74576

Геологические науки и их задачи

Лекция

География, геология и геодезия

Общим этот курс называется потому что рассматривает общие сведения о Земле начиная с положения Земли в мировом пространстве и кончая геологической деятельностью человека. Свое продолжение он находит в ряде последующих геологических дисциплин изучающих вопросы строения наружной оболочки Земли земной коры ее химический вещественный состав физические свойства геологическую историю. Каждая геологическая наука имея общую цель изучение Земли в то же время решает свои задачи. Историческая геология изучает историю и закономерности...

Русский

2015-01-04

74 KB

3 чел.

Геологические науки и их задачи

Первой геологической наукой, открывающей нам дорогу в мир знаний о Земле, является общая геология (термин «геология» происходит от древнегреческого гео — земля). Общим этот курс называется потому, что рассматривает общие сведения о Земле, начиная с положения Земли в мировом пространстве и кончая геологической деятельностью человека. Свое продолжение он находит в ряде последующих геологических дисциплин, изучающих вопросы строения наружной оболочки Земли -  земной коры, ее химический, вещественный состав, физические свойства, геологическую историю. Это минералогия, геохимия, геофизика, историческая геология, месторождения полезных ископаемых и другие геологические науки.

Геологические знания имеют большое практическое и познавательное значение. Они позволяют осуществлять поиски и разведку месторождений полезных ископаемых, обеспечивать промышленность необходимыми видами минерального сырья: железной рудой, нефтью, углем, цветными металлами и другими полезными ископаемыми. Познавательная, роль геологии состоит в раскрытии тайн природы, выявлении законов развития материального мира. Каждая геологическая наука, имея общую цель — изучение Земли, в то же время решает свои задачи.

Кристаллография (греч. кристаллес - лед, горный хрусталь) – наука о внутреннем строении вещества, его свойствах, кристаллографических формах.  Достижения этой науки широко используются в химии, металлургии, радиоэлектронике, минералогии.

Минералогия (позднелат. minera  - руда) изучает минералы, их состав, строение, свойства, условия образования, применение в промышленности.

Петрография (греч. петра - скала, камень) - наука о горных породах. Рассматривает минеральный состав пород, их происхождение, формы залегания, связь с породами месторождений полезных ископаемых.

Гидрогеология (греч. гидор - вода) изучает подземные воды, их происхождение, условия залегания, законы движения.

 Геохимия — наука о распределении химических элементов в земной коре, их миграции (перемещении) и роли в процессах рудообразования.

 Геофизика изучает физические явления и процессы, протекающие в земле и ее оболочках.

Историческая геология изучает  историю и закономерности развития Земли в период формирования ее коры. С исторической геологией тесно связана палеонтология (греч. палеос - древний, онтос - существо)- биологическая  наука, изучающая по ископаемым остаткам организмов и следам их жизнедеятельности историю растительного и животного мира прошлых геологических эпох.

 Стратиграфия (лат.    strotum - слой) - раздел исторической геологии, рассматривающий историческую    последовательность образования слоев осадочных,  вулканических   и   других   горных пород.  

 Геотектоника (греч.   Тектоника - строительство) изучает структуры земной коры, их образование и развитие во времени и пространстве.

Рельеф нашей планеты и его связь с геологическим строением земной коры изучает геолого-географическая наука - геоморфология.

 Точными измерениями земной поверхности и ее геоморфологических элементов занимается геодезия.

Изучение Земли продолжается. Геологические науки ежегодно обогащаются более точными научными данными о строении Земли и земной коры, об условиях образования горных пород и месторождений полезных ископаемых. Этому способствует развитие геологических методов исследования, среди которых особенно актуальны геофизические, геохимические и космические методы.

 Геофизические методы основаны на изучении таких физических свойств Земли и горных пород, как плотность, сила тяжести, магнитные, радиоактивные свойства, электропроводность и др.

 Геохимические методы основаны на изучении поведения химических элементов в земной коре, их миграции, способности к рассеянию и образованию концентраций, ведущих к рождению месторождений полезных ископаемых.

Космические методы - это методы изучения Земли с помощью спутников и орбитальных станций. Цветное фотографирование поверхности Земли и исследование ее инфракрасного и светового изучения позволяют выявлять из космоса геологические структуры, благоприятные для поисков месторождений полезных ископаемых, исследовать глубокие части морского дна и получать другую важную геологическую информацию.

Краткая история развития геологии

Период зарождения геологии.

 

 История геологических знаний тесно связана с практической деятельностью человека и развитием производительных сил общества. Как показывают археологические раскопки, на заре развития человеческого общества человек в качестве орудия труда и охоты использовал твердые камни - обсидиан и кремень. Б бронзовом веке он научился выплавлять из руд медь и олово, в железный век - железо.

Находки гончарных изделий, пирамиды, остатки городов, относящиеся к 3- 4-му тысячелетиям до н. э., свидетельствуют об использовании месторождений соли, гончарных глин, строительного камня и некоторых других видов полезных ископаемых. Сохранившиеся до наших дней горные выработки говорят о том, что задолго до нашей эры люди стремились разобраться в залегании руд и особенностях их распространения. Стремление к распознанию камней вело к накоплению знаний о рудах. В процессе познания возникали вопросы, связанные с происхождением полезных ископаемых и закономерностями их распространения. Первые попытки получить ответы на поставленные вопросы были сделаны в первом тысячелетии до н. э.

Талантливый древнегреческий философ и ученый Аристотель (384—322 до н. э.) сделал попытку объяснить причины землетрясений, составить первую классификацию минералов и описать некоторые геологические явления. Аристотель считал, что землетрясения чаще происходят там, где есть трещины и пещеры, в которые попадают воздух и вода, вызывающие землетрясение. По его мнению, мир существует вечно и состоит из четырех взаимодействующих стихий: земли, воздуха, воды и огня. Несколько позже древне- греческий ученый Страбон (63/64 до н. э. — 23/24 н. э.) предположил, что причиной поднятий и опусканий земной поверхности являются землетрясения. Он считал, что остров Сицилия образовался из продуктов извержения вулкана Этна. Подобного мнения о причинах поднятий и опусканий земной поверхности придерживался и римский ученый Плиний Старший (23 - 79), погибший при извержении вулкана Везувий в 79 г.

Период средневековья мрачной страницей вошел в историю развития естественных наук. На фоне общего застоя науки в этот период выделяются работы ученых Средней Азии Авиценны и Би-руни.  Таджикский философ и врач Абу Али Ибн Сина (Авиценна, 980—1037) написал «Книгу исцеления», в которой указывал, что суша раньше была морским дном, а морское дно — сушей, что море неоднократно наступало на сушу, оставляя после себя слои горных пород. Он предложил классификацию минералов, согласно которой все природные образования были поделены на камни, плавкие тела (металлы), горючие, серные вещества и соли. Средне-азиатский ученый-энциклопедист аль-Бируни (973—1048) написал «Книгу сводок для познания драгоценностей», в которой описал свыше 100 минералов, собранных в Средней Азии, Китае, Индии и других странах.

Пришедшая на смену Средневековой культуры эпоха Возрождения (XIVXVI вв.) ознаменовалась оживлением науки, культуры и искусства. Новая эпоха выдвинула плеяду талантливых ученых, внесших большой вклад в развитие естественных наук. К этому времени относится открытие польского астронома Николая Коперника (1473—1543), доказавшего, что не Земля, а Солнце является центром Солнечной системы. Итальянский ученый Леонардо да Винчи (1452—1519) опроверг библейскую легенду о всемирном потопе, доказав, что раковины морских животных, встречающиеся в горных породах суши, являются следствием длительного развития Земли, в процессе которого происходило перераспределение суши и моря.

Расширению геологических знаний способствовали и крупные географические открытия (открытие Америки, кругосветное путешествие Магеллана и др.).

Период зарождения — наиболее длительный в истории развития геологии. Он охватывает время с IV в. до н. э. до середины XVIII в.

В России период зарождения геологии также связан с развитием горного промысла. Первыми специалистами по поискам руд были рудознатцы и рудоискатели, а первыми организациями, возглавлявшими поисковые и горные работы,- Сибирский приказ (1637) и Приказ тайных дел (1654). Особенно широкий размах поиски месторождений полезных ископаемых приобрели при Петре I. В это время началось освоение железных руд Центральной России, медных руд Урала, самоцветов Забайкалья. В 1721 г. рудознатцем Григорием Капустиным на юге России было открыто месторождение угля (Донбасс). Начиная с 1700 г. поисками и разработкой полезных ископаемых в России  ведал «Приказ рудокопных дел», а с 1718 г.- «Берг-коллегия».

Период становления геологии.

Как наука геология стала оформляться во второй половине XVΙΙΙ в. В это время делаются попытки объяснить происхождение Вселенной и Земли. Эти попытки нашли свое отражение  в космогонических гипотезах и научных работах французского естествоиспытателя  Ж. Бюффона (1707— 1788), немецкого философа И. Канта (1724—1804), выдающегося русского ученого М.В. Ломоносова (1711 —1765) и ряда других исследователей. Бюффон полагал, что Земля и другие планеты образовались из солнечного вещества, отторгнутого от массы Солнца силой притяжения проходившей мимо кометы. Кант считал, что Солнце и планеты образовались из частиц единой материи, заполняющей мировое пространство.

Значительным событием периода становления геологии в России был выход в свет работ М. В. Ломоносова «Слово о рождении металлов от трясения Земли» (1757) и «О слоях земных» (1763). Ломоносов рассматривал Землю как нечто изменяющееся и развивающееся во времени и пространстве. Он отмечал, что земная кора подвижна и может подниматься и опускаться, а горы — подниматься и разрушаться. Причины таких изменений он связывал с «землетрясением», которое он считал проявлением внутреннего огня или внутренней энергии Земли, и с внешними факторами. К внешним факторам М. В. Ломоносов относил текучие воды, разрушительную работу морских волн, мороз, ветер. Геологическое прошлое Земли он рассматривал через призму современных геологических процессов и явлений. Такой подход к изучению геологических процессов прошлого Земли получил впоследствии название принципа актуализма (фр. актуэль — современный, сейчас действующий).

Развитию прикладного (практического) направления геологии в России способствовали академические экспедиции 1768—1773 гг., организованные по замыслу М. В. Ломоносова. Таких экспедиций было пять. В их задачу входило описание природных ресурсов России. Одна из них, возглавляемая И. И. Лепехиным, изучала Урал и Поволжье. Наиболее обширные исследования были проведены экспедицией П. С. Палласа, обследовавшей Поволжье, Оренбургский край, Западную Сибирь, Западный Саян. Результаты исследований Паллас обобщил в труде «Путешествия по различным провинциям Российского государства».

В 1755 г. в Москве по инициативе М. В. Ломоносова был открыт университет, в 1773 г. в Санкт-Петербурге было образовано горное училище (ныне Ленинградский горный институт).

В Германии широкой известностью пользовалась Фрейбергская горная академия в Саксонии. Профессор академии А. Г. Вернер (1750—1817) и его ученики сыграли большую роль в популяризации геологических знаний в Западной Европе. Вернер дал правильное объяснение происхождению осадочных пород, сделал попытку разделить их по возрасту. Вернер был представителем школы нептунистов. Нептунизм (лат. нептунус - бог морей и вод) - распространенное в конце XVIII и начале XIX в. учение о происхождении горных пород (в том „числе и изверженных) путем осаждения вещества из воды. Против нептунистов в конце XVIII в. выступили представители школы плутонистов. Плутонизм (греч. Плутон - бог подземного мира) - учение о ведущей роли внутренних сил в геологической истории Земли. Представителем этой школы был шотландский ученый Д. Геттон (1726—1797). Свои взгляды на образование Земли он изложил в двухтомном труде «Теория Земли». Острова и континенты, по Геттону, образовались при участии «внутреннего огня».

В XIX в. важнейшие проблемы геологии решались с позиции гипотезы Канта - Лапласа, в основе которой лежала идея о первичном огненно-жидком состоянии планет Солнечной системы. Действием «внутреннего огня» объяснялись землетрясения, образование гор, извержение вулканов и другие процессы. Несколько позднее появляются  представления о первично твердой Земле. Однако гипотеза твердого состояния Земли не имела достаточного числа сторонников и не пользовалась популярностью.

Одновременно с рассмотренными направлениями геологии развивались стратиграфия, геотектоника, петрография и другие отрасли геологических знаний. Большое значение для развития стратиграфии имели находки в осадочных породах остатков ископаемых организмов. Впервые на них обратил внимание английский землемер В. Смит (1769—1839). Используя находки раковин морских животных, он установил последовательность отложения слоев горных пород. Изучение ископаемых организмов положило начало новой науки палеонтологии.

Основы палеонтологического метода изложены в работах французского естествоиспытателя Ж. Кювье (1769—1832). Резкие различия в облике и строении органических остатков, встречающихся в разных слоях земной коры, Кювье объяснял катастрофами (гигантскими наводнениями, землетрясениями и др.), приводившими, по его мнению, к массовой гибели одних организмов и появлению других. Это учение вошло в историю под названием катастрофизма. Теорию Кювье поддержали основоположник геотектоники француз Эли де Мои и немецкий вулканист Л. Бух, разработавшие гипотезу развития земной коры и образования гор с позиции катастрофизма. По своей сути катастрофизм не был прогрессивным учением.

В борьбу с катастрофизмом вступило эволюционное учение, значительную роль в развитии которого сыграл английский геолог Ч. Лайель (1797—1853). Используя обширный фактический материал, Лайель доказал, что все изменения, происходящие на Земле, совершаются постепенно, на протяжении длительного времени, Свои доводы он изложил в трехтомном труде «Основы геологии» (1830—1833). Эта работа нанесла сокрушительный удар катастрофизму. Она свидетельствовала о новых подходах к изучению процессов и явлений, вошедших в геологию под названием актуализма и униформизма. Под униформизмом понималась неизменность законов прошлого и настоящего, управляющих процессами преобразования природы. Этот метод стал ведущим в геологии с середины XIX в. В России идеи Лайеля поддержал Д. И. Соколов. Они нашли отражение в его учебнике «Курс геогнозии».

Важнейшим событием XIX в. было появление гениального труда Ч. Дарвина «Происхождение видов» (1859), в котором излагалась эволюция органического мира Земли. Этот труд утвердил в естествознании эволюционную теорию и создал прочный фундамент для дальнейшего развития палеонтологии. Учение Ч. Дарвина получило развитие в работах выдающегося русского ученого В. О. Ковалевского, который объяснял появление новых видов животных изменениями окружающей среды и условий обитания организмов.

В 1869 г. Д. И. Менделеев открыл периодический закон химических элементов, оказавший влияние на развитие химических методов в геологии. В 1858 г. для изучения горных пород впервые был применен поляризационный микроскоп.

Научные открытия и практические исследования расширили круг вопросов, изучаемых геологией, и способствовали появлению новых отраслей геологических знаний. В начале XX столетия появляются геохимия, гидрогеология, сейсмология, геоморфология. Дальнейшее развитие получают геотектоника, стратиграфия, минералогия. Основное внимание ученых уделяется изучению строения Земли и ее оболочек. Возникает предположение о двухслойном (ядро и мантия) строении земного шара, затем о трехслойном (ядро, мантия, земная кора). В результате сейсмических, геофизических и геохимических исследований создается первая сейсмическая модель Земли.

Много внимания уделяется рельефу Земли и строению земной коры. Американец Дж. Дэна разрабатывает основы учения о геосинклиналях и платформах. Француз Э. Ог и русский геолог А. Д. Архангельский развивают это учение. Шумный успех выпадает на долю гипотезы перемещения материков американского геолога Ф. Тейлора (1910) и немецкого геофизика А. Вегенера (1912).

Огромное значение в развитии естественных наук первой половины XX в. имел выдающийся труд Ф. Энгельса «Диалектика природы» (1873—1878), позволивший по-новому, диалектически взглянуть на развитие природы и материю в целом. В природе «...ничто не вечно,- писал Энгельс, кроме вечно изменяющейся, вечно движущейся материи и законов ее движения и изменения». Оценивая вклад в науку Ч. Дарвина и других сторонников материалистического понимания природы, он отмечал, что благодаря их воззрению «... все застывшее стало текучим, все неподвижное стало подвижным, все го особое, которое считалось вечным, оказалось преходящим, было доказано, что вся природа движется в вечном потоке и круговороте». «Диалектика природы» Энгельса сыграла большую роль в развитии советской геологической науки.

Развитию геологических знаний в первой половине XX в. способствовали труды многих русских ученых: И. В. Мушкетова, Е. С. Федорова, А. П. Карпинского, В. И. Вернадского, А. П. Павлова, А. Д. Архангельского. Исследователь Средней Азии И. В. Мушкетов (1856—1902), собравший богатый фактический материал, внес ценный теоретический вклад в развитие динамической и исторической геологии. Академик В. И. Вернадский (1863—1945) разработал систему минералов, заложил основы геохимии, внес вклад в изучение биосферы Земли. А. П. Карпинский (1847—1936)—автор многочисленных трудов в области стратиграфии, палеонтологии, петрографии, палеогеографии. Им составлены первые палеогеографические карты Европейской России. Е. С. Федоров (1853—1919) внес крупный вклад в развитие кристаллографии. Им разработан метод структурного анализа кристаллов, создана теория пространственных групп симметрии. А. П. Павлов (1854—1У29) составил классификацию генетических типов континентальных отложений, разработал гипотезу о происхождении лёсса. А. Д. Архангельский (1879—1940) внес большой вклад в развитие геотектоники, стратиграфии, литологии, палеогеографии. Он инициатор составления тектонических и геологических карт.

 Советский период развития геологии. Бурное развитие теоретической и прикладной геологии началось после Великой Октябрьской социалистической революции. Планомерное геологическое изучение территории СССР сопровождается открытиями многочисленных месторождений полезных ископаемых. Было открыто замечательное железнорудное месторождение КМА, медные руды Казахстана, угольные месторождения Восточной и нефть Западной Сибири. Большую роль в освоении природных богатств страны сыграли такие советские геологи, как Ю. А. Билибин, Г. С. Момджи, И. И. Малышев, С. С. Смирнов. Публикуются фундаментальные труды по минералогии и петрографии Ф. Ю. Левинсон-Лессинга, А. Н. Заварицкого, Н. М. Страхова, Д. С. Коржинского, Н. С. Шатского.

В области гидрогеологии широкую известность получили работы Н. И. Толстихина, В. А. Приклонского и др. Коллектив геологов, возглавляемый Д. В. Наливкиным, создает ряд геологических и тектонических карт территории СССР и зарубежных стран. Неоценимый вклад в освоение нефтяных и газовых месторождений внес И. М. Губкин (1871—1939). Его работы «Учение о нефти», «Урало-Волжская нефтеносная область» способствовали открытию Западноуральских, Западносибирских и других месторождений нефти и газа. По инициативе В. И. Ленина Губкин принял участие в освоении железорудных месторождений КМА.

Не менее известно имя выдающегося исследователя Сибири В. А. Обручева (1863—1956). Им написаны: трехтомный труд «Геология Сибири», «История геологических исследований Сибири», научно-популярные издания «Основы геологии» и «Полевая геология», научно-фантастический роман «Земля Савинкова». Обручев занимался проблемами образования лёсса, изучением оледенений, многолетней мерзлоты и другими вопросами.

Развитию геохимических методов способствовали работы известного советского геолога А. Е. Ферсмана (1883—1945). Им написан ряд книг по геохимии, минералогии и петрографии, получивших мировую известность: «Пегматиты», «Геохимия», «Геохимические методы поисков». Увлекательно написаны «Занимательная геохимия» и «Занимательная минералогия». Дальнейшему развитию геохимических исследований способствовали работы советского ученого-геохимика А. П. Виноградова (1895—1975). Им составлены схемы строения Земли и земной коры, разработан метод определения абсолютного возраста горных пород с помощью изотопов. Большая работа проведена Виноградовым по изучению геохимии Мирового океана и геохимии планет; Луны, Марса, Венеры.

Работы по геологическому изучению территории СССР сосредоточены в научных центрах страны. Научно-исследовательские учреждения занимаются не только геологическими вопросами внутреннего характера, но и решают глобальные проблемы. Много внимания уделяется изучению глубин Земли, Мирового океана и исследованию Земли из космоса. Активизировавшиеся в последние десятилетия исследования морского дна и океанских вод привели к важным научным открытиям и создали предпосылки к появлению новой отрасли геологических знаний — морской геологии. В области изучения моря имеется еще множество нерешенных проблем, первоочередной из которых являются поиски и разведка полезных ископаемых в области морского дна.

Эпоху космических исследований Земли открыл запуск первого советского искусственного спутника, осуществленный 4 октября  1957 г. Последующие запуски спутников, космических кораблей и полеты орбитальных станций способствовали изучению Земли из космоса. Появилась новая наука — космическая геология. Космические аппараты, запущенные в сторону Луны, Марса, Венеры и других планет, передали на Землю ценную научную информацию о рельефе планет, химическом составе и физических свойствах их атмосфер, вещественном составе грунта. Полученные сведения легли в основу новой отрасли геологии — планетологии. Изучение Земли и окружающего пространства продолжается. Оно приносит новые открытия и ставит перед геологами все новые и новые проблемы.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

54664. Компрессоры 339.5 KB
  Компрессоры по принципу действия: а динамические лопастного типа – энергия сообщается потоку газа за счет того что рабочие органы компрессора оказывают силовое воздействие на газ находящийся в его проточной части; их называют турбокомпрессорами – применяют при высокой производительности но невысоком давлении 10  15 атм. Рабочие камеры компрессора образуются поверхностью ротора стенками корпуса пластинами 3 которые свободно перемещаются в пазах ротора и центробежной силой прижимаются к корпусу компрессора. За счет эксцентриситета...
54665. Пневматические двигатели 5.3 MB
  Для осуществления рабочего хода полость C соединяется с атмосферой; канал 4 полости B – перекрывают. Давление в полости C падает; поршень двигается вправо. Как только поршень открывает отверстие m, резко возрастает движущая сила, т.к. сжатый воздух с давлением pвх действует на всю площадь поршня.
54666. Классификация приводов, схемы 1.54 MB
  Классификация приводов схемы Автоматизированный привод самодействующий привод выполняющий работу с частичным участием человека. Автоматический привод – самодействующий привод выполняющий работу без участия человека. Приводы по виду энергии: электрический привод в котором источником механических движений в оборудовании является электродвигатель; пневматический – привод в котором энергия сжатого воздуха или газа пневмодвигателем преобразуется в механическую;...
54667. АТМОСФЕРНІ ОПАДИ 72.5 KB
  Мета уроку: сформувати поняття про види опадів; на основі раніше набутих знань встановити взаємозв’язки між температурою повітря його вологістю та опадами; ознайомити школярів з прийомами роботи з приладами для вимірювання кількості опадів; розвивати вміння аналізувати узагальнювати й обробляти теоретичні і практичні знанняувагупам'ять; виховувати цікавість до предметадоброзичливість по відношенню до своїх товаришів. Від кількості випадання опадів залежить життя рослин тварин людей. Ось чому при характеристиці клімату певної...
54668. Оператор ветвления 63 KB
  Тип урока: Изучение нового материала Знать: Алгоритмические структуры ветвления в полном и неполном варианте. Операторы ветвления в полном и неполном варианте Уметь: Использовать операторы ветвления в программах.
54669. Запилення. Урок 261.5 KB
  Основні терміни і поняття: запилення перехресне запилення самозапилення. Вправа Дешифрувальник Запилення тема нашого уроку. Запилення.
54670. Опис власної системи роботи вчителя початкових класів 1.09 MB
  Проводити урокителепередачі вже стало традицією. Крім уроків –телепередач практикую уроки-подорожі уроки-ігри уроки-змагання інтегровані уроки.
54671. АКТУАЛЬНІСТЬ ДОСВІДУ 394.5 KB
  Глибінні засади освітніх реформ в Україні пов’язані із зміною освітньої парадигми з принципово новим цілепокладанням у педагогічному процесі із визнанням результатом навчання не ЗУНів а компетентності учнів і це суттєво впливає на цілі та зміст навчання організаційні форми методи та засоби. Зміст та методика викладання будьякого навчального предмету мають певні специфічні риси стосовно формування компетентностей учнів. додаток 4 Основні ідеї педагогічного досвіду полягають в наступному: підготувати учнів з...
54672. КАК ПОМОЧЬ СЛАБОУСПЕВАЮЩЕМУ УЧЕНИКУ 173 KB
  Задание 1. Посмотри вокруг операция абстрагирования Ученику предлагается посмотреть вокруг себя и увидеть как можно больше предметов одной и той же формы одного цвета из одного материала; предметов названия которых начинаются из одной и той же буквы Задание 2. Задание 1. Задание 1.