Геологическая деятельность человека биосферы и человека

    Впервые на возможность расчленения слоистых толщ по сохранившимся в них ископаемым органическим остаткам указал в 1790 английский учёный У. Смит, который составил "шкалу осадочных образований Англии", а затем в 1815 первую геологическую карту Англии. Большие заслуги в расчленении земной коры по остаткам моллюсков и позвоночных принадлежат французским учёным Ж. Кювье и А. Броньяру. В 1822 в юго-западной части Англии была выделена каменноугольная, а в Парижском бассейне - меловая системы, что положило начало стратиграфической систематике.

      Во 2-й половине 19 века были достигнуты первые успехи в изучении и расчленении докембрийских образований. Американский геолог Дж. Дана (1872) выделил архейскую группу отложений, первоначально охватывавшую весь докембрий; позднее из её состава американские геологи С. Эммонс и Р. Ирвинг (1888) выделили протерозойскую группу.

Так же во 2-й половине 19 века усиливается процесс дифференциации геологии. Из сравнительно монолитной науки геология превращается в сложный комплекс геологических наук. Кроме стратиграфии, которая была в 19 веке ведущим направлением, обеспечившим хронологическую основу истории Земли, развивались и другие направления геологии. Исследовалась не только вертикальная последовательность слоев, но также изменения их вещественного состава по простиранию, связанные с изменением условий образования пород. Швейцарский геолог А. Гресли (1838) впервые предложил все породы, образовавшиеся в одинаковых условиях, объединять под названием "фации".

   Современная минералогия начала создаваться ещё на рубеже 18 и 19 веков трудами русских геологов В. М. Севергина, Д. И. Соколова, французского учёного Р. Аюи (Гаюи) и шведского химика Я. Берцелиуса. Дальнейшее её развитие в России связано с именами Н. И. Кокшарова, П. В. Еремеева, М. В. Ерофеева и А. В. Гадолина.

   В начале 20 века получают развитие теоретические исследования по петрографии, в частности по проблемам образования магматических горных пород, происхождения и дифференциации магмы, по изучению процессов метаморфизма; начинается экспериментальное физико-химическое изучение силикатных систем.

   Конец 19 - начало 20 веков - время нового качественного перелома в истории геологии. Переход капитализма в его новую империалистическую стадию вызвал расширение масштабов эксплуатации недр Земли и вовлек в сферу мировых экономических связей новые, ранее не затронутые ими территории. Во всех ведущих странах мира возникают геологические службы, начинающие систематические геологосъёмочные работы (например, геологическая служба США, 1879). Новые обширные области охватываются геологическим исследованием, предваряя развитие в них горной промышленности. Растет поток фактических данных и резко расширяется кругозор геологов, вводится подготовка специалистов-геологов. Эволюционные идеи прочно обосновываются в геологии, и в общих чертах воссоздаётся картина развития Земли и её поверхности.

   В 20 веке геология, как и всё естествознание в целом, развивается гораздо быстрее, чем ранее. За первыми широкими теоретическими обобщениями следуют новые, часто во многом их исправляющие или опровергающие. Крупным событием этого времени было открытие (1899-1903) французскими учёными П. Кюри и М. Склодовской-Кюри радиоактивного распада элементов, сопровождающегося самопроизвольным выделением тепла. Оно позволило разработать методику определения абсолютного возраста горных пород, а следовательно, и продолжительности многих геологических процессов. С радиоактивным распадом в недрах Земли стали связывать наличие тепловой энергии планеты, а также активизацию тектонических движений и вулканизм, что привело к коренному пересмотру фундаментальных геологических концепций. В частности, были поколеблены основы контракционной гипотезы, а представления о первоначальном огненно-жидком состоянии Земли были заменены идеями, о её образовании из скоплений холодных твёрдых частиц, которые нашли окончательное выражение в космогонической гипотезе О. Ю. Шмидта (СССР).

  Всё более насущной становится необходимость перехода от простой констатации эмпирически устанавливаемых закономерностей к подлинному объяснению их причин, к вскрытию основных законов истории развития Земли. Возникает необходимость усиленного изучения глубинных процессов, происходящих в нижних слоях земной коры и в мантии. Усовершенствуется также методика изучения веществ, состава горных пород (масс-спектрометрический, рентгеноструктурный и другие анализы) и строения земной коры.

  Серьёзное внимание было обращено на развитие региональных геологических исследований, особенно на геологическую съёмку как основу для выявления минеральных богатств. Стратиграфические схемы, разработанные к началу 20 века только для Европы и отчасти для Северной Америки, стали детализироваться и создаваться для всех остальных материков в связи с широким развёртыванием геологического картирования.  
 
 
 
 
 

Геологическое пространство. 

Понятие о  геологическом пространстве восходит ещё к  В. И. Вернадскому(28 февраля (12 марта) 1863, Санкт-Петербург — 6 января 1945, Москва), который писал о физико-химическом пространстве планеты. Представления В. И. Вернадского были развиты Ю. П. Трусовым, который физико-химическое пространство В. И. Вернадского именует геохимическим пространством, «точками» которого являются земные атомы. «Геохимическое пространство,— пишет он,— есть не что иное как пространство планеты и прежде всего ее коры, рассматриваемое на уровне атомов». Можно рассматривать пространство планеты на уровне более мелких единиц — элементарных частиц. «Можно, наоборот, связывать элементы пространства планеты с геологическими образованиями много более крупными, чем атомы: минералами, горными породами, геосферами и т. д.». Наряду с геохимическим пространством, Ю. П. Трусов различает и геологическое пространство, «взятое на том или ином более крупном уровне». Понятие «геологическое пространство» в предлагаемом варианте принимается как более широкое, включающее все земные «пространства». Существенную роль в рассмотрении этой проблемы сыграли развиваемые с 1947 г. академиком Б.М. Кедровым (27 (10) декабря 1903, Ярославль — 10 сентября 1985, Москва) и многими геологами тех лет представления о геологической форме движения материи.                                                                              В 60-70 годы XX века представления о геологическом пространстве были рассмотрены геологами новосибирского Института геологии и геофизики СО АН СССР под руководством акад. Ю.А. Косыгина (9 (22) января 1911 года, Санкт-Петербург — 25 января 1994 года, Хабаровск) применительно к проблемам тектонических исследований. Ими были сформулированы определения «геологического пространства», их разновидностях, представления о структурах и пр. Определение геологического пространства является общим, под него попадают объекты, часто далёкие от геологии. Проблема геологического пространства разработана достаточно поверхностно, и никто не знает, как с ней работать и что она даёт? Поэтому оно не работоспособно. В следствие этого функционируют и другие представления об этом пространстве. Например, геологическое пространство это - пространство свойств (ещё более неопределённая трактовка). В дальнейшем более детально проблему «геологического пространства» никто не рассматривал. Все идеи о геологическом пространстве свелись только к анализу понятия «структуры», а проблема «математизации» свелась к использованию математики в задачах подсчёта запасов, что не является сугубо геологической проблемой. В целом они выбрали путь от общего к частному вместо более правильного - от частного к общему; в этом случае сформулировано представление об единичном элементе, обобщением которого получены понятия более высокого уровня. 
 
 
 
 
 
 

Понятие и организация  литосферы. 

    Литосфера (от греч. "литос" - камень, и "сфера" - оболочка) - твёрдая или каменная оболочка Земли.

    В настоящее время выделяется четыре основных свойства (функции) литосферы, влияющие на биоту и определяющие существование жизни на Земле:

   Ресурсная экологическая функция литосферы определяет роль минеральных, органических и органоминеральных ресурсов и геологического пространства литосферы для жизни и деятельности биоты как в качестве биогеоценоза, так и социальной структуры.

    Геодинамическая экологическая функция литосферы отражает свойства литосферы, влияющие на состояние биоты, безопасность и комфортность проживания человека через природные и антропогенные процессы и явления.

    Геохимическая экологическая функция литосферы отражает свойства геохимических полей (неоднородностей) литосферы природного и техногенного происхождения, влияющие на состояние биоты в целом, включая человека.

    Геофизическая экологическая функция литосферы отражает свойства геофизических полей (неоднородностей) литосферы природного и техногенного происхождения, влияющие на состояние биоты, включая человека.

     Следует учитывать, что указанные экологические функции литосферы и их современная проявленность обусловлены эволюционным развитием Земли под воздействием природных и техногенных факторов. На фоне эволюции природных сред в геологической истории Земли с рассматриваемых позиций (тенденции в развитии экологических функций литосферы) выделяется два основных временных этапа. Первый этап — сугубо природный, охватывает временной период от зарождения жизни на Земле (около 3,5 млрд лет назад) до появления человеческой цивилизации, и второй этап — природно-технический, особенно охватывающий последние 200 лет и являющийся порождением техногенеза. Приоритетное выделение в экосистеме человеческой популяции обусловлено ее активным воздействием на среду обитания, причем на глубины, значительно превышающие влияние остальной биоты. В таком качестве литосфера не изучалась и не изучается в рамках традиционной геоэкологии, биоэкологии, биогеографии или экологического почвоведения.

 Тектоника плит — современная геологическая теория о движении литосферы. Она утверждает, что земная кора состоит из относительно целостных блоков — плит, которые находятся в постоянном движении друг относительно друга. При этом в зонах расширения (срединно-океанических хребтах и континентальных рифтах) в результате спрединга (англ. seafloor spreading — растекание морского дна) образуется новая океаническая кора, а старая поглощается в зонах субдукции. Теория объясняет землетрясения, вулканическую деятельность и горообразование, большая часть которых приурочена к границам плит.

   Впервые идея о движении блоков коры была высказана в теории дрейфа континентов, предложенной Альфредом Вегенером в 1920-х годах. Эта теория была первоначально отвергнута. Возрождение идеи о движениях в твёрдой оболочке Земли («мобилизм») произошло в 1960-х годах, когда в результате исследований рельефа и геологии океанического дна были получены данные, свидетельствующие о процессах расширения (спрединга) океанической коры и пододвигания одних частей коры под другие (субдукции). Объединение этих представлений со старой теорией дрейфа материков породило современную теорию тектоники плит, которая вскоре стала общепринятой концепцией в науках о Земле.

Земля и ее оболочки. 

   Разнообразные горные породы, выходы которых мы часто видим на поверхности, слагают твердую оболочку земного шара, или земную кору. В толще коры залегают уголь, нефть, руды железа и других металлов, драгоценные и поделочные камни. В поисках полезных ископаемых люди уже тысячи лет назад научились проникать глубоко в земную кору. При этом рудокопы заметили, что чем глубже горные выработки, тем выше в них температура. Наблюдения за действующими вулканами привели человека к мысли, что на значительной глубине горные породы находятся в расплавленном состоянии. Греческий философ Эмпеддкл (V в. до н. э.), ссылаясь на действующие вулканы и горячие источники, высказал мысль о расплавленном состоянии внутренних частей Земли. Эмпедокл изучал вулкан Этна, по склонам которого временами текли мощные потоки лавы, заливавшие окрестности на десятки километров. Он предпринял отчаянно смелое путешествие в глубь кратера и погиб в жерле вулкана.

   С той далекой поры человечество прошло большой путь развития и накопило много фактов, которые ученые начали обобщать в гипотезы. В науке XVIII в. господствовало представление, что внутри земного шара находится огненно-жидкое ядро, с которым связаны повышение температуры в недрах Земли и вулканические явления. Однако стройное учение о происхождении и строении Земли было создано только в конце XVIII в.

   Немецкий философ Иммануил Кант, а несколько позднее французский астроном и математик Пьер Симон Лаплас выдвинули гипотезу возникновения планет Солнечной системы. Они полагали, что до образования Солнечной системы существовала туманность, состоящая из отдельных движущихся частиц или газа. В результате сжатия туманности она постепенно раскалялась. Вращающаяся раскаленная туманность приобрела сплюснутую форму. Затем при увеличении скорости вращения от нее постепенно отделились слои вещества и образовали ряд колец. Каждое из них под действием сил взаимного притяжения слагавших его частиц постепенно превратилось в шаровидное тело — планету. Сначала планеты были раскаленными, но потом, по мере излучения тепла в мировое пространство, стали остывать. Центральная часть туманности после сжатия и отделения от нее ряда колец стала Солнцем.

   По гипотезе Канта и Лапласа, земное ядро должно быть огненно-жидким, а земная кора — продукт остывания некогда огненно-жидкого шара.

Несколько позднее  стали раздаваться, правда вначале  очень робко, возражения ученых против этой гипотезы. В частности, у нас  в России выдающийся ученый академик В. И. Вернадский считал, что Земля  никогда не была огненно-жидкой. В  настоящее время эта точка зрения принята наукой. Большинство современных геофизиков и геологов отрицают стадию огненно-жидкого состояния Земли при ее образовании и объясняют разогрев земных оболочек процессами радиоактивного распада. Интересная космогоническая гипотеза (космогония — наука о происхождении и развитии небесных тел и их систем) образования планет разработана коллективом советских ученых под руководством академика О. Ю. Шмидта. По этой гипотезе планеты возникли из облаков космической пыли, которая обращалась некогда вокруг Солнца. По определению О. Ю. Шмидта, Земля возникла как холодное тело, поэтому земная кора вовсе не «шлак», который появился на поверхности раскаленной жидкой массы земного шара, а выплавлена из нее. Со временем она стала нагреваться в результате различных, прежде всего радиоактивных, процессов. Но не одни гипотезы помогают теперь ученым познавать внутреннее строение земного шара. Разработаны очень точные геофизические методы исследования (см. ст. «Внутреннее строение Земли»). Они основаны на изучении колебаний земной коры, возникающих при землетрясениях или искусственных взрывах. При этом в Земле возникают сейсмические волны, или колебания. Линии, вдоль которых они распространяются, называются сейсмическими лучами. Существует два вида колебаний: продольные и поперечные. Продольные волны распространяются в твердом теле от места взрыва или центра землетрясения, вызывая последовательные сжатия и разрежения частиц вещества Земли, при этом частицы колеблются в направлении распространения волны. Поперечные волны — это колебания частиц в теле Земли перпендикулярно направлению сейсмического луча.

Если бы Земля  была однородным телом, то сейсмические волны распространялись бы прямолинейно и с одинаковой скоростью. Изучение скоростей распространения различных волн в Земле показало, что земной шар состоит из ряда концентрических зон с различной плотностью и различным составом.

   Самые верхние слои земной коры состоят преимущественно из пластов осадочных горных пород, образовавшихся путем осаждения различных мелких частиц, главным образом в морях и океанах. В этих пластах захоронены остатки животных и растений, населявших в прошлом земной шар. Они с течением времени превратились в окаменелости, которые позволяют от пласта к пласту восстанавливать историю развития жизни на Земле. Общая мощность (толщина) осадочных пород в редких случаях достигает 15—20 км. Средняя скорость распространения в них продольных колебаний от 2 до 5 км/с.