Geologie ist die Wissenschaft wovon? Was machen Geologen? Probleme der modernen Geologie

„Geologie ist eine Lebensart“, wird ein Geologe höchstwahrscheinlich sagen, wenn er nach seinem Beruf gefragt wird, bevor er zu trockenen und langweiligen Formulierungen übergeht und erklärt, dass es in der Geologie um die Struktur und Zusammensetzung der Erde, um die Geschichte ihrer Entstehung geht. Bildung und Muster. Entwicklung, über den einst unkalkulierbaren und heute leider „geschätzten“ Reichtum seiner Eingeweide. Auch andere Planeten des Sonnensystems sind Gegenstand geologischer Forschung.

Die Beschreibung einer bestimmten Wissenschaft beginnt oft mit der Geschichte ihres Ursprungs und ihrer Entstehung, wobei vergessen wird, dass die Erzählung voller unverständlicher Begriffe und Definitionen ist, weshalb es besser ist, zuerst auf den Punkt zu kommen.

Phasen der geologischen Forschung

Das allgemeinste Schema des Studienablaufs, in den alle geologischen Arbeiten zur Identifizierung von Mineralvorkommen (im Folgenden MPO genannt) „eingequetscht“ werden können, sieht im Wesentlichen wie folgt aus: geologische Untersuchung (Kartierung von Gesteinsaufschlüssen und geologischen Formationen), Prospektion , Exploration, Reservenberechnung, geologischer Bericht. Vermessung, Suche und Aufklärung wiederum werden selbstverständlich je nach Arbeitsumfang und unter Berücksichtigung ihrer Zweckmäßigkeit in Etappen eingeteilt.

Um einen solchen Komplex von Arbeiten durchzuführen, ist ein ganzes Heer von Spezialisten unterschiedlichster geologischer Fachgebiete beteiligt, die ein echter Geologe viel mehr beherrschen muss als auf der Ebene „von allem ein bisschen“, weil er damit konfrontiert wird Die Aufgabe besteht darin, all diese vielseitigen Informationen zusammenzufassen und letztendlich zur Entdeckung einer Lagerstätte zu gelangen (oder sie herzustellen), da die Geologie eine Wissenschaft ist, die das Innere der Erde hauptsächlich zur Erschließung von Bodenschätzen untersucht.

Familie der geologischen Wissenschaften

Wie andere Naturwissenschaften (Physik, Biologie, Chemie, Geographie usw.) ist die Geologie ein ganzer Komplex miteinander verbundener und miteinander verflochtener wissenschaftlicher Disziplinen.

Zu den geologischen Fächern gehören unmittelbar allgemeine und regionale Geologie, Mineralogie, Tektonik, Geomorphologie, Geochemie, Lithologie, Paläontologie, Petrologie, Petrographie, Gemmologie, Stratigraphie, historische Geologie, Kristallographie, Hydrogeologie, Meeresgeologie, Vulkanologie und Sedimentologie.

Angewandte, methodische, technische, wirtschaftliche und andere Wissenschaften mit Bezug zur Geologie umfassen Ingenieurgeologie, Seismologie, Petrophysik, Glaziologie, Geographie, Mineralgeologie, Geophysik, Bodenkunde, Geodäsie, Ozeanographie, Ozeanologie, Geostatistik, Geotechnologie, Geoinformatik, Geotechnologie, Kataster und Überwachung Land, Landmanagement, Klimatologie, Kartographie, Meteorologie und eine Reihe von Atmosphärenwissenschaften.

Die „reine“ Feldgeologie bleibt immer noch weitgehend beschreibend, was dem Darsteller eine gewisse moralische und ethische Verantwortung auferlegt, so dass die Geologie, die wie andere Wissenschaften ihre eigene Sprache entwickelt hat, nicht ohne Philologie, Logik und Ethik auskommen kann.

Da Prospektions- und Erkundungsrouten, insbesondere in schwer zugänglichen Gebieten, eine praktisch unkontrollierbare Arbeit sind, wird der Geologe immer wieder von subjektiven, aber gut und schön präsentierten Urteilen oder Schlussfolgerungen in Versuchung geführt, und das kommt leider auch vor. Harmlose „Ungenauigkeiten“ können sowohl in wissenschaftlicher als auch in produktionstechnischer und materieller und wirtschaftlicher Hinsicht sehr schwerwiegende Folgen haben, daher hat ein Geologe einfach kein Recht auf Täuschung, Verzerrung und Irrtum, wie ein Pionier oder Chirurg.

Das Rückgrat der Geowissenschaften ist in einer hierarchischen Reihe angeordnet (Geochemie, Mineralogie, Kristallographie, Petrologie, Lithologie, Paläontologie und eigentliche Geologie, einschließlich Tektonik, Stratigraphie und historische Geologie), die die Unterordnung immer komplexerer Untersuchungsobjekte aus Atomen und Molekülen widerspiegelt auf die Erde als Ganzes.

Jede dieser Wissenschaften verzweigt sich weit in verschiedene Richtungen, so wie die eigentliche Geologie Tektonik, Stratigraphie und historische Geologie umfasst.

Geochemie

Im Blickfeld dieser Wissenschaft stehen die Probleme der Verteilung von Elementen in der Atmosphäre, Hydrosphäre und Lithosphäre.

Die moderne Geochemie ist ein Komplex wissenschaftlicher Disziplinen, darunter regionale Geochemie, Biogeochemie und geochemische Methoden zur Erkundung von Mineralvorkommen. Gegenstand des Studiums aller dieser Disziplinen sind die Gesetze der Migration von Elementen, die Bedingungen für ihre Konzentration, Trennung und Wiederablagerung sowie die Prozesse der Evolution der Formen des Auffindens jedes Elements oder der Assoziationen mehrerer Elemente, insbesondere ähnlicher Eigenschaften.

Die Geochemie beruht auf den Eigenschaften und der Struktur des Atoms und der kristallinen Materie, auf Daten zu thermodynamischen Parametern, die einen Teil der Erdkruste oder einzelne Schalen charakterisieren, sowie auf allgemeinen Mustern, die durch thermodynamische Prozesse gebildet werden.

Die direkte Aufgabe der geochemischen Forschung in der Geologie ist der Nachweis von MPO. Daher gehen der Erzmineralien unbedingt geochemische Untersuchungen voraus und begleiten diese, deren Ergebnisse zur Identifizierung von Verbreitungsgebieten der nützlichen Komponente verwendet werden.

Mineralogie

Einer der wichtigsten und ältesten Bereiche der Geologie, der die weite, schöne, ungewöhnlich interessante und geheimnisvolle Welt der Mineralien untersucht. Mineralogische Untersuchungen, deren Ziele, Zielsetzungen und Methoden von konkreten Aufgabenstellungen abhängen, werden in allen Phasen der Prospektion und geologischen Erkundung durchgeführt und umfassen ein breites Methodenspektrum von der visuellen Beurteilung der Mineralzusammensetzung bis hin zur Elektronenmikroskopie und Röntgenbeugungsdiagnostik .

In den Phasen der Untersuchung, Prospektion und Exploration von MPO werden Studien durchgeführt, um die mineralogischen Suchkriterien zu klären und eine vorläufige Bewertung der praktischen Bedeutung potenzieller Lagerstätten vorzunehmen.

Während der Explorationsphase geologischer Arbeiten und bei der Bewertung der Reserven an Erzen oder nichtmetallischen Rohstoffen wird die vollständige quantitative und qualitative Mineralzusammensetzung ermittelt und nützliche und schädliche Verunreinigungen identifiziert, deren Daten bei der Auswahl der Verarbeitung berücksichtigt werden Technologie oder eine Schlussfolgerung über die Qualität von Rohstoffen.

Neben einer umfassenden Untersuchung der Zusammensetzung von Gesteinen sind die Hauptaufgaben der Mineralogie die Untersuchung der Gesetzmäßigkeiten in der Kombination von Mineralien in natürlichen Verbänden und die Verbesserung der Prinzipien der Systematik der Mineralarten.

Kristallographie

Galt die Kristallographie einst als Teil der Mineralogie und die enge Verbindung zwischen ihnen ist natürlich und offensichtlich, so ist sie heute eine eigenständige Wissenschaft mit eigenem Fachgebiet und eigenen Forschungsmethoden. Die Aufgaben der Kristallographie bestehen in einer umfassenden Untersuchung der Struktur, der physikalischen und optischen Eigenschaften von Kristallen, der Prozesse ihrer Entstehung und der Besonderheiten der Wechselwirkung mit dem Medium sowie der Veränderungen, die unter dem Einfluss von Einflüssen unterschiedlicher Natur auftreten.

Die Wissenschaft der Kristalle gliedert sich in die physikalische und chemische Kristallographie, die die Muster der Bildung und des Wachstums von Kristallen, ihr Verhalten unter verschiedenen Bedingungen, je nach Form und Struktur, untersucht, und die geometrische Kristallographie, deren Gegenstand die geometrischen Gesetze sind, die die Kristalle regeln Form und Symmetrie von Kristallen.

Tektonik

Die Tektonik ist einer der Kernzweige der Geologie, der in struktureller Hinsicht die Merkmale seiner Entstehung und Entwicklung vor dem Hintergrund von Bewegungen, Verformungen, Verwerfungen und Versetzungen unterschiedlicher Größenordnung untersucht, die durch tiefe Prozesse verursacht werden.

Die Tektonik gliedert sich in regionale, strukturelle (morphologische), historische und angewandte Zweige.

Die regionale Leitung arbeitet mit Strukturen wie Plattformen, Platten, Schilden, gefalteten Bereichen, Depressionen der Meere und Ozeane, Transformationsstörungen, Riftzonen usw.

Ein Beispiel ist der regionale strukturtektonische Plan, der die Geologie Russlands charakterisiert. Der europäische Teil des Landes liegt auf der osteuropäischen Plattform und besteht aus präkambrischen magmatischen und metamorphen Gesteinen. Das Gebiet zwischen Ural und Jenissei liegt auf der Westsibirischen Plattform. Die Sibirische Plattform (Mittelsibirisches Plateau) erstreckt sich vom Jenissei bis zur Lena. Gefaltete Gebiete werden durch die ural-mongolischen, pazifischen und teilweise mediterranen Faltgürtel repräsentiert.

Die morphologische Tektonik untersucht im Vergleich zur Regionaltektonik Strukturen niedrigerer Ordnung.

Die Entstehungs- und Entstehungsgeschichte der wichtigsten Strukturformen der Ozeane und Kontinente wird in der historischen Geotektonik behandelt.

Die angewandte Richtung der Tektonik ist mit der Identifizierung von Regelmäßigkeiten in der Verteilung verschiedener Arten von MPOs in Verbindung mit bestimmten Arten von Morphostrukturen und Merkmalen ihrer Entwicklung verbunden.

Im „handelsgeologischen“ Sinne werden Störungen in der Erdkruste als erzführende Kanäle und erzsteuernde Faktoren betrachtet.

Paläontologie

Die Paläontologie bedeutet wörtlich „die Wissenschaft der antiken Wesen“ und untersucht fossile Organismen, ihre Überreste und Spuren lebenswichtiger Aktivität, hauptsächlich zur stratigraphischen Zerlegung der Gesteine ​​der Erdkruste. Die Kompetenz der Paläontologie umfasst die Aufgabe, auf der Grundlage von Daten, die als Ergebnis der Rekonstruktion des Aussehens, der biologischen Eigenschaften, der Fortpflanzungsmethoden und der Ernährung antiker Organismen gewonnen wurden, ein Bild wiederherzustellen, das den Prozess der biologischen Evolution widerspiegelt.

Nach ganz offensichtlichen Anzeichen wird die Paläontologie in Paläozoologie und Paläobotanik unterteilt.

Organismen reagieren empfindlich auf Veränderungen der physikalisch-chemischen Parameter der Umwelt und sind daher zuverlässige Indikatoren für die Bedingungen, unter denen Gesteine ​​entstanden sind. Daraus ergibt sich die enge Verbindung zwischen Geologie und Paläontologie.

Auf der Grundlage paläontologischer Forschungen wurde zusammen mit den Ergebnissen der Bestimmung des absoluten Alters geologischer Formationen eine geochronologische Skala erstellt, in der die Erdgeschichte in geologische Epochen (Archaikum, Proterozoikum, Paläozoikum, Mesozoikum und Känozoikum) unterteilt ist. Epochen werden in Perioden und diese wiederum in Epochen unterteilt.

Wir leben im Pleistozän (vor 20.000 Jahren bis heute) des Quartärs, das vor etwa 1 Million Jahren begann.

Petrographie

Die Petrographie (Petrologie) befasst sich mit der Untersuchung der Mineralzusammensetzung magmatischer, metamorpher und sedimentärer Gesteine, ihrer Textur- und Strukturmerkmale und ihrer Entstehung. Die Forschung erfolgt mit einem Polarisationsmikroskop in den Strahlen durchgelassenen polarisierten Lichts. Dazu werden dünne (0,03-0,02 mm) Platten (Abschnitte) aus Gesteinsproben geschnitten und dann mit kanadischem Balsam auf eine Glasplatte geklebt (die optischen Eigenschaften dieses Harzes ähneln denen von Glas).

Mineralien werden (die meisten) transparent und ihre optischen Eigenschaften werden zur Identifizierung von Mineralien und ihren Gesteinsbestandteilen verwendet. Die Interferenzmuster im Dünnschliff ähneln Mustern in einem Kaleidoskop.

Einen besonderen Platz im Kreislauf der Geowissenschaften nimmt die Petrographie von Sedimentgesteinen ein. Seine große theoretische und praktische Bedeutung ergibt sich aus der Tatsache, dass es sich bei der Forschung um moderne und antike (fossile) Sedimente handelt, die etwa 70 % der Erdoberfläche einnehmen.

Ingenieurgeologie

Ingenieurgeologie ist die Wissenschaft jener Merkmale der Zusammensetzung, der physikalischen und chemischen Eigenschaften, der Bildung, des Vorkommens und der Dynamik der oberen Horizonte der Erdkruste, die mit wirtschaftlichen, hauptsächlich ingenieur- und bautechnischen Aktivitäten des Menschen verbunden sind.

Ingenieur- und geologische Untersuchungen zielen darauf ab, eine umfassende und umfassende Bewertung geologischer Faktoren durchzuführen, die durch menschliche Wirtschaftstätigkeit in Verbindung mit natürlichen geologischen Prozessen verursacht werden.

Wenn wir uns daran erinnern, dass die Naturwissenschaften je nach Leitmethode in beschreibende und exakte Wissenschaften unterteilt werden, dann gehört die Ingenieurgeologie im Gegensatz zu vielen ihrer „Kollegen im Laden“ natürlich zu letzteren.

Meeresgeologie

Es wäre unfair, den umfangreichen Zweig der Geologie zu ignorieren, der die geologische Struktur und die Merkmale der Entwicklung des Meeresbodens untersucht. Wenn Sie der kürzesten und umfassendsten Definition folgen, die die Geologie (das Studium der Erde) charakterisiert, dann ist Meeresgeologie die Wissenschaft vom Meeresboden (Ozeanboden), die alle Zweige des „geologischen Baums“ (Tektonik, Petrographie, Lithologie, historische und quartäre Geologie, Paläogeographie, Stratigraphie, Geomorphologie, Geochemie, Geophysik, Mineralienlehre usw.).

Die Forschung in den Meeren und Ozeanen erfolgt von speziell ausgerüsteten Schiffen, schwimmenden Bohrinseln und Pontons (auf dem Schelf). Zur Probenahme werden neben Bohrungen auch Dredgen, Zweischalengreifer und Durchgangsrohre eingesetzt. Mit Hilfe autonomer und gezogener Fahrzeuge werden diskrete und kontinuierliche Foto-, Fernseh-, seismische, magnetometrische und Geolokalisierungsuntersuchungen durchgeführt.

In unserer Zeit sind viele Probleme der modernen Wissenschaft noch nicht gelöst, darunter auch die ungelösten Geheimnisse des Ozeans und seiner Tiefen. Die Meeresgeologie wird nicht nur für die Wissenschaft geehrt, „das Geheimnis zu klären“, sondern auch für die Beherrschung des kolossalen Minerals

Die wichtigste theoretische Aufgabe des modernen Meereszweigs der Geologie ist das Studium der Entwicklungsgeschichte der ozeanischen Kruste und die Identifizierung der wichtigsten Gesetzmäßigkeiten ihrer geologischen Struktur.

Historische Geologie ist die Wissenschaft von den Entwicklungsmustern der Erdkruste und des Planeten als Ganzes in der historisch beobachtbaren Vergangenheit vom Moment ihrer Entstehung bis heute. Das Studium der Entstehungsgeschichte der Struktur der Lithosphäre ist wichtig, da die darin auftretenden tektonischen Verschiebungen und Verformungen die wichtigsten Faktoren zu sein scheinen, die die meisten Veränderungen bestimmen, die in vergangenen geologischen Epochen auf der Erde stattgefunden haben.

Nachdem wir nun einen allgemeinen Überblick über die Geologie erhalten haben, können wir uns ihren Ursprüngen zuwenden.

Ein Ausflug in die Geschichte der Geowissenschaften

Es ist schwer zu sagen, wie weit die Geschichte der Geologie Tausende von Jahren zurückreicht, aber der Neandertaler wusste bereits, woraus er ein Messer oder eine Axt herstellen konnte, und zwar aus Feuerstein oder Obsidian (vulkanisches Glas).

Von der Zeit des Urmenschen bis zur Mitte des 18. Jahrhunderts dauerte die vorwissenschaftliche Phase der Anhäufung und Bildung geologischer Kenntnisse, hauptsächlich über Metallerze, Bausteine, Salze und Grundwasser. In der damaligen Interpretation sprach man schon in der Antike von Gesteinen, Mineralien und geologischen Vorgängen.

Im 13. Jahrhundert entwickelte sich der Bergbau in den Ländern Asiens und die Grundlagen des Bergbaus und des Erzwissens entstanden.

In der Renaissance (XV-XVI Jahrhundert) etablierte sich das heliozentrische Weltbild (J. Bruno, G. Galileo, N. Copernicus), die geologischen Ideen von N. Stenon, Leonardo da Vinci und G. Bauer geboren, und die kosmogonischen Konzepte von P. Descartes und G. Leibniz.

Während der Entstehung der Geologie als Wissenschaft (18.-19. Jahrhundert) erschienen die kosmogonischen Hypothesen von P. Laplace und I. Kant sowie die geologischen Ideen von M. V. Lomonosov und J. Buffon. Stratigraphie (I. Lehman, G. Fuchsel) und Paläontologie (J.B. Lamarck, W. Smith) wurden geboren, Kristallographie (R.J. Gayuy, M.V. Lomonosov), Mineralogie (I. Ya. Berzelius, A. Kronstedt, V. M. Severgin, K. F. Moos, usw.), beginnt die geologische Kartierung.

In dieser Zeit wurden die ersten geologischen Gesellschaften und nationalen geologischen Dienste gegründet.

Von der zweiten Hälfte des 19. bis zum Beginn des 20. Jahrhunderts waren die geologischen Beobachtungen von Charles Darwin, die Entstehung der Plattform- und Geosynklinalenlehre, die Entstehung der Paläogeographie, die Entwicklung der instrumentellen Petrographie, genetische und theoretische Mineralogie, die Entstehung der Magmakonzepte und die Lehre von den Erzvorkommen. Die Erdölgeologie begann sich zu entwickeln und die Geophysik (Magnetometrie, Gravimetrie, Seismometrie und Seismologie) begann an Dynamik zu gewinnen. Im Jahr 1882 wurde das Geologische Komitee Russlands gegründet.

Die moderne Entwicklungsperiode der Geologie begann in der Mitte des 20. Jahrhunderts, als die Erdwissenschaft Computertechnologien einführte und neue Laborinstrumente, Werkzeuge und technische Mittel erwarb, die es ermöglichten, mit der geologischen und geophysikalischen Untersuchung der Ozeane zu beginnen und nahegelegene Planeten.

Die herausragendsten wissenschaftlichen Errungenschaften waren die Theorie der metasomatischen Zonierung von D. S. Korzhinsky, die Theorie der Metamorphismusfazies, die Theorie von M. Strakhov über die Arten der Lithogenese, die Einführung geochemischer Methoden zur Prospektion von Erzvorkommen usw.

Unter der Leitung von A. L. Yanshin, N. S. Shatsky und A. A. Bogdanov wurden tektonische Vermessungskarten der Länder Europas und Asiens erstellt und paläogeografische Atlanten erstellt.

Das Konzept einer neuen globalen Tektonik wurde entwickelt (J. T. Wilson, G. Hess, V. E. Khain usw.), Geodynamik, Ingenieurgeologie und Hydrogeologie traten voran, eine neue Richtung in der Geologie wurde skizziert – ökologisch, die heute zu einer Priorität geworden ist.

Probleme der modernen Geologie

Die Probleme der modernen Wissenschaft sind auch heute noch in vielen grundlegenden Fragen ungelöst, und es gibt mindestens eineinhalbhundert solcher Probleme. Wir sprechen über die biologischen Grundlagen des Bewusstseins, die Geheimnisse des Gedächtnisses, die Natur von Zeit und Schwerkraft, den Ursprung von Sternen, Schwarzen Löchern und die Natur anderer Weltraumobjekte. Auch die Geologie hat viele Probleme, die noch gelöst werden müssen. Dies betrifft hauptsächlich die Struktur und Zusammensetzung des Universums sowie die Prozesse, die im Inneren der Erde ablaufen.

Heutzutage wächst die Bedeutung der Geologie aufgrund der Notwendigkeit, die wachsende Gefahr katastrophaler geologischer Folgen im Zusammenhang mit irrationalen Wirtschaftsaktivitäten, die Umweltprobleme verschärfen, zu kontrollieren und zu berücksichtigen.

Geologische Ausbildung in Russland

Die Bildung der modernen geologischen Ausbildung in Russland ist mit der Eröffnung eines Korps von Bergbauingenieuren (dem zukünftigen Bergbauinstitut) in St. Petersburg und der Gründung der Moskauer Universität verbunden, und ihre Blütezeit begann, als sie 1930 in Leningrad gegründet wurde dann in die Geologie überführt (heute GIN AH CCCP).

Heute nimmt das Geologische Institut eine führende Position unter den Forschungseinrichtungen auf dem Gebiet der Stratigraphie, Lithologie, Tektonik und der Geschichte der Wissenschaften des geologischen Kreislaufs ein. Die Haupttätigkeitsbereiche beziehen sich auf die Entwicklung komplexer grundlegender Probleme der Struktur und Bildung der ozeanischen und kontinentalen Kruste, die Untersuchung der Entwicklung der Gesteinsbildung von Kontinenten und der Sedimentation in den Ozeanen, Geochronologie, globale Korrelation geologischer Prozesse usw Phänomene usw.

Der Vorgänger des GIN war übrigens das Mineralogische Museum, das 1898 in Museum für Geologie und 1912 in Geologisches und Mineralogisches Museum umbenannt wurde. Peter der Große.

Die Grundlage der geologischen Ausbildung in Russland basiert seit ihrer Gründung auf dem Dreieinigkeitsprinzip: Wissenschaft – Ausbildung – Praxis. Diesem Prinzip folgt die pädagogische Geologie heute trotz der Umwälzungen der Perestroika.

Im Jahr 1999 wurde auf Beschluss der Gremien der Ministerien für Bildung und natürliche Ressourcen Russlands das Konzept der geologischen Ausbildung verabschiedet, das in Bildungseinrichtungen und Produktionsteams, die geologisches Personal „kultivieren“, erprobt wurde.

Heutzutage kann eine höhere geologische Ausbildung an mehr als 30 Universitäten in Russland erworben werden.

Und loszulassen, „zur Erkundung der Taiga“ oder „in die schwülen Steppen“ zu gehen, ist in unserer Zeit nicht mehr so ​​prestigeträchtig wie früher, der Geologe wählt es, weil „der glücklich ist, der das schmerzende Gefühl der Straße kennt“. „...