Зачем нужны геологи

Зачем нужны геологи? Только лишь для составления геологической карты? Конечной целью и смыслом работы геологов является изучение нашей планеты с тем, чтобы мы научились соблюдать и сохранять существующие на ней природные условия и без разрушительных вмешательств использовать ее ресурсы.

Зачем нужны геологи?

Новейшее деление истории человечества основано на том, как люди учились использовать камень, а несколько позже — другие полезные ископаемые — железо, медь, олово.

* 1 *

Названия исторических эпох в истории человечества, как, например, палеолит или неолит, содержат в себе греческое слово «литос» — «камень». Вскоре после того, как человек научился использовать камень, он приступил к его сознательным поискам и добыче. Можно сказать, что он стал геологом.

Орудия из кремня

Кремень был одним из первых материалов, которые стал использовать человек — именно здесь начал он свои первые «геологические опыты». Производство орудий из кремня развивалось от палеолита до неолита, как это иллюстрирует серия каменных инструментов. Позже камень уже оказался недостаточным и люди стали искать новые материалы — медь, бронзу, железо.

Побережье Западной Европы, сложенное из меловых отложений, стало одним из первых мест, где люди начали пробиваться в глубины Земли, чтобы добывать полезные ископаемые.

Добыча полезных ископаемых в Древней Греции
Добыча полезных ископаемых производилась уже в Древней Греции (рисунок выше относится к VI веку до н. э.) и ведется по сей день.
* 2 *

Однако знакомство с минералами и минеральным сырьем — это лишь первая ступень познания Земли.

Вы, конечно, знаете о вулканической деятельности и о способности рек уносить выветренные горные породы, вы видели:

  • огромные скалы,
  • грозовые тучи,
  • снежные лавины
  • и сильный прибой,
  • может быть даже окаменевших животных.

Все это относится к познаванию Земли, к таким дисциплинам, как:

  • метеорология,
  • вулканология,
  • геофизика,
  • геохимия
  • и многие другие.

Часто говорят отдельно о минералогии, петрографии, геохимии, геофизике, можно слышать об атмосфере, гидросфере и литосфере. При этом, однако, забывается тот факт, что такое разделение, хотя и необходимо, оставляет в стороне взаимозависимость общего познавания Земли.

Ведь, например, между атмосферой и гидросферой неустанно происходит обмен веществ, поэтому атмосферу нельзя изучать отдельно от гидросферы, так же, как и разделять петрографию и минералогию. Связь между ними очень тесная.

* 3 *

Петрография изучает горные породы, а минералогия — минералы. Однако горная порода — это смесь минералов, поэтому нужно, чтобы каждый петрограф был и хорошим минералогом.

Если же мы хотим понять функцию Земли, ее связи с внешним миром, а также ее внутренние процессы, тогда мы должны все дисциплины и методы исследования описать как в отдельности, так и в общей системе взаимозависимости.

Начнем со связи между дисциплинами, которые содержат в своем названии греческое слово «геос» — Земля.

Изучение геологической структуры Земли тесно связано с географическими знаниями. Поэтому представления о форме, величине и месте Земли у разных народов отличаются.

Греческие ученые сделали вывод о том, что Земля имеет форму шара, и именно в древней Греции, а также в других, в частности, арабских цивилизациях началось накопление основных данных о Земле, минералах, горных породах, о процессах, происходящих на поверхности Земли и в ее атмосфере.

Из этих знаний родились отдельные дисциплины, которые составляют современную науку о Земле.

Главные постоянные величины Земли — ее масса, объем, средняя плотность, форма, размещение континентов и океанов — были определены в течение XVIII и XIX веков.

Значительную роль сыграла геология в период промышленной революции, когда возросла потребность в новых источниках минерального сырья, что, в свою очередь, вызвало формирование специалистов, занимающихся строением и составом Земли, разбирающихся в ее горных породах и минералах. Вот, зачем нужны геологи.

* 4 *

Что такое геология и наука о Земле

Неспециалисты обычно считают, что единственным способом изучения Земли, ее внутреннего строения является бурение. Однако этот способ:

  • очень дорог,
  • сложен,
  • технически ограничен,
  • требует много времени.

Кроме того, совершенно очевидно, что даже самая глубокая скважина, скажем двенадцатикилометровая, ничтожна в сравнении с радиусом земного шара.

Исследование недр
Прямое исследование недр Земли с помощью бурения (1) или шахт (2) распространяется лишь на самые верхние слои земной коры. Косвенные доказательства предоставляют вулканические горные породы (3), в которых на поверхность Земли попадают обломки горных пород из нижней части коры и из верхней мантии. Весьма успешными являются геофизические исследования, например, сейсмическое зондирование (4).
* 5 *

В геологических исследованиях и при геолого-разведочных работах бурение на глубину нескольких десятков, сотен или тысяч метров бывает последней точкой за исследованиями, проводимыми более дешевыми и доступными методами.

Поэтому, прежде чем рассказать о том, как человек изучает Землю посредством бурения глубоких скважин, посмотрим, что предшествует бурению и какими другими методами человек получает информацию о своей планете.

Изучение недр Земли приносит бесчисленное множество проблем. Одной из них, хотя на первый взгляд это кажется парадоксальным, является само определение положении Земли в Космосе.

Естественно, геолог встречается с астрономами и астрофизиками, чтобы понять, где Земля находится, какая судьба ожидает ее в Космосе, обычная или необычная это планета и т.д. Вот зачем нужны геологи!

Ясно, что структуру Земли как небесного тела нельзя изучать, не зная другие тела, и вот сравнительная планетология — новая, очень молодая дисциплина — показывает, как построены и устроены другие планеты.

Задача по измерению периметра Земли
Простая геометрическая задача, позволившая Эратосфену измерить периметр (и, естественно, радиус) земного шара: если известно расстояние между двумя точками на одном меридиане — в данном случае Александрия (AL) и Ассуан (AS) и углы, образуемые солнечными лучами (S) с линией, проходящей через центр тяжести в данных местах в один и тот же день, тогда решением треугольника можно измерить земной шар.
* 6 *

Такие исследования основаны на отличном знании физических свойств тел. Измеряется сила тяжести, тепловой поток, исследуются эластические свойства горных пород и минералов, включая те, которые человек никогда не видел собственными глазами, ибо они скрыты в глубине сотен и тысяч километров под поверхностью Земли.

Связь науки о Земле с физикой весьма тесная: основные данные о слоистом строении Земли, ее внутреннем устройстве, о давлении и температурах внутри, о земном магнетизме получены из физики, точнее, геофизики.

При изучении состава земных горных пород (но здесь нужно начать с состава Солнца) мы подходим к химическим или космохимическим данным, а если ограничимся только Землей — то геохимическим.

Изучение самого верхнего слоя Земли — почвы и горных пород — тоже не только лишь «геологическое» дело, поскольку выветривание происходит при участии гидросферы и атмосферы, в нем принимают участие организмы и т.п.

Наука о Земле включает метеорологию, гидрологию, а там, где она пытается расшифровать вопросы прошлой жизни, опирается на биологию (палеонтологию). Биология же, наоборот, получает от геологии доказательства о развитии отдельных форм жизни.

Белых мест на Земле осталось уже немного, поэтому геологи среди нас были бы редким явлением, если бы изучали только их. Однако человечеству нужно сырье для промышленности, источники энергии и вообще земной шар, пригодный для жизни.

Для всего этого необходимы самые разнообразные геологические профессии: геолог как химик, в другом случае — как физик, в следующем — как палеонтолог, а иногда и как геолог-планетолог.

Связь геологии с другими науками

* 7 *

Конечная цель геологов — познать Землю так, чтобы мы могли разумно, не нарушая равновесия естественных условий на нашей планете, использовать ее источники и обеспечивать сырьем человеческую цивилизацию. Вот, зачем нужны геологи!

Над проблемой, какой является, например, открытие нового месторождения руды или нефти, необходимо сотрудничество многих специалистов — от геологов, составляющих карту, минералогов, петрографов до горных инженеров и экономистов.

И, естественно, изучение Земли зависит от международного сотрудничества. А поскольку геологические границы, то есть границы между отдельными геологическими образованиями, нигде в мире не совпадают с границами государств.

Очень важно сотрудничество всех, кто изучает Землю.

Например, сосредоточенные исследования морского дна и проекты, связанные с изучением литосферы — земной коры, поддерживаются многими государствами, международными организациями и ЮНЕСКО. В прошлом и в настоящем они принесли данные, которые использует все человечество.

Составление геологической карты

Каждому неспециалисту известно, что на морских пляжах находится большей частью песок, состоящий из кварца, а те места Земли, где имеется много пещер, образованы известняком.

Сложнее определить, где и какие горные породы встречаются на земной поверхности и под ней — под слоем почвы. Именно этим в первую очередь с прошлых времен до наших дней занимаются геологосъемщики.

* 8 *
Аэрофотосъемка
Аэрофотосъемка стала в последнее время важным помощником не только картографов, но и геологов. На рисунке показан ее принцип: важно большое перекрытие снимков.

Все остальные геологические работы основаны на полученных ими данных.

* 9 *

Речь может идти, скажем, о поисках камня для строительства дорог, глины для керамической промышленности, о поисках руд.

Нужны геологи и там, где требуется найти подходящее место для строительства плотины. Геолог должен знать, какая порода встречается в данном месте, — это начало его работы.

Вряд ли для постройки плотины будет выбрано место, где в породе встречается много глины или где находятся, хотя и твердые, но растрескавшиеся горные породы. Никто не ищет соль в граните или нефть в базальте.

Опыт показывает, что соль и нефть встречаются в комплексах осадочных горных пород морского происхождения.

Некоторые критерии совершенно однозначны и геологу ясны с первого взгляда. Каждое место на Земле имеет свою длительную геологическую историю, зашифрованную именно в горных породах, которые там встречаются.

Поэтому разбираться в горных породах для геолога означает то же самое, что для ребенка научиться читать. Из расположения и структуры составных частей можно узнать прошлое горных пород, опознать соседние породы, определить сопроводительные явления и на основании этого делать геологические выводы, предсказывать и отыскивать залежи минерального сырья.

В самом начале геологической работы находится составление геологической карты, для которой, однако, необходима топографическая основа — топографическая карта.

Вместо этой карты можно создать аэрофотографию исследуемой территории или снимок, сделанный спутником. Такой снимок имеет для геолога ряд преимуществ.

* 10 *

В статье, посвященной космическим исследованиям, мы увидим, какие коренные изменения принесли съемки поверхности Земли с околоземной орбиты.

По сравнению с топографической картой снимки, сделанные с самолета или спутника, обладают тем преимуществом, что, в отличие от карты, на них видны «геологические различия»: цвет территории или ее цветные оттенки указывают на разницу в строении породной основы.

При съемках, сделанных на Земле, или на топографической карте такие отличия нельзя распознать.

Для работы по созданию геологической карты геологу не нужно много инструментов или приборов. Для составления геологической карты геологу достаточно иметь:

  • геологический молоток,
  • записную книжку,
  • перо,
  • цветные карандаши,
  • мешочки для образцов,
  • лупу
  • и геологический компас.

Все это он может сложить в карманы и отправиться в путь.

На исследуемой территории он отмечает на карте с помощью понятных символов и цветов все данные о горных породах, которые встречает. Свои маршруты он составляет так, чтобы проверить границы залегания отдельных пород.

Необходимо изучить каждый уголок исследуемой территории, чтобы определить, какая горная порода находится под слоем почвы. Там, где геолог точно знает, что залегает определенная порода, он ставит цветную точку или штрих в соответствии с существующим кодом.

* 11 *
Составление геологической карты
Геологическая карта иллюстрирует распространение типов горных пород на определенной территории. Геолог избирает свой путь так, чтобы обследовать все выходы горных пород и несколько раз перейти границу между отдельными типами пород. В результате получается цветная мозаика. В левой части рисунка изображена собственно территория, в правой — готовая геологическая карта. Путь геолога изображен белым цветом (в левой части), места, где он нашел выходы горных пород, — цветными точками, на карте перенумерованными крестиками.

Обычно граниты и магматическая горная порода обозначаются красными цветами и оттенками, гнейсы — коричневатыми и т.д. Из точек возникают линии, из линий — поверхности, а поверхность одинакового цвета на карте означает место нахождения одинаковых горных пород.

Во время этой работы геолог собирает образцы пород, которые в лаборатории подвергает более подробному исследованию: измеряет все характерные признаки, например, системы изломов и трещин, а также соответствующую пространственную ориентацию составных частей породы — минералов.

Так на карте можно обозначить направление и склон осадочных слоев или ориентацию составных частей магматических горных пород, на основании чего можно определить направление течения этих пород.

После недель и месяцев работы в поле и в лаборатории, когда составление геологической карты завершено — она становится документом, полным информации.

* 12 *

От того, для чего эта карта предназначена, зависит ее масштаб, степень подробности обработки, отметки некоторых черт или смазывание других.

Так, например, место для строительства плотины должно быть исследовано весьма подробно.

На карте следует отметить все сбросы и трещины в земле, все проницаемые и непроницаемые горные породы.

Опущение какого-нибудь характерного знака могло бы поставить плотину под угрозу.

Другим типом геологической карты является обзорная карта. Она призвана дать геологу или экономисту информацию о том, где могло бы встречаться минеральное сырье, какие горные породы могли бы хорошо задерживать и сохранять воду, где можно найти гравий для строительства дороги.

Зацените статью
Поделиться в соцсетях
Добавить комментарий

* 20 *