Геология
Покупка
Тематика:
Минералогия. Петрография
Издательство:
Вышэйшая школа
Год издания: 2016
Кол-во страниц: 431
Дополнительно
Вид издания:
Учебное пособие
Уровень образования:
ВО - Бакалавриат
ISBN: 978-985-06-2651-6
Артикул: 704199.01.99
Рассматриваются вещественный состав и структура земной коры, состав и свойства минералов и горных пород, их генезис и закономерности пространственного размещения, эндогенные и экзогенные процессы, история развития современных континентов и океанов, эволюция географической среды и ее основных компонентов: растительных и животных организмов, климата, рельефа, полезных ископаемых.
Предназначено для студентов учреждений высшего образования по специальностям «География (научно-педагогическая деятельность)», «Биология и география».
Тематика:
ББК:
УДК:
- 551: Общая геология. Метеорология. Климатология. Историческая геология. Стратиграфия. Палеогеография
ОКСО:
- ВО - Бакалавриат
- 05.03.01: Геология
- 05.03.02: География
ГРНТИ:
Скопировать запись
Фрагмент текстового слоя документа размещен для индексирующих роботов
Допущено Министерством образования Республики Беларусь в качестве учебного пособия для студентов учреждений высшего образования по специальностям «География (научнопедагогическая деятельность)», «Биология и география» Минск «Вышэйшая школа» 2016 Геология Геология Д.П. Плакс М.А. Богдасаров
УДК 551.1/.4(075.8) ББК 26.3я73 П37 Р е ц е н з е н т ы: кафедра физической географии Белорусского государственного педагогического университета имени М. Танка (доцент, кандидат геолого-минералогических наук Г.И. Литвинюк; заведующий кафедрой кандидат географических наук А.В. Таранчук); заведующий кафедрой инженерной геологии и геофизики Белорусского государственного университета доктор геолого-минералогических наук А.Ф. Санько Все права на данное издание защищены. Воспроизведение всей книги или любой ее части не может быть осуществлено без разрешения издательства. Плакс, Д. П. П37 Геология : учеб. пособие / Д. П. Плакс, М. А. Богда- саров. – Минск : Вышэйшая школа, 2016. – 431 с. : ил. ISBN 978-985-06-2651-6. Рассматриваются вещественный состав и структура земной коры, состав и свойства минералов и горных пород, их генезис и закономерности пространственного размещения, эндогенные и экзогенные процессы, история развития современных континентов и океанов, эволюция географической среды и ее основных компонентов: растительных и животных организмов, климата, рельефа, полезных ископаемых. Предназначено для студентов учреждений высшего образования по специальностям «География (научно-педагогическая деятельность)», «Биология и география». УДК 551.1/.4(075.8) ББК 26.3я73 ISBN 978-985-06-2651-6 © Плакс Д.П., Богдасаров М.А., 2016 © Оформление. УП «Издательство “Вышэйшая школа”», 2016
ПРЕДИСЛОВИЕ Геология – одна из основополагающих наук и учебных дисциплин в системе естественнонаучного образования. Полнота знаний по ней определяет успех освоения студентами как смежных, так и комплексных наук о Земле. Студенты, изучая геологию, получают знания о вещественном составе земной коры, о составе и свойствах минералов и горных пород, их генезисе и закономерностях пространственного размещения. В курсе геологии рассматриваются вопросы о структуре земной коры, об истории развития современных континентов и океанов, эволюции географической среды и ее основных компонентов – растительных и животных организмов, климата, рельефа. Геология свидетельствует о материальности мира, научно объясняет многообразие различных явлений в природе, многочисленными фактами доказывает и объясняет эволюцию животных и растений, происхождение человека. Геологическое строение играет решающую роль в формировании рельефа территории, гидрографической сети, оказывает существенное влияние на состав атмосферы и гидросферы, почвенного покрова и органического мира. От него во многом зависит характер хозяйственной деятельности человека. Состояние минерально-сырьевой базы в существенной мере определяет уровень экономического развития государства. Прогресс современного общества невозможно представить без применения в хозяйственной деятельности новых технологий и материалов, большого количества энергоресурсов. В Республике Беларусь создаются условия для изучения собственных недр, что вызывает потребность государства в кадрах, способных нестандартно взглянуть на проблемы разведки и добычи полезных ископаемых. Геологические знания в содержании современного географического образования еще не занимают должного места. Школьники, а в значительной степени и студенты получают лишь начальные геологические сведения. В то же время геология как наука и учебная дисциплина тесно связана со многими естественнонаучными и техническими направлениями образования. Изучение геологии в высшем учебном заведении должно стать важной составляющей современного образования студента и позволить ему получить объективное представление о строении окружающего мира, геологических процессах, опре
деляющих экологически безопасную жизнедеятельность, природопользование и природообустройство. Кроме прикладной направленности геологии надо учитывать ее воздействие на развитие логического мировосприятия в отношении природных явлений. Она формирует умение систематизировать и применять на практике знания, полученные по различным учебным дисциплинам. На знании фундаментальных геологических законов базируется большинство вопросов географического прогноза. Поэтому составной частью курса является естественная иерархическая цепь перехода от общих геологических понятий к процессам формирования отдельных природных объектов. Цель курса – формирование у студентов знаний об особенностях состава и строения Земли, земной коры, атмосферы, гидросферы и формирующих их процессах, геологических закономерностях эволюции Земли. Задачи курса: усваивание знаний об особенностях состава и строения Земли и земной коры, геологических процессах, фундаментальных геологических закономерностях, лежащих в основе современного понимания строения и развития Земли; получение знаний о шкале геологического летоисчисления, истории возникновения и развития Земли, причинноследственных связях между различными геологическими явлениями и процессами; формирование умений и навыков определения минералов, горных пород и окаменелостей; формирование материалистического подхода к изучению и объяснению природных явлений. Курс строится на принципах: научности – соответствия содержания образования уровню современной науки; доступности – соответствия излагаемого материала уровню подготовки студентов; системности – осознания места изучаемого вопроса в общей системе знаний, его связи со всеми элементами этой системы; согласованности с другими изучаемыми дисциплинами, а также реализации межпредметных связей; целостности – учета специфики разделов курса и их взаимосвязи;
связи теории с практикой, показывающей важность применения фундаментальных знаний для решения прикладных задач; элективности, заключающейся в обеспечении возможности выбора и индивидуального пути профессионального становления студента. Студент должен знать: определение важнейших понятий: минерал, горная порода, полезные ископаемые, геологические процессы, геологическая история, литосфера, уровни организации ли тосферы; классификации минералов, горных пород, полезных ископаемых, геологических процессов, форм рельефа; основные геологические закономерности, связывающие геологические процессы, минералы, горные породы, полезные ископаемые, формы рельефа; геологические и географические факторы, механизмы протекания, закономерности проявления, следствия важнейших геологических процессов; закономерности развития геологических структур в геологическом цикле, масштабы геотектонических циклов и геохронологию; закономерности геологического круговорота земного вещества, место в нем круговорота воды и биологического круговорота; закономерности исторического развития литосферы, рельефа, атмосферы, гидросферы, климата и органического мира, теории и гипотезы образования материков и океанов; характеристику основных этапов развития Земли. Студент должен уметь: макроскопически определять важнейшие минералы и горные породы в полевых и лабораторных условиях; документировать геологические обнажения, делать зарисовки геологических структур, иллюстрировать геологические процессы и формы рельефа; диагностировать генезис отложений и условия их формирования, составлять схемы взаимосвязи геологических явлений; читать и строить геологические карты, профили и разрезы, стратиграфические колонки, определять по ним геологические структуры и восстанавливать историю их развития; устанавливать взаимосвязи между природными условиями, геологическими процессами, геологическим строением и размещением месторождений полезных ископаемых.
Все темы дисциплины логически связаны между собой. Изложение сопровождается рисунками, в том числе демонстрирующими геологические разрезы. Некоторая важная информация представлена в виде таблиц, которые позволяют студентам легче усваивать материал. При подготовке пособия авторы использовали учебники ведущих советских, российских и белорусских геологов, энциклопедические издания, геологические справочники, а также научные публикации. Для более глубокого понимания проблем геологии рекомендуется изучить список литературных источников, который приводится в конце книги. С учетом специфики дисциплины и профиля обучения целесообразно использовать такие формы самостоятельной работы, как индивидуальное изучение раздаточных материалов (коллекций минералов, горных пород, окаменелостей), литературы по основным разделам дисциплины и подготовка докладов и рефератов. Авторы выражают искреннюю признательность рецензентам А.Ф. Санько и Г.И. Литвинюку, а также Л.И. Мурашко и В.С. Хадыевой за глубокий и всесторонний анализ рукописи, ее отдельных частей и сделанные рекомендации. Все замечания и предложения, направленные на усовершенствование книги, примем с благодарностью. Авторы
ГЛАВА 1. СТАНОВЛЕНИЕ ГЕОЛОГИИ КАК НАУКИ 1.1. История развития геологии Геология, как и многие науки, возникла сравнительно недавно, но люди занимались поиском необходимых природных соединений для нужд общества еще в древности. Этот поиск был вызван необходимостью, так как недра Земли являются той материальной базой, на которой развиваются общественное производство и материальная культура, чей рост теснейшим образом связаны с изучением и всесторонним освоением Земли. В каменном веке люди добывали из недр минералы и горные породы, пригодные для внешней обработки (кремень, нефрит, обсидиан, яшму и др.); в бронзовом – породы, содержащие медь и олово; в железном – железо, что возможно лишь при тщательном изучении местности и ее особенностей. Свидетельства подобного изучения (памятники глубокой древности, созданные за тысячелетия до нашей эры) встречаются, например, в виде горных выработок, известных во многих местах земного шара, и подтверждают глубокие эмпирические знания особенностей распространения и залегания некоторых руд (медь, железо, серебро, золото, олово, свинец, ртуть) и умение использовать эти знания. Горные выработки палеолитических людей доказывают то, что наши предки разбирались не только в рудах, но и во вмещающих руды породах. Поэтому горные выработки, являющиеся как бы памятниками искусства древних рудокопов, не утратили значения и в наше время, они широко применяются в поисковой практике и часто указывают на наличие «новых» месторождений полезных ископаемых и даже целых рудоносных районов. Неуклонный рост общественного производства ставил перед людьми конкретные задачи в области изучения недр земли. Они вынуждены были их решать независимо от существующих представлений и господствующих идей. Вместе с добычей руд возникла необходимость их распознавания, изучения рудных минералов, что впоследствии обусловило появление минералогии. Развитие торговли и общения между народами привело к зарождению географии и геодезии. Эти естественные науки, имеющие самое непосредственное отношение к геологии, формировались самостоятельно, независимо друг от друга, и понадобились тысячелетия, чтобы обобщить их и подойти к идее
взаимосвязи наблюдаемых в природе явлений, без чего невозможно было возникновение современной геологии. Дошедшие до нашего времени труды античных ученых имеют не только исторический, но и научный интерес, хотя рациональные мысли в них часто переплетаются с фантастическими предположениями. Гераклит (ок. 530–470 гг. до н.э.) утверждал, что мир вечен, непрерывно изменяется и процессы разрушения в нем периодически сменяются процессами создания. Аристотель (384–322 гг. до н.э.) первым обратил внимание на окаменелости как на остатки исчезнувших организмов; он представил доказательства шарообразности Земли. Интересны труды Геродота (V в. до н.э.), Аристарха Самосского (IV–III вв. до н.э.), гениально предвосхитившего идею гелиоцентризма, доказанную Н. Коперником через 18 столетий, Страбона (ок. 63–20 гг. до н.э.) и Плиния Старшего (23–79 гг. н.э.), в которых изложены наблюдения над вулканами, эродирующей работой рек, образованием дельты Нила и колебаниями уровня моря. Не только наблюдения и предположения, но и ценные изобретения, относящиеся к горному делу и геологическим наукам, были выполнены в глубокой древности. Например, бурение скважин применялось древними египтянами при постройке пирамид. Римляне использовали ударное бурение. В Китае соляные рассолы добывались из буровых скважин свыше 2000 лет назад. Там же в III в. до н.э. был изобретен компас, а во II в. н.э. китайский ученый Чжан Хэн (78–139 гг. н.э.) сконструировал первый сейсмограф. Новым этапом исследования природы явилась эпоха Возрождения (конец XV – начало XVII в.). Собственно геология, как видно из высказываний Леонардо да Винчи (1452–1519), начала формироваться именно в это время. Леонардо да Винчи отвергал библейскую легенду о Всемирном потопе, считал окаменелые остатки организмов в горных породах свидетелями перемещений моря и суши и утверждал, что Земля существует достаточно длительное время. Немецкий металлург и минералог Г.Б. Агрикола (1494–1555) оставил интересные наблюдения над рудами и труды по технике горного дела. К этому же периоду относится работа Н. Коперника (1473–1543) «Об обращении небесных сфер», положившая начало современной гелиоцентрической системе. В XVII – первой половине XVIII в. все еще были широко распространены идеи ученых, рассматривавших окаменелости и рельеф земной поверхности как последствия Всемирного
потопа, что являлось отголоском теологических идей, господствовавших в те времена. Один из величайших ученых XVII в. Г.В. Лейбниц в труде «Protogaea» «уложил» образование Земли в шесть дней. Главной особенностью этой эпохи И.В. Мушкетов (1850–1902) считал полное пренебрежение к непосредственным исследованиям при обилии гипотез и философских рассуждений. Нелепые мнения, «как сорная трава, заглушали развитие правильных геологических воззрений». Особого упоминания заслуживают труды датчанина Нильса Стенсена (1638–1686), положившего начало учению о дислокациях земной коры и наступлениях моря на сушу. Его работы способствовали развитию стратиграфии, а вулканическая теория образования гор продержалась более столетия. Уже в XVIII в. началось интенсивное изучение геологического строения территории большинства европейских стран. В России такие исследования проводились еще при Петре I, но особенного развития они достигли во второй половине XVIII – начале XIX в., когда были организованы крупные экспедиции в различные районы страны. Трудно переоценить работы М.В. Ломоносова (1711–1765) «Слово о рождении металлов от трясения Земли», «Первые основы металлургии или рудных дел» и «О слоях земных», в которых говорится о поднятиях и опусканиях земной поверхности, смещениях берегов, появлении и исчезновении гор, островов и целых материков, т.е. с совершенной очевидностью Земля и все происходящие на ней процессы рассматриваются в развитии. Во второй половине XVIII – XIX в. в результате промышленного переворота радикально изменилась энергетическая база промышленности, нашла универсальное применение паровая машина, появились железные дороги, возникла новая отрасль промышленности – машиностроение. Все это потребовало огромного количества металлов и привело к замене древесного топлива минеральным. Горная промышленность начала интенсивно развиваться, что повлияло и на развитие геологических наук. В 1755 г. И. Кант (1724–1804) издал знаменитый труд «Всеобщая естественная история и теория неба». Его идеи развивали П.С. Лаплас и У. Гершель. Труды этих ученых создали «небулярную» гипотезу о происхождении Солнечной системы. Только к середине XX в. О.Ю. Шмидтом (1891– 1956) было показано ее несовершенство. К XVIII в. относится появление первых высших горных школ в Западной Европе. Однако до конца XVIII в. геологии как
самостоятельной науки все еще не существовало. Была «минералогия», мало похожая на современную, поскольку минералами называли металлы, соли, земли, пески, окаменелые остатки организмов. В 1780 г. саксонский профессор А.Г. Вернер (1749–1817) разделил «минералогию» на две самостоятельные науки – собственно минералогию, которую он назвал ориктологией, и геологию (геогнозию, по его терминологии). Этого ученого справедливо считают одним из основоположников современной минералогии. Он утверждал, что Землю некогда покрывал океан, из донных осадков которого последовательно осаждались гнейсы, граниты, кристаллические сланцы, базальты, порфиры и сиениты. На эти первозданные слои позднее отложились формации переходной группы – химические и механические осадки. Вулканы А.Г. Вернер связывал с подземными пожарами. Положительным в этих взглядах было стремление разделить горные породы по условиям образования и возрасту. Направление А.Г. Вернера было названо «нептунизм». В 1788 г. шотландский геолог Дж. Хаттон (Геттон) (1726– 1797) в книге «Теория Земли» (1795) высказал иные идеи о происхождении горных пород. Как и М.В. Ломоносов, он считал, что в образовании горных пород принимают участие подземный жар и механические перемещения, которые он представлял во всей сложности – вплоть до надвигания древних слоев на молодые. Направление Дж. Хаттона (Геттона) было названо «плутонизм». Спор «нептунистов» и «плутонистов» продолжался много десятилетий и, как указывает И.В. Мушкетов, не только не принес пользы для науки, «но и подорвал уважение к геологии, тем более что к нему примешивались религиозные вопросы». Геология становится самостоятельной наукой в результате разработки и внедрения в практику палеонтологического метода определения относительного возраста горных пород, произведенных на рубеже XVIII–XIX вв. во Франции Ж. Кювье (1769–1832) и в Англии У. Смитом (1769–1839). Значение ископаемых организмов для расчленения и корреляции осадочных толщ показал У. Смит, он же составил первую шкалу вертикальной последовательности осадочных пород Англии. Окаменелые остатки организмов интересовали У. Смита как руководящие формы для сопоставления пластов осадочных пород и установления их относительного возраста. Его справедливо считают основоположником стратиграфии. Открытие метода определе