Geologia jest nauką o czym? Czym zajmują się geolodzy? Problemy współczesnej geologii

„Geologia to sposób na życie” – powie najprawdopodobniej geolog, odpowiadając na pytanie dotyczące jego zawodu, zanim przejdzie do suchych i nudnych sformułowań, wyjaśniając, że geologia dotyczy budowy i składu ziemi, historii jej narodzin , powstawanie i rozwój wzorców, niegdyś niezliczone, ale dziś, niestety, „szacowane” bogactwa jego głębin. Obiektem badań geologicznych są także inne planety Układu Słonecznego.

Opis konkretnej nauki często zaczynamy od historii jej powstania i powstawania, zapominając, że narracja jest pełna niezrozumiałych terminów i definicji, dlatego lepiej najpierw przejść do sedna.

Etapy badań geologicznych

Najbardziej ogólny schemat sekwencji badań, w który można „wcisnąć” wszystkie prace geologiczne mające na celu identyfikację złóż minerałów (dalej MPO), zasadniczo wygląda następująco: badania geologiczne (mapowanie wychodni skał i formacji geologicznych), prace poszukiwawcze, eksploracja, obliczenia zasobów, raport geologiczny. Z kolei rozpoznanie, poszukiwania i rozpoznanie w naturalny sposób dzieli się na etapy w zależności od skali prac i biorąc pod uwagę ich celowość.

Do wykonania tak skomplikowanych prac zaangażowana jest cała armia specjalistów z szerokiego zakresu specjalności geologicznych, których prawdziwy geolog musi opanować znacznie bardziej niż na poziomie „wszystkiego po trochu”, bo staje przed zadanie podsumowania wszystkich tych różnorodnych informacji i ostatecznie dotarcia do odkrycia złoża (lub jego wytworzenia), ponieważ geologia jest nauką, która bada wnętrzności ziemi przede wszystkim w celu rozwoju zasobów mineralnych.

Rodzina nauk geologicznych

Podobnie jak inne nauki przyrodnicze (fizyka, biologia, chemia, geografia itp.), geologia jest całym zespołem powiązanych ze sobą i wzajemnie powiązanych dyscyplin naukowych.

Przedmioty bezpośrednio geologiczne obejmują geologię ogólną i regionalną, mineralogię, tektonikę, geomorfologię, geochemię, litologię, paleontologię, petrologię, petrografię, gemologię, stratygrafię, geologię historyczną, krystalografię, hydrogeologię, geologię morza, wulkanologię i sedymentologię.

Do nauk stosowanych, metodologicznych, technicznych, ekonomicznych i innych związanych z geologią zalicza się geologię inżynierską, sejsmologię, petrofizykę, glacjologię, geografię, geologię mineralną, geofizykę, gleboznawstwo, geodezję, oceanografię, oceanologię, geostatystykę, geotechnologię, geoinformatykę, geotechnologię, kataster i monitoring grunty, gospodarka gruntami, klimatologia, kartografia, meteorologia i szereg nauk o atmosferze.

„Czysta” geologia terenowa w dalszym ciągu pozostaje w dużej mierze opisowa, co nakłada na wykonawcę pewną odpowiedzialność moralną i etyczną, dlatego też geologia, wypracowując własny język, podobnie jak inne nauki, nie może obejść się bez filologii, logiki i etyki.

Ponieważ trasy poszukiwawczo-wydobywcze, zwłaszcza w obszarach trudno dostępnych, to praktycznie niekontrolowana praca, geolog zawsze ulega pokusie subiektywnych, ale kompetentnie i pięknie przedstawionych ocen czy wniosków i tak się niestety dzieje. Nieszkodliwe „niedokładności” mogą prowadzić do bardzo poważnych konsekwencji zarówno pod względem naukowo-produkcyjnym, jak i materialno-ekonomicznym, więc geolog po prostu nie ma prawa do oszustw, wypaczeń i błędów, jak saper czy chirurg.

Rdzeń nauk o Ziemi ułożony jest w szereg hierarchiczny (geochemia, mineralogia, krystalografia, petrologia, litologia, paleontologia i sama geologia, w tym tektonika, stratygrafia i geologia historyczna), odzwierciedlający podporządkowanie coraz bardziej złożonych przedmiotów badań od atomów i cząsteczek do Ziemię jako całość.

Każda z tych nauk rozgałęzia się szeroko w różnych kierunkach, podobnie jak sama geologia obejmuje tektonikę, stratygrafię i geologię historyczną.

Geochemia

Pole widzenia tej nauki obejmuje problemy rozmieszczenia pierwiastków w atmosferze, hydrosferze i litosferze.

Współczesna geochemia to zespół dyscyplin naukowych obejmujący geochemię regionalną, biogeochemię i geochemiczne metody poszukiwania złóż kopalin. Przedmiotem badań wszystkich tych dyscyplin są prawa migracji pierwiastków, warunki ich koncentracji, separacji i ponownego osadzania, a także procesy ewolucji form występowania każdego pierwiastka lub połączenia kilku, szczególnie podobnych pod względem właściwości .

Geochemia opiera się na właściwościach i strukturze atomu i materii krystalicznej, na danych o parametrach termodynamicznych charakteryzujących część skorupy ziemskiej lub poszczególne powłoki, a także na ogólnych wzorcach powstałych w procesach termodynamicznych.

Bezpośrednim zadaniem badań geochemicznych w geologii jest wykrywanie złóż minerałów, dlatego też złoża rud są koniecznie poprzedzane i towarzyszą im badania geochemiczne, na podstawie wyników których identyfikowane są obszary dyspersji składnika użytecznego.

Mineralogia

Jedna z głównych i najstarszych gałęzi nauk geologicznych, badająca ogromny, piękny, niezwykle ciekawy i tajemniczy świat minerałów. Badania mineralogiczne, których cele i metody zależą od konkretnych zadań, prowadzone są na wszystkich etapach poszukiwań i badań geologicznych i obejmują szeroki zakres metod, od wizualnej oceny składu minerałów po mikroskopię elektronową i diagnostykę dyfrakcyjną rentgenowską.

Na etapach rozpoznania, poszukiwania i rozpoznawania złóż kopalin prowadzone są badania mające na celu doprecyzowanie kryteriów poszukiwań mineralogicznych oraz wstępną ocenę praktycznego znaczenia potencjalnych złóż.

Na etapie eksploracji prac geologicznych oraz przy ocenie zasobów rudy lub surowców niemetalicznych ustala się jej pełny ilościowy i jakościowy skład mineralny wraz z identyfikacją przydatnych i szkodliwych zanieczyszczeń, na podstawie których dane są brane pod uwagę przy wyborze technologii przetwarzania lub wyciąganie wniosków na temat jakości surowców.

Oprócz kompleksowych badań składu skał, do głównych zadań mineralogii należy badanie wzorców łączenia minerałów w zbiorowiskach naturalnych oraz doskonalenie zasad taksonomii gatunków minerałów.

Krystalografia

Krystalografia była kiedyś uważana za część mineralogii, a ścisły związek między nimi jest naturalny i oczywisty, dziś jednak jest to niezależna nauka posiadająca własny przedmiot i własne metody badawcze. Celem krystalografii jest kompleksowe badanie struktury, właściwości fizycznych i optycznych kryształów, procesów ich powstawania i charakterystyki ich interakcji z otoczeniem, a także zmian zachodzących pod wpływem wpływów o różnym charakterze.

Nauka o kryształach dzieli się na krystalografię fizykochemiczną, która bada wzorce powstawania i wzrostu kryształów, ich zachowanie w różnych warunkach w zależności od kształtu i struktury oraz krystalografię geometryczną, której przedmiotem są prawa geometryczne rządzące kształtem i symetrią kryształów.

Tektonika

Tektonika jest jedną z podstawowych gałęzi geologii, która bada pod względem strukturalnym, cechy jej powstawania i rozwoju na tle ruchów o różnej skali, deformacji, uskoków i przemieszczeń spowodowanych procesami głębokimi.

Tektonika dzieli się na gałęzie regionalne, strukturalne (morfologiczne), historyczne i stosowane.

Kierunek regionalny operuje takimi konstrukcjami jak platformy, płyty, tarcze, obszary fałdowe, zagłębienia mórz i oceanów, uskoki transformacyjne, strefy ryftów itp.

Jako przykład możemy przytoczyć regionalny plan strukturalno-tektoniczny, który charakteryzuje geologię Rosji. Europejska część kraju położona jest na platformie wschodnioeuropejskiej, zbudowanej z prekambryjskich skał magmowych i metamorficznych. Terytorium między Uralem a Jenisejem znajduje się na platformie zachodniosyberyjskiej. Platforma Syberyjska (Płaskowyż Środkowosyberyjski) rozciąga się od Jeniseju do Leny. Obszary złożone są reprezentowane przez pasy fałdowe Uralu i Mongolii, Pacyfiku i częściowo Morza Śródziemnego.

Tektonika morfologiczna, w porównaniu z tektoniką regionalną, bada struktury niższego rzędu.

Geotektonika historyczna zajmuje się historią powstania i powstawania głównych typów form strukturalnych oceanów i kontynentów.

Zastosowany kierunek tektoniki związany jest z identyfikacją wzorców rozmieszczenia różnych typów formacji skalnych w powiązaniu z określonymi typami morfostruktur i cechami ich rozwoju.

W „kupczym” sensie geologicznym uskoki w skorupie ziemskiej są uważane za kanały dostaw rudy i czynniki kontrolujące rudę.

Paleontologia

Paleontologia, dosłownie oznaczająca „naukę o starożytnych istotach”, bada organizmy kopalne, ich szczątki i ślady życia, głównie pod kątem stratygraficznego podziału skał w skorupie ziemskiej. Do kompetencji paleontologii należy zadanie odtworzenia obrazu odzwierciedlającego proces ewolucji biologicznej na podstawie danych uzyskanych w wyniku rekonstrukcji wyglądu, cech biologicznych, sposobów rozmnażania i odżywiania organizmów starożytnych.

Według dość oczywistych znaków paleontologia dzieli się na paleozoologię i paleobotanikę.

Organizmy są wrażliwe na zmiany parametrów fizykochemicznych swojego środowiska, dlatego są wiarygodnymi wskaźnikami warunków, w jakich powstały skały. Stąd ścisły związek między geologią i paleontologią.

Na podstawie badań paleontologicznych wraz z wynikami określenia bezwzględnego wieku formacji geologicznych opracowano skalę geochronologiczną, w której historia Ziemi podzielona jest na epoki geologiczne (archajskie, proterozoiczne, paleozoiczne, mezozoiczne i kenozoiczne). Ery dzielą się na okresy, a te z kolei na epoki.

Żyjemy w epoce plejstocenu (20 tysięcy lat temu do chwili obecnej) okresu czwartorzędu, który rozpoczął się około 1 miliona lat temu.

Petrografia

Petrografia (petrologia) bada skład mineralny skał magmowych, metamorficznych i osadowych, ich cechy teksturalne i strukturalne oraz genezę. Badania przeprowadza się za pomocą mikroskopu polaryzacyjnego w promieniach przechodzącego światła spolaryzowanego. W tym celu z próbek skał wycina się cienkie (0,03-0,02 mm) płytki (przekroje), które następnie przykleja się do płytki szklanej balsamem kanadyjskim (właściwości optyczne tej żywicy są zbliżone do parametrów szkła).

Minerały stają się przezroczyste (większość z nich), a minerały i skały składowe identyfikuje się na podstawie ich właściwości optycznych. Wzory interferencyjne w cienkich przekrojach przypominają wzory w kalejdoskopie.

Petrografia skał osadowych zajmuje szczególne miejsce w cyklu nauk geologicznych. Jego duże znaczenie teoretyczne i praktyczne wynika z faktu, że przedmiotem badań są osady współczesne i starożytne (kopalne), które zajmują około 70% powierzchni Ziemi.

Geologia Inżynierska

Geologia inżynierska to nauka o tych cechach składu, właściwości fizycznych i chemicznych, powstawania, występowania i dynamiki górnych poziomów skorupy ziemskiej, które są związane z działalnością gospodarczą, głównie inżynieryjną i budowlaną człowieka.

Inżynierskie badania geologiczne mają na celu wszechstronną i zintegrowaną ocenę czynników geologicznych powodowanych działalnością gospodarczą człowieka w powiązaniu z naturalnymi procesami geologicznymi.

Jeśli pamiętamy, że w zależności od metody przewodniej nauki przyrodnicze dzielą się na opisowe i dokładne, to geologia inżynierska oczywiście należy do tej drugiej, w przeciwieństwie do wielu jej „towarzyszy w sklepie”.

Geologia morza

Niesprawiedliwe byłoby ignorowanie ogromnej części geologii badającej budowę geologiczną i cechy rozwoju dna oceanów i mórz. Jeśli przyjąć najkrótszą i najbardziej zwięzłą definicję charakteryzującą geologię (naukę o Ziemi), to geologia morska jest nauką o dnie morskim (oceanicznym), obejmującą wszystkie gałęzie „drzewa geologicznego” (tektonika, petrografia, litologia, geologia historyczna i czwartorzędowa, paleogeografia, stratygrafia, geomorfologia, geochemia, geofizyka, badanie minerałów itp.).

Badania w morzach i oceanach prowadzone są ze specjalnie wyposażonych statków, pływających platform wiertniczych i pontonów (na półce). Do pobierania próbek, oprócz wiercenia, wykorzystuje się pogłębiarki, chwytaki denne typu chwytakowego i rury przelotowe. Przy wykorzystaniu pojazdów autonomicznych i holowanych prowadzone są dyskretne i ciągłe badania fotograficzne, telewizyjne, sejsmiczne, magnetometryczne i geolokalizacyjne.

W naszych czasach wiele problemów współczesnej nauki nie zostało jeszcze rozwiązanych, a do nich zaliczają się nierozwiązane tajemnice oceanu i jego głębin. Geologia morza dostąpiła zaszczytu nie tylko ze względu na naukę „ujawnienia tajemnicy”, ale także poznania kolosalnego minerału

Głównym zadaniem teoretycznym współczesnej gałęzi geologii morskiej pozostaje badanie historii rozwoju skorupy oceanicznej i identyfikacja głównych wzorców jej budowy geologicznej.

Geologia historyczna to nauka o wzorcach rozwoju skorupy ziemskiej i planety jako całości w historycznie przewidywalnej przeszłości od momentu jej powstania do dnia dzisiejszego. Badanie historii powstawania struktury litosfery jest istotne, ponieważ ruchy tektoniczne i zachodzące w niej deformacje wydają się być najważniejszymi czynnikami powodującymi większość zmian, jakie miały miejsce na Ziemi w minionych epokach geologicznych.

Teraz, otrzymawszy ogólne pojęcie o geologii, możemy przejść do jej początków.

Wycieczka do historii nauki o Ziemi

Trudno powiedzieć, jak daleko sięga historia geologii tysiące lat wstecz, ale neandertalczyk już wiedział, z czego zrobić nóż lub topór, używając krzemienia lub obsydianu (szkła wulkanicznego).

Od czasów prymitywnego człowieka aż do połowy XVIII wieku trwał przednaukowy etap gromadzenia i kształtowania wiedzy geologicznej, głównie o rudach metali, kamieniach budowlanych, solach i wodach gruntowych. Już w starożytności zaczęto mówić o skałach, minerałach i procesach geologicznych w interpretacji tego czasu.

Już w XIII w. w krajach azjatyckich rozwijało się górnictwo i kształtowały się podwaliny wiedzy górniczej.

W okresie renesansu (XV-XVI w.) potwierdziła się heliocentryczna idea świata (G. Bruno, G. Galileo, N. Copernicus), idee geologiczne N. Stenona, Leonarda da Vinci i G. Bauera zostały narodziły się i sformułowały koncepcje kosmogoniczne Kartezjusz i G. Leibniz.

W okresie kształtowania się geologii jako nauki (XVIII-XIX w.) pojawiły się hipotezy kosmogoniczne P. Laplace'a i I. Kanta oraz idee geologiczne M. V. Łomonosowa i J. Buffona. Rośnie stratografia (I. Lehman, G. Füxel) i paleontologia (J.B. Lamarck, W. Smith), krystalografia (R.J. Gayuy, M.V. Lomonosov), mineralogia (I.Ya. Berzelius, A. Kronstedt, V. M. Severgin, K. F. Moos, itp.), rozpoczyna się mapowanie geologiczne.

W tym okresie powstały pierwsze towarzystwa geologiczne i państwowe służby geologiczne.

Od drugiej połowy XIX do początków XX wieku do najważniejszych wydarzeń należały obserwacje geologiczne Karola Darwina, powstanie doktryny platform i geosynklin, pojawienie się paleogeografii, rozwój petrografii instrumentalnej, genetyki i mineralogia teoretyczna, pojawienie się koncepcji magmy i doktryny złóż rud. Zaczęła się rozwijać geologia naftowa, a geofizyka (magnetometria, grawimetria, sejsmometria i sejsmologia) zaczęła nabierać rozpędu. W 1882 r. Powstał Komitet Geologiczny Rosji.

Współczesny okres rozwoju geologii rozpoczął się w połowie XX wieku, kiedy nauka o Ziemi przyjęła technologię komputerową i nabyła nowe instrumenty laboratoryjne, instrumenty i środki techniczne, które umożliwiły rozpoczęcie badań geologicznych i geofizycznych oceanów i pobliskich planet.

Do najwybitniejszych osiągnięć naukowych należała teoria stref metasomatycznych D. S. Korzhinsky'ego, doktryna facji metamorficznych, teoria rodzajów litogenezy M. Strachowa, wprowadzenie geochemicznych metod poszukiwania złóż rud itp.

Pod przewodnictwem A.L. Yanshina, N.S. Shatsky'ego i A.A. Bogdanowa stworzono przeglądowe mapy tektoniczne krajów Europy i Azji oraz opracowano atlasy paleogeograficzne.

Opracowano koncepcję nowej globalnej tektoniki (J. T. Wilson, G. Hess, V. E. Khain i in.), geodynamika, geologia inżynierska i hydrogeologia posunęły się daleko do przodu, wyłonił się nowy kierunek w geologii - środowiskowy, który stał się dzisiaj priorytet.

Problemy współczesnej geologii

Dziś w wielu fundamentalnych kwestiach problemy współczesnej nauki pozostają nierozwiązane, a takich pytań jest co najmniej sto pięćdziesiąt. Mówimy o biologicznych podstawach świadomości, tajemnicach pamięci, naturze czasu i grawitacji, pochodzeniu gwiazd, czarnych dziur i naturze innych obiektów kosmicznych. Geologia również boryka się z wieloma problemami, które wciąż wymagają rozwiązania. Dotyczy to głównie budowy i składu Wszechświata, a także procesów zachodzących wewnątrz Ziemi.

Obecnie znaczenie geologii wzrasta ze względu na konieczność kontrolowania i uwzględnienia rosnącego zagrożenia katastrofalnymi skutkami geologicznymi, związanymi z nieracjonalną działalnością gospodarczą, pogłębiającą problemy środowiskowe.

Edukacja geologiczna w Rosji

Powstanie nowoczesnej edukacji geologicznej w Rosji wiąże się z otwarciem Korpusu Inżynierów Górnictwa w Petersburgu (przyszły Instytut Górnictwa) i utworzeniem Uniwersytetu Moskiewskiego, a okres świetności rozpoczął się, gdy w 1930 r. w Leningradzie został on utworzony, a następnie przeniesiony do Geologii (obecnie GIN AH CCCP).

Dziś Instytut Geologiczny zajmuje wiodącą pozycję wśród instytucji badawczych w zakresie stratygrafii, litologii, tektoniki i historii nauk o cyklu geologicznym. Główne obszary działalności związane są z opracowywaniem złożonych podstawowych problemów struktury i powstawania skorupy oceanicznej i kontynentalnej, badaniem ewolucji kontynentalnego formowania się skał i sedymentacji w oceanach, geochronologią, globalną korelacją procesów i zjawisk geologicznych itp.

Nawiasem mówiąc, poprzednikiem GIN było Muzeum Mineralogiczne, przemianowane w 1898 r. na Muzeum Geologiczne, a następnie w 1912 r. na Muzeum Geologiczno-Minerologiczne im. Piotr Wielki.

Od samego początku podstawą edukacji geologicznej w Rosji jest zasada trójcy: nauka - edukacja - praktyka. Pomimo przewrotów związanych z pierestrojką, geologia edukacyjna nadal kieruje się tą zasadą.

W 1999 roku decyzją zarządów Ministrów Edukacji i Zasobów Naturalnych Rosji przyjęto koncepcję edukacji geologicznej, która została przetestowana w instytucjach edukacyjnych i zespołach produkcyjnych „hodujących” personel geologiczny.

Obecnie wyższe wykształcenie geologiczne można uzyskać na ponad 30 uniwersytetach w Rosji.

I choć wyprawa „na eksplorację tajgi” czy wyprawa „w parne stepy” w naszych czasach nie jest już zajęciem tak prestiżowym jak kiedyś, geolog wybiera ją, bo „szczęśliwy jest ten, kto zna bolesny uczucie droga"...