Файл: Основы геологии.pdf

24 их непосредственно не представляется возможным. Поэтому приходится при- бегать к косвенным методам: не имея доступа к горной породе, только по её физическим свойствам (плотности, электрическому сопротивлению, электро- проводимости, скорости прохождения упругих сейсмических волн, магнитной восприимчивости и др.) имеется возможность достаточно уверенно судить о со- ставе и условиях залегания горных пород, а это даёт возможность решать во- просы поисков и разведки месторождений полезных ископаемых с использованием геофизических методов, особенно на больших глубинах. Сле- дует иметь в виду, что косвенные – геофизические методы требуют заверки прямыми методами: проходкой горных выработок – шурфов, шахт или бурени- ем скважин. Ценность косвенных методов заключается в их глубинности и воз- можности уверенно планировать проведение поисково-разведочных работ.
1.4. Методы геологических исследований
При проведении геологических исследований применяют различные спе- цифические методы. Среди них можно выделить три главных типа региональ- ных методов: прямые, косвенные и дистанционные. Последние могут быть, в свою очередь, прямыми и косвенными.
Прямые методы – это такие методы, при которых производится не- посредственное исследование вещества, структуры или процесса. Для примене- ния прямых методов необходимо иметь доступ к веществу, его надо, по крайней мере, видеть, чтобы иметь возможность изучать. Такая возможность предоставляется в естественных обнажениях горных пород в обрывах берего- вых уступов рек и морей, в горных районах, в различных искусственных обна- жениях, сделанных человеком: горных выработках (канавах, шурфах, шахтах, карьерах и т.д.), по керну буровых скважин (керн – это столбик горной породы, выбуренный буровым инструментом и поднятый на поверхность земли). Неко- торые из перечисленных случаев показаны на рис. 1, 2. Ценность прямых мето- дов заключается именно в возможности иметь доступ к наблюдаемому предмету. Недостаток этих методов заключается в их незначительной глубин- ности. Самая глубокая скважина, пробуренная на Кольском полуострове (Коль- ская сверхглубокая), имеет глубину 12500м от поверхности земли.
Косвенные методы – это методы, при которых геологическое строение изучается по физическим свойствам горных пород, которые не обязательно ви- деть. Эти свойства измеряются специальными приборами, устанавливаемыми на поверхности земли. К ним относятся такие свойства, как магнитная воспри-

25 имчивость горных пород, их плотность, скорость прохождения через них упру- гих сейсмических волн, радиоактивность, электрическое сопротивление, элек- трическая проводимость и др. Косвенными методами являются все геофизические методы исследований: магниторазведка, гравиразведка, элек- троразведка, сейсморазведка и др. Они позволяют производить глубинное изу- чение геологического строения Земли, обеспечивая большую глубинность, однако результат геофизических исследований требует заверки его прямыми геологическими методами.
Дистанционные методы применяются для изучения геологического строения Земли с дистанции, с некоторого расстояния от поверхности Земли.
Такую возможность предоставляют различные летательные аппараты: верто- леты, самолеты, искусственные спутники Земли и другие космические аппара- ты. Они могут быть и прямыми, и косвенными. Для осуществления прямых дистанционных методов на борту летательного аппарата располагается геолог- наблюдатель или устанавливается фотоаппаратура для съемки поверхности планеты. Исследователь может непосредственно наблюдать с самолета или вертолета некоторые особенности геологического строения и фиксировать свои наблюдения в журнале (дневнике). Полученные фотоснимки изучаются на Земле на предмет извлечения геологической информации о составе и строении изученных (заснятых) участков земной поверхности. Для осуществ- ления косвенных дистанционных исследований на борту летательного аппара- та устанавливаются геофизические приборы (магнитометры, гравиметры, радиометры и т.д.), показания которых изучаются на Земле после обработки полученных данных.
1.5. Методы определения возраста горных пород,
геохронологическая и стратиграфическая шкала
Геологические процессы отличаются от прочих процессов (химических, физических, биологических и др.) своей продолжительностью. Поэтому боль- шинство геологических процессов (образование горных пород, полезных иско- паемых, процессы выветривания и др.) мы непосредственно не имеем возможности наблюдать от начала до конца. По этой причине долгое время не удавалось моделировать многие из них. Но и когда смоделировать геологиче- ский процесс удается, то практически всегда исследователи пренебрегают фак- тором времени: в моделируемом варианте процесс проходит во много раз быстрее, чем в естественных условиях. Это не может не накладывать серьезно-

26 го отпечатка на сам процесс и в значительной мере его искажать по сравнению с природным. Это всегда надо иметь в виду.
Благодаря современным достижениям науки и техники удалось (с отме- ченной оговоркой) смоделировать многие геологические процессы. Наиболее удачным из них можно считать моделирование процесса минералообразова- ния, благодаря чему многие минералы человек научился делать по своему ус- мотрению с необходимыми на практике свойствами. В настоящее время в больших масштабах искусственно создаются кварцы, алмазы, рубины, сапфи- ры и многие другие минералы. Сложнее дело обстоит с моделированием про- цесса химического выветривания, так как искусственные процессы проходят в тысячи раз быстрее естественных. Такое несовпадение по длительности, т.е. потеря временного фактора, приводит к потере многих качеств, присущих природным явлениям.
Возраст планеты Земля определяется в наше время в 4,5 – 5,5 млрд. лет, а возраст земной коры – 3,5 – 4,0 млрд. Так как геология изучает не только строе- ние Земли, но и ее происхождение и развитие, то одной из главных задач являет- ся прослеживание во времени развития земной коры, установление определенных особенностей и закономерностей этого развития, установление скорости и последовательности геологических процессов. Так как летопись Зем- ли запечатлена в «слоях земных», нам необходимо установить хотя бы относи- тельный возраст этих слоев и решить следующие задачи: научиться определять более древние и более молодые геологические образования и процессы, получать доказательства одновозрастности этих образований и процессов в разных частях планеты. Для этого надо уметь определять возраст горных пород и создать по- следовательную, стройную систему летоисчисления в геологической науке.
Попытки решить эту задачу предпринимали очень давно. Ещё в XV веке
Леонардо да Винчи высказал мысль о том, что раковины, которые встречаются в составе горных пород, слагающих современные горные системы, являются остатками животных организмов, которые существовали в древних морях и бы- ли погребены одновременно с накоплением осадков. Такой вывод явился осно- вой для способа определения возраста горной породы по времени существования морских организмов.
Дальше в этом направлении пошел французский учёный Жорж Кювье, который в начале XIX века высказал мысль о том, что слои горных пород с одинаковыми органическими остатками являются одновозрастными образова- ниями. Изменение организмов он объяснял геологическими катастрофами и но-

27 вым зарождением организмов по воле сверхъестественных сил. Им была созда- на основа метода определения возраста горных пород по органическим остат- кам, захороненным в этих горных породах.
Позже английский геолог Чарльз Лайель объяснил смену органического мира в истории развития Земли последовательным развитием – эволюцией его по пути совершенствования и усложнения строения организмов от более про- стых в древние геологические времена к более сложным ближе к современности.
Именно Ч. Лайель обосновал теорию эволюции органического мира в истории геологического развития Земли. Эта теория получила высокую оценку и даль- нейшее развитие в трудах известного естествоиспытателя Чарльза Дарвина.
Большой вклад в разработку теории эволюции органического мира внес русский ученый, палеонтолог В.О. Ковалевский. Он впервые в геологической науке выделил руководящие органические комплексы для датировки горных пород и высказал соображения о решающем влиянии условий обитания орга- низмов на особенности их строения, что имело огромное значение для возрас- тной характеристики рубежей исторического развития Земли. Эти соображения явились окончательным основанием для формирования палеонтологического
метода определения возраста горных пород.
Благодаря палеонтологическому методу были расчленены и датированы осадочные горные породы, слагающие нашу планету. Он относится к методам определения относительного возраста горных пород, т.е. возраста одних пород относительно возраста других. После этого появилась возможность говорить об одновозрастности горных пород, обнаруженных на удаленных друг от друга участках земной поверхности. Палеонтологический метод дал возможность охарактеризовать горные породы планеты важнейшей характеристикой – воз- растом, что дало основу для составления геологических карт с выделением на них площадей развития разновозрастных образований, независимо от их соста- ва и условий залегания. И хотя палеонтологический метод даёт возможность установления только относительного возраста горных пород, развитие палео- нтологии привело к созданию детально разработанной системы относительного летоисчисления, лежащей в основе современной геологической хронологии.
Возможность применения палеонтологии для определения возраста гор- ных пород определяется наличием, сохранностью в толщах горных пород наи- более характерных для определенного времени органических остатков, которые называют руководящими.

28
Исследователи исходят из того, что каждому временному интервалу в ис- тории Земли отвечает органический комплекс руководящих форм, которые характеризуются следующими особенностями: 1) значительной изменчивостью во времени и недолговечностью существования; 2) обилием особей и широким их горизонтальным распространением; 3) хорошей сохранностью и специфиче- скими отличительными признаками твердых частей тела для каждого вида.
Первый признак является объективным условием руководящей формы, связан- ным с эволюционными изменениями организмов; остальные два – субъектив- ными условиями, обеспечивающими исследователям возможность более легкого и быстрого их обнаружения и различия.
На основе теории эволюции органического мира Ч. Лайеля, а также поло- жения о влиянии условий обитания живых организмов на строение их скелетов
В.О. Ковалевского и других положений была разработана теория актуалистиче- ского метода познания, базирующаяся во многом на палеонтологическом методе исследований. Смысл метода актуализма заключается в том, что по своему со- ставу, строению и условиям залегания современные горные породы очень похо- жи или полностью идентичны древним горным породам. То же относится и к геологическим процессам. А коль скоро это так, то одинаковые горные породы образовались в одинаковых условиях и в древние геологические эпохи, и в наше время. Это даёт возможность устанавливать условия образования древних гор- ных пород и полезных ископаемых на основании изучения и сравнения их с со- временными горными породами и полезными ископаемыми.
Позже в этот метод была внесена весьма существенная поправка относи- тельно того, что вместе с эволюцией планеты эволюционировали и геологиче- ские процессы, происходящие и в земной коре, и на поверхности Земли.
Например, развитие органического мира привело к постепенному изменению состава атмосферы – изменению содержания в ней углекислого газа, кислорода и других газов, что соответственно вызвало эволюцию таких процессов, как процессы химического выветривания. Развитие и постепенное наращивание земной коры привело к существенному изменению процессов вулканизма. Дру- гими словами, в геологической истории Земли все геологические процессы по- стоянно эволюционировали, хотя основная их суть часто сохраняется. Поэтому, применяя метод актуализма, необходимо всегда учитывать эволюцию всех геологических процессов на нашей планете.
Таким образом, палеонтологический метод дает возможность при геологи- ческих исследованиях достаточно уверенно решать две главные задачи: устанав-