поиска являются полезные ископаемые.

Именно геология занимается, в частности, выяснением точного возраста планеты Земля. Благодаря развитию научных методов, известно, что планете около 4,5 миллиарда лет.

Задачи прикладной геологии

Специалисты геологии полезных ископаемых традиционно делятся на две основные группы: те, кто ищет рудные месторождения, и те, кто нерудные полезные ископаемые. Такое деление обусловлено тем, что принципы и закономерности формирования для и нерудных ископаемых различны, поэтому геологи, как правило, специализируются на чем-то одном. К полезным рудным относится большинство металлов, например, железо, никель, золото, а также некоторые виды минералов. Нерудные ископаемые включают в себя горючие материалы (нефть, газ, каменный ), различные строительные материалы (глина, мрамор, щебень), химические ингредиенты и, наконец, драгоценные и полудрагоценные камни, такие как алмазы, рубины, изумруды, яшма, сердолик и многие другие.

Работа геолога заключается в том, чтобы на основании аналитических данных спрогнозировать залегание в том или ином районе полезных ископаемых, провести исследование в экспедиции с целью подтвердить или опровергнуть свои предположения, а затем, опираясь на полученные сведения, сделать заключение о перспективности промышленной разработки месторождения. При этом геолог исходит из предполагаемого количества ископаемых, их процентного содержания в земной коре, коммерческой оправданности добычи. Поэтому геолог должен быть не только физически выносливым, но и иметь способность к аналитическому мышлению, знать основы экономики, геодезии, постоянно совершенствовать свои знания и навыки.

Видео по теме

Геоэкология – научное направление, охватывающее области изучения экологии и географии. Предмет и задачи этой науки точно не определены, в ее рамках исследуют множество различных проблем, связанных с взаимодействием природы и общества, с влиянием человека на ландшафты и другие географические оболочки.

История геоэкологии

Геоэкология выделилась в отдельную науку около ста лет назад, когда немецкий географ Карл Тролль описал область изучения ландшафтной экологии. С его точки зрения, эта должна объединять и экологические принципы в исследовании экосистем.

Геоэкология развивалась медленно, в Советском Союзе этот термин впервые был озвучен в 70-х годах. К началу XXI века обе смежные области – и – стали достаточно точными для предсказания, как будет меняться природа и различные оболочки Земли в зависимости от человеческого влияния. Более того, ученые уже могут способы решения проблем, связанных с отрицательным воздействием техногенной деятельности на природу. Поэтому геоэкология в новом тысячелетии стала развиваться быстрыми темпами, сфера ее деятельности расширилась.

Геоэкология

Несмотря на то что эта становится все более востребованной, с научной точки зрения она описана недостаточно. Исследователи более или менее сходятся во мнении по поводу задач геоэкологии, но четкого предмета исследования этой науки они не дают. Одно из наиболее распространенных предположений о предмете звучит так: это процессы, происходящие в среде и в различных оболочках Земли – гидросфере, атмосфере и других, которые возникают в результате антропогенного вмешательства и влекут за собой определенные последствия.

В изучении геоэкологии есть очень важный фактор – необходимо учитывать как пространственные, так и временные отношения в исследованиях. Иными словами, для геоэкологов имеет значение как влияние человека на природу в различных географических условиях, так и изменения этих последствий во времени.

Геоэкологи исследуют источники, которые воздействуют на биосферу, изучают их интенсивность и выявляют пространственное и временное распределение их действия. Они создают специальные информационные системы, с помощью которых можно обеспечить постоянный контроль над природной средой. Наряду с экологами они рассматривают уровни загрязнения в различных областях: в Мировом океане, в литосфере, во внутренних водах. Они стараются обнаружить влияние человека на формирование экосистем и их функционирование.

Геоэкология занимается не только существующей сейчас ситуацией, но и прогнозирует, и моделирует возможные последствия происходящих процессов. Это позволяет предупредить нежелательные изменения, а не бороться с их последствиями.

Геология – это наука, которая изучает состав, строение и закономерности Земли, а также других планет и их спутников, входящих в Солнечную систему.

Геологические области

На сегодняшний день существуют, как минимум, три области геологии: историческая, описательная и динамическая. У абсолютно каждого из этих направлений имеются свои методы, а также принципы исследования. Историческая геология изучает последовательность геологических процессов, которые происходили в прошлом. Описательная геология изучает размещение и состав геологических объектов, а также их размер и форму, залегание и описание разнообразных минеральных и горных отложений или пород. Динамическая геология изучает развитие геологических процессов: разрушение горных пород движение земной коры, а также землетрясения и внутренние извержения вулканов. В этих понятиях и заключаются основы геологии

Геологические разделы

Геологические науки ведут свою деятельность во всех трех областях геологии и, следовательно, точного разделения на группы нет. Однако новые науки появляются при симбиозе геологии с другими областями познания. Во многих источниках имеется следующая классификация:

1. Науки о земной коре (минералогия, геокриология, петрография, структурная геология, кристаллография).
2. Науки о геологических процессах, происходящих сегодня (тектоника, вулканология, сейсмология, геокриология, петрология).
3. Науки о историческом происхождении и развитии геологических процессов (историческая геология, палеонтология, стратиграфия).
4. Прикладные науки (геология полезных ископаемых, гидрогеология, инженерная геология)
5. Симбиоз геологии с другими науками (геохимия, геофизика, геодинамика, геохронология, литология).

Принципы и задачи геологии

Геология – это историческая наука, поэтому наиболее важными ее задачами является определение происходящих геологических событий. Также к задачам геологии можно отнести:

1. Более рациональное использование природных недр, а также их охрана
2. Нахождение новых месторождений полезных ископаемых, а также разработка новых методов и способов их добычи
3. Изучение происхождения подземных вод
4. Другие геологические задачи, которые связаны с изучением условий строительства разнообразных зданий и сооружений.

Методы геологии

Для выполнения всех этих задач разработан простейший ряд очевидных методов геологии:

• нтрузивный метод представлен связью интрузивных пород и вмещающих их толщ. Нахождение таких связей указывает на то, что сами интрузии появились гораздо раньше, чем вмещающие их толщи.
• Секущий метод также позволяет определить относительный возраст. Если какой-либо разлом разрывает горную породу, то явно он появился позже, чем сами горные породы.
• Ксенолиты и обломки могут попадать в породы из-за разрушения своего первоначального источника. Следовательно, они образовались намного раньше, чем вмещающие их породы и могут быть использованы специалистами для определения геологического возраста.
• Метод первичной горизонтальности полагает, что при своем образовании морские осадки залегают горизонтально.
• Метод суперпозиции утверждает, что породы, которые находятся в ненарушенном залегании, следуют по порядку или по степени их образования. Например, те породы, которые залегают выше моложе, а те породы, которые залегают ниже, соответственно более древние.
• Метод финальной сукцессии полагает, что по всему океану распространены абсолютно одинаковые организмы. Следовательно, палеонтологи, определив некоторые остатки ископаемых в породе, при этом одновременно могут найти другие породы, которые также образовались с этими породами.

Теперь Вы знаете ответ на вопрос о том, что такое геология. Рад был помочь.