книги / Общая геология

Предмет геологии и ее подразделение И

Стратиграфия и тектоника тесно связаны между собой. Нельзя изучать стратиграфию какого-либо района без учета особенно­ стей его тектоники. В то же время нельзя изучать тектонику какой-либо области без учета ее стратиграфии.

Изучением особенностей геологического строения земной коры в целом или крупных ее регионов занимается г е о т е к т о н и к а .

Различные формы рельефа земной поверхности в связи с осо­ бенностями строения и характера пород, слагающих соответ­ ствующий участок земной коры, изучает г е о м о р ф о л о- г и я.

Стратиграфия и тектоника того или другого района устана­ вливаются при помощи геологической съемки различными мето­ дами, изучаемыми в курсе, получившем наименование п о л е ­

во й г е о л о г и и .

Втечение последних примерно 20 лет все шире и шире для геологической съемки стали применять а э р о ф о т о с ъ е м к у .

На фотоснимках, производимых с самолета на различных высотах, отображаются особенности тектоники исследуемого рай­ она. Благодаря применению аэрофотосъемок в сочетании с дру­ гими методами геологических исследований дело изучения геоло­ гического строения различных районов очень сильно продвину­ лось вперед.

на глубине определяют физические свойства (электрические, упругие, магнитные и др.) пород, слагающих тот или другой район.

В результате изучения стратиграфии и тектоники земной коры» горных пород с вмещающими их органическими остатками и современных геологических процессов устанавливается исто­ рия развития земной коры, являющаяся объектом изучения такой

ходимо коснуться ряда вопросов из других наук о Земле. Здесь необходимо знать положение Земли в мировом пространстве, основные законы движения Земли, ее происхождение и т. д.

Современные геологические процессы нельзя понять надле­ жащим образом, не зная некоторых вопросов (например, вели­

Всоответствии с этим общая геология разбивается на две части.

Впервой даются основные сведения из физической географии.

12 Введение

Эта часть получила наименование ф и з и о г р а ф и ч е с к о й

тическое значение. Она является теоретической основой для поисков П разведок месторождений полезных ископаемых. Все полезные ископаемые (угли, минеральные соли, вода, нефть, газы и т. д.) являются горными породами или минералами. Уста­ новлено, что каждая горная порода или минеральное вещество образуется не случайно, а закономерно, при наличии определен­ ных, благоприятных для их образования условии.

Полезные ископаемые образуются в земной коре в закономер­ ном сочетании с вмещающими их горными породами. Например, нефть никогда не ищут в областях, которые сложены магмати­ ческими горными породами, т. е. породами, образовавшимися в результате остывания некогда расплавленной магмы. Нефть ищут только в областях распространения осадочных горных пород.

Для того чтобы было более понятным практическое значение тех вопросов, которыми занимается геологическая наука, при­ ведем пример из геологии нефти. Геологам-нефтяникам чрезвы­ чайно важно знать физико-географические условия, существовав­ шие в различных местах земной поверхности в прежние геологи­ ческие времена, например, какова была соленость, глубина и температура воды тех морей, которыми покрывалась поверхность Земли, каковы были течения и т. д. Эти данные имеют важное значение для поисков нефти. Но прежде чем разбирать этот вопрос, вкратце остановимся на проблеме происхождения нефти и угле­ водородных газов. По этому вопросу существует много различ­ ных гипотез. Однако большинство геологов и химиков считают, что нефть и углеводородные газы имеют органическое происхож­ дение, т. е. образовались из вещества животных и растительных организмов, живших на Земле в прежние геологические эпохи.

Главную роль в составе растительных организмов играют углерод, водород, кислород, а в составе животных организмов, кроме упомянутых элементов, — еще азот, фосфор, сера.

Растительные или животные организмы, погибающие на по­ верхности Земли, попадают в условия избытка кислорода. При распаде вещества организмов в этом случае образуются газообраз­ ные окислы (С02, Н20 , N20 3, N20 5, Р 20 3, Р 20 5, S02, S03 и др.), которые уходят в воздух.

Совсем иное происходит тогда, когда животные и раститель­ ные организмы после своей смерти попадают на дно водного бас­ сейна и покрываются разнообразными осадкам . В осадках на­

чинается распад органического вещества без доступа кислорода. Элементы, входящие в состав организмов, соединяются с водо­ родом и дают ряд водородных соединений: углеводороды (соеди­ нения углерода с водородом — CnHm, фтористый водород, аммиак, сероводород).

Нефть представляет собой смесь разнообразных углеводоро­ дов. Естественно считать, что в прежние геологические эпохи

пределах лагуны ниже уровня DEF не могут смешиваться. Трупы организмов, покрытые осадками лагуны, распадаются

в условиях недостатка и даже отсутствия кислорода. Возникают разнообразные углеводороды, аммиак, фосфористый водород и сероводород, которыми постепенно обогащаются лагунные осадки. Часть водородных соединений, особенно сероводород, проникает

14 Введение

в воду и заражает ее. Морские организмы, попадающие в лагуну, особенно те, которые проникают ниже уровня EF, начинают гибнуть в еще больших количествах. Чем больше гибнет орга­

Углеводороды, как правило, впоследствии мигрируют (переме­

Примером современной лагуны описанного типа может слу­ жить Черное море. Оно соединяется с Мраморным и Средиземным морями через Дарданельский пролив, в пределах которого, при­ мерно на глубине 200 м, расположен подводный барьер. В Чер­ ном море с глубины около 200 м вода заражена сероводородом.

Здесь вкратце рассмотрен один из путей образования угле­ водородов. Они могут возникать в земной коре и другими пу­ тями. Для образования значительных скоплений углеводородов, а отсюда нефтяных и газовых месторождений, необходимо, чтобы возникшие углеводороды, перемещаясь среди горных пород, скоплялись в значительных количествах в благоприятных для этого местах.

Чтобы грамотно заниматься поисками нефтяных и газовых месторождений, необходимо знать места, где в прошлом могла происходить массовая гибель организмов. Такими местами могли быть лагуны, подобные описанной, чаще всего встречающиеся

вусловиях сложной конфигурации береговой линии моря. Таким образом, для поисков мест образования углеводородов мы должны устанавливать характер береговых линий моря в прошлые геоло­ гические эпохи.

При поисках нефтяных и газовых месторождений надо иметь

ввиду, что промышленные скопления нефти и газа формируются чаще не там, где возникают углеводороды, а там, где они в про­ цессе миграции встречают благоприятные для скопления ло­ вушки.

Однако не во всех лагунах может протекать процесс образо­ вания углеводородов. В лагунах, расположенных в областях резко выраженного континентального климата, в которые не впадают реки, процесс идет в ином направлении. В этих лагунах вода постепенно испаряется. Уровень воды в них всегда ниже уровня воды в море, отчего происходит постоянное течение воды из моря в лагуну. От усиленного испарения в лагуне постепенно повышается концентрация солей. Более соленая вода, как более тяжелая, сосредоточивается в нижних слоях лагуны. Она не может уходить обратно в море, так как этому мешает подводный барьер. При перенасыщении воды какими-либо солями начнется выпа­

дение этих солей на дно лагуны и накопление там химических осадков (каменная соль, ангидрит, гипс и др.).

Примером современной лагуны подобного типа может служить залив Каспийского моря Кара-Богаз-Гол.

Таким образом, при одних климатических условиях в лагу­ нах могут образовываться углеводороды, при других — хими­ ческие осадки.

Описанные примеры свидетельствуют о практическом значе­ нии проблемы установления физико-географических условий, существовавших на различных участках поверхности Земли в былые геологические эпохи.

Исключительное значение получила геология в практике по­ исков, рарведок и эксплуатации нефтяных и газовых месторож­ дений, а также месторождений других полезных ископаемых. Поэтому возник ряд специальных наук (геология нефтяных и газовых, угольных, рудных, торфяных месторождений, геология нерудных полезных ископаемых).

химических элементов в земной коре и недрах Земли, а также их поведение при различных термодинамических и физико-хими­ ческих природных условиях.

Очень важно отметить громадное воспитательное значение геологии. Эта наука способствует выработке самого прогрес­ сивного диалектико-материалистического мировоззрения.

МЕТОДЫ ИЗУЧЕНИЯ В ГЕОЛОГИИ

Методы исследования, применяемые в геологии, резко отли­ чаются от методов, которые используются, например, в физике, химии, зоологии, ботанике и других науках.

Вобласти этих наук почти любой научный вывод или откры­ тый закон ученые могут проверить на опыте (эксперименте). Этого в большинстве случаев не могут сделать геологи.

Вгеологии постановка экспериментов весьма затруднительна. Объясняется это тем, что все геологические процессы дают ощу­ тимые результаты лишь после длительного времени, измеряемого по меньшей мере тысячами лет. Ставить опыты, при которых фактор продолжительности времени был бы выдержан, почти невозможно.

Однако ученые все же ставят эксперименты в области гео­ логии, но объем их еще чрезвычайно мал.

Известны опыты по получению минералов, горных пород, опыты по воспроизведению различных тектонических форм (скла­ док, сбросов, надвигов и т. д.). Однако все они касаются незна­

16 Введение

чительной доли проблем и вопросов, которыми занимается гео­ логия. Этим геология резко отличается от большинства других естественных и физико-математических наук.

Геологи тщательно изучают современные геологические про­ цессы, например деятельность атмосферных агентов, текучих поверхностных и подземных вод, ледников, озер, болот, морей, процессы вулканизма, землетрясения, вертикальные колебатель­ ные движения земной коры. Затем, наблюдая и анализируя факты, они устанавливают закономерности, которым подчиняются

листической революции, актуалистический метод в геологии был в значительной мере механистическим.

Закономерности, установленные для современной эпохи, гео­ логи механически переносили на прошлые геологические времена, т. е. шли от настоящего к прошлому.

Совсем иной характер этот метод в применении к геологии получил в советское время. Он используется под углом зрения

геологических процессах, справедливые для современнойэпохи, являются результатом изменения закономерностей подобных про­ цессов в прошлые времена. Эти закономерности, справедливые для настоящего времени, могли не существовать в былые эпохи, когда рассматриваемые геологические процессы протекали в дру­ гой обстановке.

Рассмотрим следующий пример. Допустим, что мы изучаем деятельность современных рек на Земле и подсчитали общее количество осадков, которые приносятся реками в моря и океаны в течение одного года. Считая полученную величину годового приноса осадков справедливой и для прошлых геологических эпох, мы совершим крупную ошибку, так как величина прине­ сенных осадков, справедливая для современной эпохи, неверна для прошлых эпох. Ведь количество сносимых реками в море осадков зависит от многих факторов (высоты горных сооружений, скорости вращения Земли вокруг земной оси, величины земного радиуса, величины центробежной силы, от климата и др.). Все эти факторы с течением времени меняются. В связи с этим ме­ нялось и будет меняться годовое количество осадков, приносимых реками в моря и океаны.

Подобных примеров можно привести очень много. Закономерности геологических процессов, справедливые для

современной эпохи, можно и нужно переносить на прошлые

эпохи, но с поправками, учитывающими изменяющуюся во вре­ мени внешнюю обстановку.

Поступая подобным образом, советские геологи широко поль­ зуются методом диалектического материализма, являющимся единственно правильным и наиболее совершенным методом иссле­ дования для всех областей знания. Этот метод получает в геоло­ гии все большее и большее применение. Правильность его под­ тверждается практикой поисков и разведок полезных ископае­ мых.

В геологических явлениях можно наблюдать борьбу сил двух категорий — сил внутренней и внешней динамики. Силы внутрен­ ней динамики преимущественно создают неровности в рельефе земной поверхности: горные сооружения и впадины. Ими обус­ ловлены горообразовательные процессы, проявления вулканизма и землетрясения. Силы внешней динамики главным образом

Горные сооружения, возникшие в результате действия сил внутренней динамики, в течение длительного времени подвер­ гаются денудации (разрушению) под действием сил внешней ди­ намики. В течение этого времени впадины заполняются осад­ ками, образующимися при разрушении горных сооружений.

В конце концов рельеф земной поверхности становится сгла­ женным.

В длительные периоды преимущественного проявления сил внешней динамики, продолжающиеся десятки миллионов лет (до 30—50 млн. лет), в земной коре накапливаются напряжения от действия сил внутренней динамики. Это накопление напряже­ ний сравнительно быстро разряжается в горообразовании, интен­ сивных вулканических извержениях и землетрясениях. Периоды интенсивного проявления сил внутренней динамики продолжа­ ются более короткое время (1—3 млн. лет).

В результате проявлений сил внутренней динамики на Земле возникают новые крупные неровности: горные сооружения и впа­ дины. В дальнейшем возникшие горные сооружения дли­

тельно разрушаются, а впадины длительно заполняются осад­ ками.

Длительные эпохи выравнивания земного рельефа иногда называют эволюционными эпохами развития Земли. Сравнительно короткие эпохи создания резких форм рельефа (горных сооруже­ ний и впадин) — революционными эпохами.

Каждый момент в истории Земли характеризуется состоя­ нием более или менее устойчивого равновесия между силами внутренней и внешней динамики.

18 Введение

ВРЕМЯ В ГЕОЛОГИИ

Проблема времени в геологии занимает особое положение потому, что ощутимые результаты разнообразных геологических процессов проявляются лишь после очень длительного времени, по сравнению с которым продолжительность жизни людей ничтож­ но мала. В геологии в основном принято относительное исчис­ ление времени. В основе этого исчисления лежит развитие и изменение органического мира на Земле.

В результате изучения ископаемых остатков животных и растительных организмов, встречающихся в осадочных горных породах, и сопоставления полученных данных с порядком зале­ гания этих пород в различных участках коры земного шара с уче­ том физико-географической обстановки накопления осадков, из которых возникли осадочные породы, палеонтологам совместно с геологами удалось установить ход эволюционного развития органического мира на Земле (в морях, океанах и на материках). В настоящее время известно, какие животные и растения жили на Земле раньше, какие позже, как происходило развитие орга­ низмов различных групп, какие животные и растения жили на Земле одновременно, но в различных физико-географических условиях (условиях суши, моря, различного климата, разной глубины, температуры и солености водного бассейна).

Благодаря чрезвычайно большой и трудоемкой работе, про­ деланной геологами и палеонтологами всех стран мира, в которой крупную роль сыграли палеонтологи и геологи нашей Родины, установлена последовательность в развитии органического мира на Земле и образовании различных горных пород, последова­