La geologia è la scienza di cosa? Cosa fanno i geologi? Problemi della geologia moderna

“La geologia è uno stile di vita”, dirà molto probabilmente un geologo rispondendo a una domanda sulla sua professione, prima di passare a formulazioni aride e noiose, spiegando che la geologia riguarda la struttura e la composizione della terra, la storia della sua nascita , formazione e sviluppo dei modelli, delle ricchezze un tempo innumerevoli, ma oggi, ahimè, “stimate” delle sue profondità. Anche altri pianeti del sistema solare sono oggetto di ricerca geologica.

La descrizione di una determinata scienza spesso inizia con la storia della sua origine e formazione, dimenticando che la narrazione è piena di termini e definizioni incomprensibili, quindi è meglio arrivare prima al nocciolo della questione.

Fasi della ricerca geologica

Lo schema più generale della sequenza di ricerche in cui può essere “compresso” tutto il lavoro geologico volto all'identificazione dei giacimenti minerari (di seguito MPO): rilevamento geologico (mappatura degli affioramenti rocciosi e delle formazioni geologiche), lavoro di prospezione, esplorazione, calcolo delle riserve, relazione geologica. Il rilievo, la ricerca e la ricognizione, a loro volta, sono naturalmente suddivisi in fasi a seconda della scala del lavoro e tenendo conto della loro opportunità.

Per svolgere un lavoro così complesso è coinvolto un intero esercito di specialisti delle più diverse specialità geologiche, che un vero geologo deve padroneggiare molto più che a livello di “un po’ di tutto”, perché si trova di fronte al problema compito di riassumere tutte queste diverse informazioni e infine arrivare alla scoperta di un giacimento (o realizzarlo), poiché la geologia è una scienza che studia le viscere della terra principalmente per lo sviluppo delle risorse minerarie.

Famiglia delle scienze geologiche

Come altre scienze naturali (fisica, biologia, chimica, geografia, ecc.), la geologia è un intero complesso di discipline scientifiche correlate e intrecciate.

Le materie direttamente geologiche includono geologia generale e regionale, mineralogia, tettonica, geomorfologia, geochimica, litologia, paleontologia, petrologia, petrografia, gemmologia, stratigrafia, geologia storica, cristallografia, idrogeologia, geologia marina, vulcanologia e sedimentologia.

Le scienze applicate, metodologiche, tecniche, economiche e altre legate alla geologia includono geologia ingegneristica, sismologia, petrofisica, glaciologia, geografia, geologia minerale, geofisica, scienza del suolo, geodesia, oceanografia, oceanologia, geostatistica, geotecnologia, geoinformatica, geotecnologia, catasto e monitoraggio terre, gestione del territorio, climatologia, cartografia, meteorologia e una serie di scienze dell'atmosfera.

La geologia del campo “pura” rimane ancora in gran parte descrittiva, il che impone una certa responsabilità morale ed etica all'esecutore, quindi la geologia, avendo sviluppato un proprio linguaggio, come le altre scienze, non può fare a meno della filologia, della logica e dell'etica.

Poiché i percorsi di prospezione ed esplorazione, soprattutto in aree difficili da raggiungere, sono un lavoro praticamente incontrollato, un geologo è sempre suscettibile alla tentazione di giudizi o conclusioni soggettivi, ma presentati con competenza e bellezza, e questo, sfortunatamente, accade. Le “imprecisioni” innocue possono portare a conseguenze molto gravi sia in termini di produzione scientifica che di materiale economico, quindi un geologo semplicemente non ha il diritto all'inganno, alla distorsione e all'errore, come un geniere o un chirurgo.

Il nucleo delle geoscienze è organizzato in una serie gerarchica (geochimica, mineralogia, cristallografia, petrologia, litologia, paleontologia e la stessa geologia, compresa la tettonica, la stratigrafia e la geologia storica), che riflette la subordinazione di oggetti di studio successivamente più complessi da atomi e molecole a la Terra nel suo insieme.

Ognuna di queste scienze si ramifica ampiamente in varie direzioni, proprio come la stessa geologia comprende la tettonica, la stratigrafia e la geologia storica.

Geochimica

Il campo visivo di questa scienza risiede nei problemi della distribuzione degli elementi nell'atmosfera, nell'idrosfera e nella litosfera.

La geochimica moderna è un complesso di discipline scientifiche, tra cui geochimica regionale, biogeochimica e metodi geochimici per la ricerca di depositi minerali. Oggetto di studio di tutte queste discipline sono le leggi di migrazione degli elementi, le condizioni della loro concentrazione, separazione e rideposizione, nonché i processi di evoluzione delle forme di occorrenza di ciascun elemento o associazioni di diversi, particolarmente simili nelle proprietà .

La geochimica si basa sulle proprietà e sulla struttura dell'atomo e della materia cristallina, sui dati sui parametri termodinamici che caratterizzano parte della crosta terrestre o dei singoli gusci, nonché su modelli generali formati da processi termodinamici.

Il compito diretto della ricerca geochimica in geologia è il rilevamento di depositi minerali, pertanto i depositi minerali sono necessariamente preceduti e accompagnati da un'indagine geochimica, sulla base dei risultati della quale vengono identificate le aree di dispersione del componente utile.

Mineralogia

Uno dei rami principali e più antichi della scienza geologica, che studia l'enorme, bello, insolitamente interessante e misterioso mondo dei minerali. Gli studi mineralogici, i cui scopi, obiettivi e metodi dipendono da compiti specifici, vengono condotti in tutte le fasi della prospezione e dell'esplorazione geologica e comprendono un'ampia gamma di metodi dalla valutazione visiva della composizione minerale alla microscopia elettronica e alla diagnostica della diffrazione dei raggi X.

Nelle fasi di rilevamento, prospezione ed esplorazione dei giacimenti minerari, vengono effettuate ricerche per chiarire i criteri di prospezione mineralogica e una valutazione preliminare del significato pratico dei potenziali giacimenti.

Durante la fase di esplorazione del lavoro geologico e quando si valutano le riserve di minerali o materie prime non metalliche, viene stabilita la sua completa composizione minerale quantitativa e qualitativa con l'identificazione di impurità utili e dannose, i cui dati vengono presi in considerazione quando si sceglie una tecnologia di lavorazione o trarre una conclusione sulla qualità delle materie prime.

Oltre allo studio completo della composizione delle rocce, i compiti principali della mineralogia sono lo studio dei modelli di combinazione dei minerali nelle associazioni naturali e il miglioramento dei principi della tassonomia delle specie minerali.

Cristallografia

Un tempo la cristallografia era considerata parte della mineralogia e la stretta connessione tra loro è naturale ed evidente, ma oggi è una scienza indipendente con una propria materia e propri metodi di ricerca. Gli obiettivi della cristallografia sono lo studio completo della struttura, delle proprietà fisiche e ottiche dei cristalli, dei processi della loro formazione e delle caratteristiche della loro interazione con l'ambiente, nonché dei cambiamenti che si verificano sotto l'influenza di influenze di varia natura.

La scienza dei cristalli si divide in cristallografia fisico-chimica, che studia i modelli di formazione e crescita dei cristalli, il loro comportamento in varie condizioni a seconda della forma e della struttura, e cristallografia geometrica, il cui oggetto sono le leggi geometriche che governano la forma e la simmetria di cristalli.

Tettonica

La tettonica è una delle branche fondamentali della geologia, che studia in termini strutturali, le caratteristiche della sua formazione e sviluppo sullo sfondo di movimenti, deformazioni, faglie e dislocazioni su scala diversa causati da processi profondi.

La tettonica è divisa in rami regionali, strutturali (morfologici), storici e applicati.

La direzione regionale opera con strutture come piattaforme, placche, scudi, aree piegate, depressioni di mari e oceani, faglie di trasformazione, zone di rift, ecc.

Ad esempio, possiamo citare il piano strutturale-tettonico regionale che caratterizza la geologia della Russia. La parte europea del paese si trova sulla piattaforma dell'Europa orientale, composta da rocce ignee e metamorfiche precambriane. Il territorio tra gli Urali e lo Yenisei si trova sulla piattaforma della Siberia occidentale. La piattaforma siberiana (altopiano siberiano centrale) si estende dallo Yenisei alla Lena. Le aree piegate sono rappresentate dalle cinture di piega Ural-Mongolo, Pacifico e parzialmente Mediterraneo.

La tettonica morfologica, rispetto alla tettonica regionale, studia strutture di ordine inferiore.

La geotettonica storica si occupa della storia dell'origine e della formazione dei principali tipi di forme strutturali di oceani e continenti.

La direzione applicata della tettonica è associata all'identificazione di modelli di posizionamento di vari tipi di formazioni rocciose in relazione a determinati tipi di morfostrutture e caratteristiche del loro sviluppo.

Nel senso geologico “mercantile”, le faglie nella crosta terrestre sono considerate canali di approvvigionamento del minerale e fattori di controllo del minerale.

Paleontologia

Letteralmente “scienza degli esseri antichi”, la paleontologia studia gli organismi fossili, i loro resti e le tracce di vita, principalmente per la divisione stratigrafica delle rocce della crosta terrestre. La competenza della paleontologia comprende il compito di ripristinare un quadro che rifletta il processo di evoluzione biologica sulla base dei dati ottenuti dalla ricostruzione dell'aspetto, delle caratteristiche biologiche, dei metodi di riproduzione e della nutrizione degli organismi antichi.

Secondo segni abbastanza evidenti, la paleontologia è divisa in paleozoologia e paleobotanica.

Gli organismi sono sensibili ai cambiamenti nei parametri fisici e chimici del loro ambiente, quindi sono indicatori affidabili delle condizioni in cui si sono formate le rocce. Da qui lo stretto legame tra geologia e paleontologia.

Sulla base della ricerca paleontologica, insieme ai risultati della determinazione dell'età assoluta delle formazioni geologiche, è stata compilata una scala geocronologica in cui la storia della Terra è divisa in ere geologiche (Archeano, Proterozoico, Paleozoico, Mesozoico e Cenozoico). Le epoche sono divise in periodi e questi, a loro volta, sono divisi in epoche.

Viviamo nell'era del Pleistocene (da 20 mila anni fa ad oggi) del periodo Quaternario, iniziato circa 1 milione di anni fa.

Petrografia

La petrografia (petrologia) studia la composizione minerale delle rocce ignee, metamorfiche e sedimentarie, le loro caratteristiche tessiturali e strutturali e la genesi. La ricerca viene effettuata utilizzando un microscopio polarizzatore in raggi di luce polarizzata trasmessa. Per fare ciò, piastre (sezioni) sottili (0,03-0,02 mm) vengono tagliate da campioni di roccia, quindi incollate su una lastra di vetro con balsamo del Canada (le caratteristiche ottiche di questa resina sono vicine ai parametri del vetro).

I minerali diventano trasparenti (la maggior parte di essi) e i minerali e le rocce che li costituiscono vengono identificati in base alle loro proprietà ottiche. I modelli di interferenza nelle sezioni sottili assomigliano ai modelli di un caleidoscopio.

La petrografia delle rocce sedimentarie occupa un posto speciale nel ciclo delle scienze geologiche. Il suo grande significato teorico e pratico è dovuto al fatto che oggetto della ricerca sono i sedimenti moderni e antichi (fossili), che occupano circa il 70% della superficie terrestre.

Geologia ingegneristica

La geologia ingegneristica è la scienza di quelle caratteristiche della composizione, delle proprietà fisiche e chimiche, della formazione, della presenza e della dinamica degli orizzonti superiori della crosta terrestre, che sono associate alle attività economiche, principalmente ingegneristiche e di costruzione dell'uomo.

Le indagini geologiche ingegneristiche hanno lo scopo di eseguire una valutazione completa e integrata dei fattori geologici causati dall'attività economica umana in combinazione con i processi geologici naturali.

Se ricordiamo che, a seconda del metodo di guida, le scienze naturali si dividono in descrittive ed esatte, allora la geologia ingegneristica, ovviamente, appartiene a quest'ultima, a differenza di molti dei suoi "compagni di bottega".

Geologia marina

Sarebbe ingiusto ignorare la vasta sezione della geologia che studia la struttura geologica e le caratteristiche dello sviluppo del fondo degli oceani e dei mari. Se si segue la definizione più breve e succinta che caratterizza la geologia (lo studio della Terra), allora la geologia marina è la scienza del fondo del mare (oceano), che copre tutti i rami dell’“albero geologico” (tettonica, petrografia, litologia, geologia storica e del Quaternario, paleogeografia, stratigrafia, geomorfologia, geochimica, geofisica, studio dei minerali, ecc.).

La ricerca nei mari e negli oceani viene effettuata da navi appositamente attrezzate, piattaforme di perforazione galleggianti e pontoni (sullo scaffale). Per il campionamento, oltre alla perforazione, vengono utilizzate draghe, benne di fondo e tubi diritti. Utilizzando veicoli autonomi e trainati si effettuano rilievi discreti e continui fotografici, televisivi, sismici, magnetometrici e di geolocalizzazione.

Ai nostri giorni, molti problemi della scienza moderna non sono ancora stati risolti, e questi includono i segreti irrisolti dell'oceano e delle sue profondità. Alla geologia marina è stato concesso l’onore non solo per il bene della scienza di “rendere evidente il segreto”, ma anche per padroneggiare il colossale minerale

Il principale compito teorico della moderna branca della geologia marina rimane lo studio della storia dello sviluppo della crosta oceanica e l'identificazione dei principali modelli della sua struttura geologica.

La geologia storica è la scienza dei modelli di sviluppo della crosta terrestre e del pianeta nel suo insieme nel passato storicamente prevedibile dal momento della sua formazione ai giorni nostri. Studiare la storia della formazione della struttura della litosfera è importante perché i movimenti tettonici e le deformazioni che si verificano in essa sembrano essere i fattori più importanti che causano la maggior parte dei cambiamenti avvenuti sulla Terra nelle ere geologiche passate.

Ora, avendo ricevuto un'idea generale della geologia, possiamo rivolgerci alle sue origini.

Un'escursione nella storia delle scienze della Terra

È difficile dire quanto la storia della geologia risalga a migliaia di anni fa, ma i Neanderthal sapevano già da cosa realizzare un coltello o un'ascia, usando la selce o l'ossidiana (vetro vulcanico).

Dai tempi dell'uomo primitivo fino alla metà del XVIII secolo, durò la fase prescientifica di accumulo e formazione della conoscenza geologica, principalmente sui minerali metallici, sulle pietre da costruzione, sui sali e sulle acque sotterranee. Si cominciò a parlare di rocce, minerali e processi geologici nell'interpretazione dell'epoca già nell'antichità.

Nel XIII secolo l’attività mineraria si stava sviluppando nei paesi asiatici e stavano emergendo le basi della conoscenza mineraria.

Durante il Rinascimento (secoli XV-XVI) si affermò l'idea eliocentrica del mondo (G. Bruno, G. Galileo, N. Copernico), si affermarono le idee geologiche di N. Stenon, Leonardo da Vinci e G. Bauer nacquero e furono formulati concetti cosmogonici Cartesio e G. Leibniz.

Durante il periodo di formazione della geologia come scienza (secoli XVIII-XIX), apparvero le ipotesi cosmogoniche di P. Laplace e I. Kant e le idee geologiche di M. V. Lomonosov e J. Buffon. Stanno emergendo la stratigrafia (I. Lehman, G. Füxel) e la paleontologia (J.B. Lamarck, W. Smith), la cristallografia (R.J. Gayuy, M.V. Lomonosov), la mineralogia (I.Ya. Berzelius, A. Kronstedt, V. M. Severgin, K. F. Moos, ecc.), inizia la cartografia geologica.

Durante questo periodo furono create le prime società geologiche e i servizi geologici nazionali.

Dalla seconda metà del XIX secolo all'inizio del XX secolo gli eventi più significativi furono le osservazioni geologiche di Charles Darwin, la creazione della dottrina delle piattaforme e delle geosincline, l'emergere della paleogeografia, lo sviluppo della petrografia strumentale, la genetica e mineralogia teorica, l'emergere del concetto di magma e la dottrina dei giacimenti minerari. La geologia del petrolio cominciò ad emergere e la geofisica (magnetometria, gravimetria, sismometria e sismologia) cominciò a guadagnare slancio. Nel 1882 fu fondato il Comitato Geologico della Russia.

Il periodo moderno di sviluppo della geologia iniziò a metà del XX secolo, quando la scienza della Terra adottò la tecnologia informatica e acquisì nuovi strumenti di laboratorio, strumenti e mezzi tecnici che permisero di iniziare lo studio geologico e geofisico degli oceani e dei pianeti vicini.

I risultati scientifici più importanti furono la teoria della zonizzazione metasomatica di D. S. Korzhinsky, la dottrina della facies metamorfica, la teoria dei tipi di litogenesi di M. Strakhov, l'introduzione di metodi geochimici per la ricerca di depositi di minerali, ecc.

Sotto la guida di A.L. Yanshin, N.S. Shatsky e A.A. Bogdanov, furono create mappe tettoniche generali dei paesi dell'Europa e dell'Asia e furono compilati atlanti paleogeografici.

È stato sviluppato il concetto di una nuova tettonica globale (J. T. Wilson, G. Hess, V. E. Khain, ecc.), la geodinamica, la geologia ingegneristica e l'idrogeologia hanno fatto passi da gigante, è emersa una nuova direzione nella geologia: ambientale, che è diventata una priorità oggi.

Problemi della geologia moderna

Oggi, su molte questioni fondamentali, i problemi della scienza moderna rimangono ancora irrisolti, e ci sono almeno centocinquanta domande di questo tipo. Stiamo parlando dei fondamenti biologici della coscienza, dei misteri della memoria, della natura del tempo e della gravità, dell'origine delle stelle, dei buchi neri e della natura di altri oggetti cosmici. Anche la geologia deve affrontare molti problemi che devono ancora essere affrontati. Ciò riguarda principalmente la struttura e la composizione dell'Universo, nonché i processi che si verificano all'interno della Terra.

Al giorno d’oggi, l’importanza della geologia è in aumento a causa della necessità di controllare e tenere conto della crescente minaccia di conseguenze geologiche catastrofiche associate ad attività economiche irrazionali che aggravano i problemi ambientali.

Educazione geologica in Russia

La formazione della moderna educazione geologica in Russia è associata all'apertura del Corpo degli ingegneri minerari a San Pietroburgo (il futuro Istituto minerario) e alla creazione dell'Università di Mosca, e il periodo di massimo splendore iniziò quando nel 1930 fu creato a Leningrado e poi trasferito a Geologia (ora GIN AH CCCP).

Oggi l'Istituto Geologico occupa una posizione di primo piano tra gli enti di ricerca nei campi della stratigrafia, della litologia, della tettonica e della storia delle scienze del ciclo geologico. Le principali aree di attività sono legate allo sviluppo di complessi problemi fondamentali della struttura e della formazione della crosta oceanica e continentale, allo studio dell'evoluzione della formazione rocciosa continentale e della sedimentazione negli oceani, alla geocronologia, alla correlazione globale di processi e fenomeni geologici , eccetera.

A proposito, il predecessore del GIN fu il Museo Mineralogico, ribattezzato nel 1898 Museo di Geologia, e poi nel 1912 Museo Geologico e Mineralogico da cui prende il nome. Peter il grande.

Fin dalla sua istituzione, la base dell'educazione geologica in Russia è stata il principio della trinità: scienza - educazione - pratica. Nonostante gli sconvolgimenti della perestrojka, la geologia educativa segue ancora oggi questo principio.

Nel 1999, con decisione dei consigli dei ministeri dell'Istruzione e delle Risorse naturali della Russia, è stato adottato il concetto di educazione geologica, che è stato testato negli istituti scolastici e nei gruppi di produzione che “coltivano” il personale geologico.

Oggi, l'istruzione geologica superiore può essere ottenuta in più di 30 università in Russia.

E anche se ai nostri giorni andare “in esplorazione nella taiga” o andare “nelle steppe afose” non è più un lavoro prestigioso come un tempo, il geologo lo sceglie perché “felice è chi conosce il doloroso sentimento del strada"...