Geologia este știința a ce? Ce fac geologii? Probleme ale geologiei moderne

„Geologia este un mod de viață”, va spune cel mai probabil un geolog când răspunde la o întrebare despre profesia sa, înainte de a trece la formulări uscate și plictisitoare, explicând că geologia se referă la structura și compoziția pământului, istoria nașterii acestuia. , formarea și dezvoltarea tiparelor, despre bogățiile cândva nenumărate, dar astăzi, din păcate, „estimate” ale adâncurilor sale. Alte planete ale sistemului solar sunt, de asemenea, obiecte de cercetare geologică.

Descrierea unei anumite științe începe adesea cu istoria originii și formării sale, uitând că narațiunea este plină de termeni și definiții de neînțeles, așa că este mai bine să ajungem mai întâi la subiect.

Etapele cercetării geologice

Schema cea mai generală a secvenței de cercetare în care toate lucrările geologice care vizează identificarea zăcămintelor minerale (denumite în continuare MPO) pot fi „stors” în esență, arată astfel: cercetare geologică (cartografierea aflorințelor de roci și formațiuni geologice), lucrări de prospectare, explorare, calculul rezervelor, raportul geologic. Topografia, căutarea și recunoașterea, la rândul lor, sunt împărțite în mod firesc în etape, în funcție de amploarea lucrării și ținând cont de oportunitatea acestora.

Pentru a desfășura un astfel de complex de lucrări este implicată o întreagă armată de specialiști dintr-o gamă largă de specialități geologice, pe care un geolog adevărat trebuie să-l stăpânească mult mai mult decât la nivelul „un pic din toate”, deoarece se confruntă cu sarcina de a rezuma toate aceste informații diverse și de a ajunge în cele din urmă la descoperirea unui zăcământ (sau de a-l realiza), deoarece geologia este o știință care studiază intestinele pământului în primul rând pentru dezvoltarea resurselor minerale.

Familia de științe geologice

Ca și alte științe ale naturii (fizică, biologie, chimie, geografie etc.), geologia este un întreg complex de discipline științifice interconectate și împletite.

Subiectele direct geologice includ geologia generală și regională, mineralogia, tectonica, geomorfologie, geochimie, litologie, paleontologie, petrolologie, petrografie, gemologie, stratigrafie, geologie istorică, cristalografie, hidrogeologie, geologie marină, vulcanologie și sedimentologie.

Științele aplicate, metodologice, tehnice, economice și alte științe legate de geologie includ geologia ingineriei, seismologia, petrofizica, glaciologia, geografia, geologia minerală, geofizica, știința solului, geodezia, oceanografia, oceanologia, geostatistica, geotehnologia, geoinformatica, geotehnologia, cadastrul și monitorizarea terenuri, managementul terenurilor, climatologie, cartografie, meteorologie și o serie de științe atmosferice.

Geologia de câmp „pură” rămâne încă în mare măsură descriptivă, ceea ce impune executantului o anumită responsabilitate morală și etică, prin urmare geologia, având dezvoltat limbajul propriu, ca și alte științe, nu se poate lipsi de filologie, logică și etică.

Întrucât traseele de prospectare și explorare, în special în zonele greu accesibile, sunt practic o muncă necontrolată, un geolog este întotdeauna susceptibil de tentația unor judecăți sau concluzii subiective, dar competente și frumos prezentate, iar asta, din păcate, se întâmplă. „Inexactitățile” inofensive pot duce la consecințe foarte grave atât în ​​termeni științific-producție, cât și material-economic, așa că un geolog pur și simplu nu are dreptul la înșelăciune, denaturare și eroare, precum un sapator sau un chirurg.

Nucleul geoștiințelor este aranjat într-o serie ierarhică (geochimie, mineralogie, cristalografie, petrolologie, litologie, paleontologie și geologia în sine, inclusiv tectonica, stratigrafia și geologia istorică), reflectând subordonarea obiectelor de studiu din ce în ce mai complexe de la atomi și molecule la Pământul ca întreg.

Fiecare dintre aceste științe se ramifică pe scară largă în diverse direcții, la fel cum geologia în sine include tectonica, stratigrafia și geologia istorică.

Geochimie

Câmpul de vedere al acestei științe constă în problemele distribuției elementelor în atmosferă, hidrosferă și litosferă.

Geochimia modernă este un complex de discipline științifice, inclusiv geochimia regională, biogeochimia și metode geochimice pentru căutarea zăcămintelor minerale. Obiectul de studiu pentru toate aceste discipline îl constituie legile migrației elementelor, condițiile de concentrare, separare și redepunere a acestora, precum și procesele de evoluție a formelor de apariție ale fiecărui element sau asocierile mai multor, mai ales asemănătoare ca proprietăți. .

Geochimia se bazează pe proprietățile și structura atomului și a materiei cristaline, pe date privind parametrii termodinamici care caracterizează o parte din scoarța terestră sau învelișurile individuale, precum și pe modele generale formate prin procese termodinamice.

Sarcina directă a cercetării geochimice în geologie este detectarea zăcămintelor minerale, prin urmare, zăcămintele minerale sunt în mod necesar precedate și însoțite de sondaj geochimic, pe baza rezultatelor cărora sunt identificate zonele de dispersie a componentei utile.

Mineralogie

Una dintre cele mai vechi și principale ramuri ale științei geologice, care studiază lumea imensă, frumoasă, neobișnuit de interesantă și misterioasă a mineralelor. Studiile mineralogice, ale căror scopuri, obiective și metode depind de sarcini specifice, sunt efectuate în toate etapele de prospectare și explorare geologică și includ o gamă largă de metode, de la evaluarea vizuală a compoziției minerale până la microscopia electronică și diagnosticarea prin difracție cu raze X.

În etapele de topografie, prospectare și explorare a zăcămintelor minerale se efectuează cercetări pentru clarificarea criteriilor de prospectare mineralogică și o evaluare preliminară a semnificației practice a potențialelor zăcăminte.

În etapa de explorare a lucrărilor geologice și la evaluarea rezervelor de minereu sau de materii prime nemetalice, compoziția sa minerală completă cantitativă și calitativă este stabilită cu identificarea impurităților utile și dăunătoare, date despre care se iau în considerare la alegerea unei tehnologii de prelucrare. sau a face o concluzie despre calitatea materiilor prime.

Pe lângă un studiu cuprinzător al compoziției rocilor, principalele sarcini ale mineralogiei sunt studiul tiparelor de combinare a mineralelor în asociații naturale și îmbunătățirea principiilor taxonomiei speciilor minerale.

Cristalografie

Cristalografia a fost odată considerată parte a mineralogiei, iar legătura strânsă dintre ele este firească și evidentă, dar astăzi este o știință independentă, cu propriul subiect și propriile metode de cercetare. Obiectivele cristalografiei sunt de a studia cuprinzător structura, proprietățile fizice și optice ale cristalelor, procesele de formare a acestora și caracteristicile interacțiunii lor cu mediul înconjurător, precum și schimbările care apar sub influența influențelor de diferite naturi.

Știința cristalelor este împărțită în cristalografia fizico-chimică, care studiază modelele de formare și creștere a cristalelor, comportamentul lor în diferite condiții în funcție de formă și structură, și cristalografia geometrică, al cărei subiect este legile geometrice care guvernează forma și simetria. de cristale.

tectonica

Tectonica este una dintre ramurile de bază ale geologiei, care studiază în termeni structurali, trăsăturile formării și dezvoltării sale pe fondul mișcărilor la scară diferită, deformărilor, falii și dislocații cauzate de procese profunde.

Tectonica este împărțită în ramuri regionale, structurale (morfologice), istorice și aplicate.

Direcția regională funcționează cu structuri precum platforme, plăci, scuturi, zone pliate, depresiuni ale mărilor și oceanelor, falii de transformare, zone de rift etc.

Ca exemplu, putem cita planul structural-tectonic regional care caracterizează geologia Rusiei. Partea europeană a țării este situată pe Platforma Est-Europeană, compusă din roci magmatice și metamorfice precambriene. Teritoriul dintre Urali și Yenisei este situat pe Platforma Siberiei de Vest. Platforma Siberiană (Podisul Siberiei Centrale) se întinde de la Yenisei până la Lena. Zonele pliate sunt reprezentate de curele de pliuri Ural-Mongole, Pacific și parțial mediteraneene.

Tectonica morfologică, în comparație cu tectonica regională, studiază structurile de ordin inferior.

Geotectonica istorică se ocupă de istoria originii și formării principalelor tipuri de forme structurale ale oceanelor și continentelor.

Direcția aplicată a tectonicii este asociată cu identificarea modelelor de plasare a diferitelor tipuri de formațiuni de rocă în legătură cu anumite tipuri de morfostructuri și caracteristici ale dezvoltării lor.

În sensul geologic „mercantil”, faliile din scoarța terestră sunt considerate canale de alimentare cu minereu și factori de control al minereului.

Paleontologie

Însemnând literal „știința ființelor antice”, paleontologia studiază organismele fosile, rămășițele și urmele lor de viață, în principal pentru diviziunea stratigrafică a rocilor din scoarța terestră. Competența paleontologiei include sarcina de a restabili o imagine care să reflecte procesul de evoluție biologică pe baza datelor obținute ca urmare a reconstrucției aspectului, caracteristicilor biologice, metodelor de reproducere și nutriție a organismelor antice.

După semne destul de evidente, paleontologia este împărțită în paleozoologie și paleobotanica.

Organismele sunt sensibile la modificările parametrilor fizici și chimici ai mediului lor, deci sunt indicatori de încredere ai condițiilor în care s-au format rocile. De aici legătura strânsă dintre geologie și paleontologie.

Pe baza cercetărilor paleontologice, împreună cu rezultatele determinării vârstei absolute a formațiunilor geologice, a fost alcătuită o scară geocronologică în care istoria Pământului este împărțită în ere geologice (Arheic, Proterozoic, Paleozoic, Mezozoic și Cenozoic). Epocile sunt împărțite în perioade, iar acestea, la rândul lor, sunt împărțite în epoci.

Trăim în epoca pleistocenă (acum 20 de mii de ani până în prezent) a perioadei cuaternare, care a început cu aproximativ 1 milion de ani în urmă.

Petrografie

Petrografia (petrologia) studiază compoziția minerală a rocilor magmatice, metamorfice și sedimentare, caracteristicile texturale și structurale și geneza acestora. Cercetările se desfășoară folosind un microscop polarizant în raze de lumină polarizată transmisă. Pentru a face acest lucru, plăci (secțiuni) subțiri (0,03-0,02 mm) sunt tăiate din mostre de rocă, apoi lipite pe o placă de sticlă cu balsam de Canada (caracteristicile optice ale acestei rășini sunt apropiate de parametrii sticlei).

Mineralele devin transparente (majoritatea dintre ele), iar mineralele și rocile lor constitutive sunt identificate pe baza proprietăților lor optice. Modelele de interferență în secțiuni subțiri seamănă cu modelele dintr-un caleidoscop.

Petrografia rocilor sedimentare ocupă un loc aparte în ciclul științelor geologice. Marea sa semnificație teoretică și practică se datorează faptului că obiectul cercetării îl constituie sedimentele moderne și antice (fosile), care ocupă aproximativ 70% din suprafața Pământului.

Inginerie geologie

Geologia ingineriei este știința acelor caracteristici ale compoziției, proprietăților fizice și chimice, formării, apariției și dinamicii orizonturilor superioare ale scoarței terestre, care sunt asociate cu activitățile economice, în principal de inginerie și construcții ale oamenilor.

Studiile geologice de inginerie au ca scop realizarea unei evaluări cuprinzătoare și integrate a factorilor geologici cauzați de activitatea economică umană în legătură cu procesele geologice naturale.

Dacă ne amintim că, în funcție de metoda de ghidare, științele naturii sunt împărțite în descriptive și exacte, atunci geologia inginerească, desigur, aparține celei din urmă, spre deosebire de mulți dintre „tovarășii săi din magazin”.

Geologie marină

Ar fi nedrept să ignorăm secțiunea vastă a geologiei care studiază structura geologică și caracteristicile dezvoltării fundului oceanelor și mărilor. Dacă urmați cea mai scurtă și mai succintă definiție care caracterizează geologia (studiul Pământului), atunci geologia marină este știința fundului mării (oceanului), acoperind toate ramurile „arborului geologic” (tectonică, petrografie, litologie, geologie istorică și cuaternară, paleogeografie, stratigrafie, geomorfologie, geochimie, geofizică, studiul mineralelor etc.).

Cercetările în mări și oceane se desfășoară din nave special echipate, platforme de foraj plutitoare și pontoane (pe raft). Pentru eșantionare, pe lângă forare, se folosesc drage, grape de fund de tip grab și tuburi drepte. Folosind vehicule autonome și remorcate, se efectuează sondaje fotografice, televizoare, seismice, magnetometrice și de geolocalizare discrete și continue.

În timpul nostru, multe probleme ale științei moderne nu au fost încă rezolvate, iar acestea includ secretele nerezolvate ale oceanului și adâncimii sale. Geologiei marine a primit onoarea nu numai de dragul științei de a „face secretul evident”, ci și de a stăpâni mineralul colosal.

Sarcina teoretică principală a ramurii marine moderne a geologiei rămâne studiul istoriei dezvoltării scoarței oceanice și identificarea principalelor modele ale structurii sale geologice.

Geologia istorică este știința modelelor de dezvoltare a scoarței terestre și a planetei în ansamblu în trecutul previzibil din punct de vedere istoric, din momentul formării sale și până în prezent. Studierea istoriei formării structurii litosferei este importantă deoarece mișcările și deformațiile tectonice care apar în ea par a fi cei mai importanți factori care au cauzat majoritatea schimbărilor care au avut loc pe Pământ în erele geologice trecute.

Acum, după ce am primit o idee generală despre geologie, ne putem întoarce la originile sale.

O excursie în istoria științei Pământului

Este greu de spus cât de departe este istoria geologiei de mii de ani, dar neanderthalienii știau deja din ce să facă un cuțit sau un topor, folosind silex sau obsidian (sticlă vulcanică).

Din vremea omului primitiv până la mijlocul secolului al XVIII-lea, etapa pre-științifică de acumulare și formare a cunoștințelor geologice a durat, în principal despre minereurile metalice, pietrele de construcție, sărurile și apele subterane. Au început să vorbească despre roci, minerale și procese geologice în interpretarea acelei vremuri deja în cele mai vechi timpuri.

Până în secolul al XIII-lea, mineritul se dezvolta în țările asiatice, iar bazele cunoștințelor miniere au apărut.

În perioada Renașterii (secolele XV-XVI), s-a afirmat ideea heliocentrică a lumii (G. Bruno, G. Galileo, N. Copernic), ideile geologice ale lui N. Stenon, Leonardo da Vinci și G. Bauer au fost s-au născut şi au fost formulate concepte cosmogonice.Descartes şi G. Leibniz.

În perioada de formare a geologiei ca știință (secolele XVIII-XIX) au apărut ipotezele cosmogonice ale lui P. Laplace și I. Kant și ideile geologice ale lui M. V. Lomonosov și J. Buffon. Apar stratigrafia (I. Lehman, G. Füxel) și paleontologia (J.B. Lamarck, W. Smith), cristalografia (R.J. Gayuy, M.V. Lomonosov), mineralogia (I.Ya. Berzelius, A. Kronstedt, V. M. Severgin, K. F. Moos, etc.), începe cartografierea geologică.

În această perioadă au fost create primele societăți geologice și servicii geologice naționale.

Din a doua jumătate a secolului al XIX-lea până la începutul secolului al XX-lea, cele mai semnificative evenimente au fost observațiile geologice ale lui Charles Darwin, crearea doctrinei platformelor și geosinclinalelor, apariția paleogeografiei, dezvoltarea petrografiei instrumentale, genetice și mineralogia teoretică, apariția conceptului de magmă și doctrina zăcămintelor de minereu. Geologia petrolului a început să apară și geofizica (magnetometrie, gravimetrie, seismometrie și seismologie) a început să capete amploare. În 1882, a fost fondat Comitetul Geologic al Rusiei.

Perioada modernă de dezvoltare a geologiei a început la mijlocul secolului al XX-lea, când știința Pământului a adoptat tehnologia informatică și a dobândit noi instrumente de laborator, instrumente și mijloace tehnice care au făcut posibilă începerea studiului geologic și geofizic al oceanelor și planetelor din apropiere.

Cele mai remarcabile realizări științifice au fost teoria zonării metasomatice de D. S. Korzhinsky, doctrina faciesului metamorfic, teoria tipurilor de litogeneză a lui M. Strahov, introducerea metodelor geochimice pentru căutarea zăcămintelor de minereu etc.

Sub conducerea lui A.L. Yanshin, N.S. Shatsky și A.A. Bogdanov, au fost create hărți tectonice de ansamblu ale țărilor din Europa și Asia și au fost întocmite atlasuri paleogeografice.

S-a dezvoltat conceptul unei noi tectonici globale (J. T. Wilson, G. Hess, V. E. Khain etc.), geodinamica, geologia inginerească și hidrogeologia au făcut un pas mult înainte, a apărut o nouă direcție în geologie - de mediu, care a devenit un prioritate azi.

Probleme ale geologiei moderne

Astăzi, în multe probleme fundamentale, problemele științei moderne rămân încă nerezolvate și există cel puțin o sută cincizeci de astfel de întrebări. Vorbim despre fundamentele biologice ale conștiinței, misterele memoriei, natura timpului și gravitația, originea stelelor, găurile negre și natura altor obiecte cosmice. Geologia se confruntă, de asemenea, cu multe probleme care mai trebuie rezolvate. Aceasta se referă în principal la structura și compoziția Universului, precum și la procesele care au loc în interiorul Pământului.

În zilele noastre, importanța geologiei este în creștere datorită necesității de a controla și lua în considerare amenințarea tot mai mare a consecințelor geologice catastrofale asociate activităților economice iraționale care agravează problemele de mediu.

Educația geologică în Rusia

Formarea învățământului geologic modern în Rusia este asociată cu deschiderea Corpului inginerilor minieri din Sankt Petersburg (viitorul Institut minier) și crearea Universității din Moscova, iar perioada de glorie a început când, în 1930, la Leningrad a fost creată și apoi transferat la Geologie (acum GIN AH CCCP ).

Astăzi, Institutul Geologic ocupă o poziție de lider în rândul instituțiilor de cercetare în domeniile stratigrafiei, litologiei, tectonicii și istoriei științelor ciclului geologic. Principalele domenii de activitate sunt legate de dezvoltarea unor probleme fundamentale complexe ale structurii și formării scoarței oceanice și continentale, studiul evoluției formării și sedimentării rocilor continentale în oceane, geocronologia, corelarea globală a proceselor și fenomenelor geologice. , etc.

Apropo, predecesorul GIN a fost Muzeul Mineralogic, redenumit în 1898 Muzeul de Geologie, iar apoi în 1912 Muzeul Geologic și Mineralogic, numit astfel. Petru cel Mare.

De la începuturile sale, baza educației geologice în Rusia a fost principiul trinității: știință - educație - practică. În ciuda răsturnărilor legate de perestroika, geologia educațională urmează și astăzi acest principiu.

În 1999, prin decizia consiliilor Ministerelor Educației și Resurselor Naturale din Rusia, a fost adoptat conceptul de educație geologică, care a fost testat în instituțiile de învățământ și echipele de producție care „cresc” personalul geologic.

Astăzi, învățământul geologic superior poate fi obținut în peste 30 de universități din Rusia.

Și chiar dacă a merge „în explorări în taiga” sau a merge „în stepele sufocante” în vremea noastră nu mai este o meserie la fel de prestigioasă ca odinioară, un geolog o alege pentru că „fericit este cel care cunoaște sentimentul dureros al drum"...