Основные этапы становления и развития исторической геологии

Введение

Историческая геология является одним из крупных разделов геологических наук, в котором в хронологическом порядке рассматривается геологическое прошлое Земли. Поскольку геологическим наблюдениям доступна показемная кора, постольку рассмотрение разнообразных природных явлений и процессов распространяется на земную кору. Формирование Земной коры определяют многообразные факторы, из которых ведущими являются - время, физико-географические условия и тектоника.

Главные задачи исторической геологии - восстановление и теоретическое истолкование эволюции лика земной поверхности и населяющего её органического мира, а также выяснение истории преобразования внутренней структуры земной коры и развития связанных с этим эндогенных процесс. Историческая геологияизучает также историю формирования структуры земной коры (историческая геотектоника), поскольку движения и тектонические деформации земной коры являются важнейшими факторами большинства изменений, происходивших на Земле.

Историческая геология опирается на выводы частных геологических наук. Основой её служитстратиграфия, устанавливающая последовательность образования горных пород во времени и разрабатывающая систему хронологии геологического прошлого. Одним из главных разделов стратиграфии являетсяБиостратиграфия, использующая в качестве показателей относительного возраста горных пород остатки вымерших животных и растений и тесно связанная с палеонтологией.

Особое значение для И. г. имеет учение о формациях исторически обусловленных естественных ассоциациях (парагенезах) горных пород, отражающих в своём составе и строении сложное взаимодействие разнообразных процессов, протекавших в прошлом.

Основная часть

Как наука историческая геология начала формироваться на рубеже 18-19 веков, когда У.Смит в Англии, а Ж.Кювье и А. Броньяр во Франции пришли к одинаковым выводам о последовательной смене слоев и находящихся в них остатков ископаемых организмов. На основе биостратиграфического метода были составлены первые стратиграфические колонки, разрезы, отражающие вертикальную последовательность осадочных пород. Открытие этого метода положило начало стратиграфическому этапуразвития исторической геологии. В течение первой половины 19 века были установлены почти все основные подразделения стратиграфической шкалы, проведена систематизация геологического материала в хронологической последовательности, разработана стратиграфическая колонка для всей Европы. В этот период в геологии господствовала идея катастрофизма, которая связывала все изменения, происходящие на Земле (изменение залегания толщ, образование гор, вымирание одних видов организмов и появление новых и др.) с крупными катастрофами.

Идею катастроф сменяет учение об эволюции, которое все изменения на Земле рассматривает как результат очень медленных и длительных геологических процессов. Основоположниками учения являются Ж.Ламарк, Ч.Лайель, Ч.Дарвин.

К середине 19 в. относятся первые попытки провести реконструкцию физико-географических условий по отдельным геологическим эпохам для крупных участков суши. Эти работы, проведенные учеными Дж. Дана, В.О.Ковалевским и др., положили началопалеогеографическому этапуразвития исторической геологии. Большую роль для становления палеогеографииимело введение понятияо фацияхученым А. Грессли в 1838 г. Сущность его заключается в том, что породы одного и того же возраста могут иметь разный состав, отражающий условия их образования.

Во второй половине 19 в. зарождается представление о геосинклиналях как протяженных прогибах, заполненных мощными толщами осадочных пород. А к концу века А.П.Карпинским закладываются основы учения о платформах.

Представление о платформах и геосинклиналях как главнейших элементах структуры Земной коры дает началотретьему «тектоническому» этапуразвития исторической геологии. Оно впервые было изложено в трудах ученого Э. Ога «Геосинклинали и континентальные площади». В России понятие о геосинклиналях было введено Ф.Ю. Левинсон-Лессингом в начале 20 в.

Таким образом, мы видим, что до середины 20 в. историческая геология развивалась с преобладанием какого-то одного научного направления. На современном этапе историческая геология развивается по двум направлениям.Первое направление - это детальное изучение геологической истории Земли в области стратиграфии, палеогеографии и тектоники. При этом совершенствуются старые методы исследований и привлекаются новые, такие как: глубокое и сверхглубокое бурение, геофизические, палеомагнитные; космического зондирования, абсолютной геохронологии и т.д.

Второе направление - работы по созданию целостной картины геологической истории земной коры, выявлению закономерностей развития и установлению причинной зависимости между ними.

Историческая геология изучает геологическую историю Земли со времени ее возникновения, устанавливает причины образования и развитие литосферы, атмосферы, гидросферы, криосферы и биосферы, дает характеристику ландшафтно-климатических и геодинамических обстановок, определяет время возникновения и исследует условия образования горных пород и связанных с ними полезных ископаемых.

Длительная история Земли насыщена множеством различных геологических событий, явлений и процессов. Рассматривая геологическое прошлое в хронологическом порядке, историческая геология дает возможность наметить как общие закономерности развития нашей планеты и земной коры, так и особенности от дельных этапов геологической истории.

Историческая геология является одним из важнейших курсов в геологическом образовании. История развития континентов и океанов, эволюция климата, ландшафтов и органического мира, раз личные катастрофические природные явления, рассматриваемые исторической геологией, дают цельное научное представление об общих закономерностях исторического развития геосфер и Земли в целом.

Литосфера находится в непрерывном взаимодействии с другими геосферами. Образование осадочных горных пород происходит в результате взаимодействия водной или воздушной среды, климата и ландшафтных обстановок. Климатические условия, физико-химические особенности морских бассейнов, определяющие их соленость, температуру, газовый режим, а также рельеф дна и гидродинамический режим, характер континентальной денудации и аккумуляции, всегда отражаются на текстурах и вещественном составе осадочных горных пород. Поэтому образовавшиеся в морской или континентальной обстановке осадки представляют собой документальные свидетельства существовавших в геологическом прошлом физико-географических условий, а напластования горных пород отражают последовательность их изменений. Изучение химического и минерального состава и структурно-текстурных особенностей магматических горных пород и формы слагаемых ими тел вскрывает ряд особенностей их формирования и дает возможность судить о специфических чертах глубинных магматических расплавов. Состав, условия залегания, физико-химические и структурно-текстурные особенности вулканогенных и вул-каногенно-осадочных пород позволяют установить типы вулканических аппаратов и другие черты наземного и подводного вулканизма.

Остатки животных и растения, захороненные в горных породах, являются документальным свидетельством прошлой жизни нашей планеты и позволяют рассматривать историю Земли и развитие на ней жизни как единое целое.

Историческая геология — комплексная научная дисциплина, в которой проблема геологического развития планеты, отдельных геосфер и эволюция органического мира рассматриваются как конечные результаты, полученные после проведения исследований в рамках различных геологических дисциплин. Разные стороны этой проблемы изучаются специальными разделами геологии и отдельными научными направлениями. Историческая геология использует результаты стратиграфии и палеонтологии, литологии и петрологии, региональной геологии и геотектоники. В отличие от пере численных научных дисциплин и направлений, где прямо или косвенно затрагивается проблема исторического развития того или иного геологического объекта, целью исторической геологии является обобщение всей совокупности историко-геологических данных. После своего возникновения историческая геология из науки, занимавшейся систематизацией геологических событий и рассмотрением в хронологическом порядке историко-геологиче-ских данных, постепенно стала приобретать синтезирующий характер. В связи с дифференциацией научных знаний от нее отделились такие направления, как стратиграфия, геохронология, палеогеография, учение о фациях, учение о формациях, палеовулканология, историческая геотектоника и др.

Историческая геология вооружает геологов необходимыми и важнейшими теоретическими знаниями. Применяя на практике методы историко-геологических исследований, геологи познают закономерности формирования геологических тел; реконструируют природные условия, существовавшие на земной поверхности, и физико-химические условия в недрах Земли; раскрывают общие генетические и хронологические закономерности возникновения и размещения полезных ископаемых в земной коре; выявляют эволюционные и катастрофические изменения атмосферы, гидросферы, литосферы и биосферы. Все это помогает усвоению всего цикла геологических наук и проведению целенаправленных поисков и разведки месторождений полезных ископаемых. Наряду с этим знания об изменении природной среды за все время существования нашей планеты дают возможность прогнозировать состояние геологической среды и пути развития биосферы.

Еще античные естествоиспытатели и философы обращали внимание на длительную историю нашей планеты и на те изменения, которые она претерпевала. Многие интересные идеи о возникновении и развитии Мира были высказаны Фалесом, Эмпедоклом, Аристотелем, Анаксимандром, Страбоном и др. Средние века с длительными междоусобными войнами, с упадком научного мышления и производства не знали иной истории создания и развития земного лика, кроме библейской. В эпоху Возрождения произошел перелом в познании Земли, так же как и в других областях науки и техники. Леонардо да Винчи (1452—1519), изучая слои осадочных пород в Ломбардии (Северная Италия) в процессе проведения инженерных работ, понял значение ископаемых раковин как остатков исчезнувшей жизни.

В 1669 г. датский естествоиспытатель Нильс Стено (1638— 1686), работавший в Италии (Тоскане) и известный в научных кругах под именем Николауса Стенона, сформулировал шесть основных принципов стратиграфии:

■слои Земли — результат осаждения в воде;

■слой, заключающий обломки другого слоя, образовался пос ле него;

■всякий слой отложился позднее слоя, на котором залегает, и ранее того, который его перекрывает;

■слой, содержащий морские раковины или морскую соль, образовался в море; если он содержит растения, то он произошел от речного паводка или появления притока вод;

■слой должен иметь неопределенную протяженность и его можно прослеживать поперек какой-либо долины;

■слой отлагался вначале горизонтально; наклонный слой указывает на то, что он испытал какой-либо переворот. Если следующий слой залегает на наклонных слоях, то переворот произошел ранее отложения этого слоя.

В этих верных положениях Н. Стенона мы видим начала стратиграфии и тектоники.

В середине XVIII в. великий русский ученый М.В.Ломоносов (1711 —1765) отмечал длительность геологического времени, многократные изменения земной поверхности различными геологическими процессами, значительные изменения климата и ландшафта в течение истории Земли.

Историческая геология возникла во второй половине XVIIIв. и сводилась в основном к стратиграфии. Большой вклад в развитие этой науки внес итальянский ученый Д. Ардуино, создавший в 1760 г. первую схему расчленения горных пород по возрасту. Благодаря исследованиям немецких геологов, особенно А. Г. Вернера (1750—1817), была разработана региональная стратиграфическая схема Центральной Германии, и на ее основе сделана попытка реконструировать геологическую историю развития Европы.

Французский естествоиспытатель Ж.де Бюффон (1707—1788) в своем труде «Теория Земли» (1749) предпринял первую попытку выделения определенных этапов в развитии Земли. Он разделил все осадочные толщи на первичные, вторичные, третичные. Последний термин сохранился в литературе до наших дней.

Выдающееся значение для развития исторической геологии имело появление палеонтологического метода. Основателями этого метода являются английский исследователь У.Смит (1769— 1839) и французские ученые Ж.Кювье (1769 — 1832) и А.Броньяр (1801 — 1876). Проводя геологические исследования в одно и то же время, но независимо друг от друга, они пришли к одинаковым выводам, связанным с последовательностью залегания слоев и находящихся в них остатков ископаемой фауны и флоры, что дало возможность составить первые стратиграфические колонки, геологические карты и разрезы ряда районов Англии и Франции. На основе палеонтологического метода в первой половине XIXв. было выделено большинство известных ныне геологических систем и составлены первые геологические карты.

Крупнейший французский ученый Ж. Кювье был не только од ним из основателей палеонтологического метода, но и автором теории катастроф, которая в свое время пользовалась широкой популярностью. На основании геологических наблюдений он по казал, что некоторые группы организмов в течение геологического времени вымирали, но их место занимали новые. Его последователи Ж.Агассис (1807 — 1873), А.д'Орбиньи (1802—1857), Л.Эли де Бомон (1798—1874) и другие стали объяснять катастрофами не только вымирания организмов, но и многие другие события, происходящие на земной поверхности. По их мнению, любые изменения залегания горных пород, рельефа, изменения ландшафтов или условий среды обитания, а также вымирание организмов были результатами разномасштабных катастрофических явлений, про исходивших на земной поверхности. Позднее теория катастроф была подвергнута резкой критике выдающимися учеными XIXв. — Ж.Ламарком (1744—1829), Ч.Лайелем (1797 — 1875), Ч.Дарвином (1809 — 1882). Французский естествоиспытатель Ж.Ламарк создал учение об эволюции органического мира (ламаркизм) и впервые провозгласил ее всеобщим законом живой природы. Английский геолог Ч. Лайель в своем труде «Основы геологии» доказывал, что крупные изменения на Земле происходили не в результате разрушительных катастроф, а вследствие медленных, длительных геологических процессов. Познание истории Земли Ч. Лайель предлагает начинать с изучения современных геологических процессов, считая, что они являются «ключом к познанию геологических процессов прошлого». Это положение Ч.Лайеля получило впоследствии название принципа актуализма. Появление трудов Ч. Дар вина оказало большую поддержку учению эволюционистов, так как в них доказывалось, что органический мир преобразуется путем медленных эволюционных изменений.

К середине XIXв. относятся первые попытки реконструкции физико-географических условий некоторых геологических эпох как для отдельных регионов (исследования Г. А. Траутшольда, Дж. Да на, В. О. Ковалевского), так и для всего земного шара (Ж. Марку). Эти работы заложили основы палеогеографического направления в исторической геологии. Большое значение для становления палеогеографии имело введение в 1838 г. А. Гресли (1814— 1865) понятия о фациях.

На протяжении второй половины XIXв. расширяющиеся геологические работы дают все новые и новые сведения о строении и истории развития отдельных регионов. К началу 80-х годов был собран колоссальный материал, который нуждался в обобщении. Это предпринял австрийский геолог Э. Зюсс (1831 — 1914). Сведения по стратиграфии, истории развития земной коры, деятельности геологических процессов, собранные во многих частях земного шара, были систематизированы Э. Зюссом в трехтомном труде «Лик Земли» (1883— 1909). Геологическая наука после его работ приобрела совершенно иной характер: ученые стали заниматься не только поисками путей расчленения осадочных толщ и их корреляцией, но и главным образом пытались найти объяснения из меняющемуся облику земной поверхности, выявить закономерности в расположении суши и моря, объяснить локализацию полезных ископаемых, установить происхождение тех или иных горных пород и т. д.

Ко второй половине XIXв. относится появление учения о фациях (немецкий ученый Й.Вальтер, 1893) и новое направление в исторической геологии — палеогеография (немецкие геологи).

На рубеже XIXи XXвв. произошло крупнейшее событие в истории естествознания — открытие естественной радиоактивности, что позволило установить истинный возраст нашей планеты, до этого оценивавшийся косвенными методами, дававшими на много заниженные значения, и разработать абсолютную геохронологию. И то и другое означало революционные изменения в развитии историко-геологических знаний.

Конец XIXи начало XXв. ознаменовались также крупными открытиями в области биостратиграфии и выяснении геологической истории регионов. В Западной Европе, Северной Америке и России на основе применения палеонтологического метода рас членены толщи горных пород, изданы монографии об ископаемых остатках различных периодов палеозоя, мезозоя и кайнозоя.

Многие ученые внесли свой вклад в развитие исторической геологии, и среди них необходимо отметить выдающуюся роль А. П. Карпинского (1847 — 1936) — первого выборного президента Российской академии наук. Еще в конце XIXв. им были обобщены данные по геологической истории европейской части России и впервые составлены палеогеографические карты этой территории.

В это же время на основе применения палеонтологического метода виднейшими отечественными геологами С. Н. Никитиным (1851 — 1909), Ф.Н.Чернышевым (1856 — 1914) и А.П.Карпинским были опубликованы монографии о палеозойских и мезозойских отложениях европейской части России и Урала.

В начале XXв. крупнейший французский геолог Г. Э. Ог (1861 — 1927) в многотомном труде описал деятельность современных геологических процессов и попытался расшифровать геологическую историю Земли. Будучи сторонником учения о геосинклиналях, представление о которых было разработано в Северной Америке в 1859 г. трудами Дж.Холла и Дж.Дана, Г.Э.Ог первым четко противопоставил геосинклинали платформам (последние он называл контрастными областями).

Между тем в работах русских ученых А. П. Павлова (1854—1929) и А. П. Карпинского были заложены основы учения о платформах, в дальнейшем развитые в трудах А. Д. Архангельского и Н.С. Шатского.

В России понятие о геосинклиналях было введено в начале XXв. Ф.Ю.Левинсон-Лессингом (1861 — 1939), а А.А.Борисяк (1872 — 1944) вслед за Г. Э. Огом стал рассматривать историческую геологию как историю развития геосинклиналей и платформ. В 20-е годы Д.В.Наливкин (1889—1982) развивал основы учения о фациях, а несколько позднее в трудах Р. Ф. Геккера, Б. П. Марковского и других ученых начинает оформляться палеоэкологическое направление в изучении геологического прошлого.

В первой четверти XXв. немецкий геофизик А. Вегенер (1880— 1930) впервые формулирует теорию дрейфа материков — первую гипотезу мобилизма. Несмотря на всю привлекательность, эта гипотеза не завоевала общего признания, и вскоре после гибели ее автора была почти полностью отвергнута. Однако планомерные исследования океанского дна, начатые в 50-е годы, а также но вые геофизические данные принесли большое количество нового фактического материала, подтверждающего эту гипотезу, и на иной базе гипотеза Вегенера была возрождена и в 60-е годы превратилась в стройное учение — теорию тектоники литосферных плит.

20—40-е годы XX в. были временем широкого развития геологических исследований в разных регионах Земли. На их базе были созданы крупные обобщающие работы по геологическому строению и истории развития Европы (С.Н.Бубнов, 1888 — 1957), Сибири (В.А.Обручев, 1863 — 1956), европейской части России (А. Д. Архангельский), Северной Америки и других регионов. Раз работке региональных исследований способствовало обобщение закономерностей развития земной коры благодаря представлениям об орогенических фазах, обоснованным крупнейшим немецким тектонистом Г. Штилле (1876—1966) во второй половине XXв. в результате изучения огромнейшего фактического материала по стратиграфии, палеогеографии, магматизму, тектонике.

Большой толчок и дальнейшее развитие исторической геологии дало глубоководное бурение на дне Мирового океана, которое планомерно стало проводиться с середины 60-х годов. В результате этих работ впервые были получены неоценимые сведения о строении и развитии земной коры не только в пределах континентов, но и океанов. Открытие в 50-е годы ХХ в. палеомагнетизма и явления периодической инверсии магнитного поля Земли привело к возникновению в стратиграфии нового физического метода — магнитостратиграфии.

Огромное значение имел для исторической геологии прогресс радиогеохронометрии. Он впервые позволил расшифровать докем-брийскую историю нашей планеты, по длительности более чем в шесть раз превышающую фанерозойскую и зашифрованную в основном в толщах глубоко метаморфизованных пород. Ранее их возраст определялся в основном по степени метаморфизма, что при водило порой к грубым ошибкам, так как на Канадском щите архейские образования считались моложе и сильнее метаморфи-зованных среднепротерозойских.

Определенные успехи были достигнуты и в области биостратиграфии позднего докембрия и, в частности, была открыта по-зднепротерозойская фауна безпозвоночных.

Концепции, выдвинутые во второй половине XXв., способствовали открытию новых крупных месторождений полезных ископаемых, которым предшествовали тщательные и всесторонние историко-геологические исследования. В результате историко-геологических исследований были обнаружены уникальные месторождения нефти и газа в Волго-Уральской области и Западной Сибири, в Средней Азии, крупнейшие месторождения алмазов, каменного угля, железных руд, руд цветных и редких металлов, месторождения урана, драгоценных металлов и камней и др.

Завершив краткую характеристику возникновения и развития исторической геологии, остановимся на главнейших задачах этой дисциплины. Основными документами, по которым реконструируется геологическая история развития региона, являются горные породы, слагающие их минералы и заключенные в них ископаемые органические остатки, собранные геологами в процессе по левых работ. В этих материалах сосредоточены сведения о геологических явлениях и событиях, происходивших в геологическом прошлом. Всестороннее изучение образцов горных пород в лабораториях, восстановление облика животных и растений, образа их жизни и взаимодействия с окружающей средой позволяют рас шифровать происходившие геологические события и реконструировать физико-географические условия, существовавшие на земной поверхности в прошлом.

Заключение

Историческая геология изучает геологическую историю Земли со времени ее возникновения, устанавливает причины образования и развитие литосферы, атмосферы, гидросферы, криосферы и биосферы, дает характеристику ландшафтно-климатических и геодинамических обстановок, определяет время возникновения и исследует условия образования горных пород и связанных с ними полезных ископаемых.

Длительная история Земли насыщена множеством различных геологических событий, явлений и процессов. Рассматривая геологическое прошлое в хронологическом порядке, историческая геология дает возможность наметить как общие закономерности развития нашей планеты и земной коры, так и особенности от дельных этапов геологической истории.

Историческая геология является одним из важнейших курсов в геологическом образовании. История развития континентов и океанов, эволюция климата, ландшафтов и органического мира, раз личные катастрофические природные явления, рассматриваемые исторической геологией, дают цельное научное представление об общих закономерностях исторического развития геосфер и Земли в целом.

Историческая геология — комплексная научная дисциплина, в которой проблема геологического развития планеты, отдельных геосфер и эволюция органического мира рассматриваются как конечные результаты, полученные после проведения исследований в рамках различных геологических дисциплин. Разные стороны этой проблемы изучаются специальными разделами геологии и отдельными научными направлениями. Историческая геология использует результаты стратиграфии и палеонтологии, литологии и петрологии, региональной геологии и геотектоники. В отличие от пере численных научных дисциплин и направлений, где прямо или косвенно затрагивается проблема исторического развития того или иного геологического объекта, целью исторической геологии является обобщение всей совокупности историко-геологических данных.

Историческая геология вооружает геологов необходимыми и важнейшими теоретическими знаниями. Применяя на практике методы историко-геологических исследований, геологи познают закономерности формирования геологических тел; реконструируют природные условия, существовавшие на земной поверхности, и физико-химические условия в недрах Земли; раскрывают общие генетические и хронологические закономерности возникновения и размещения полезных ископаемых в земной коре; выявляют эволюционные и катастрофические изменения атмосферы, гидросферы, литосферы и биосферы.

Список литературы

1. ВойлошниковВ. Д. Геология. Геологическая история Земли. – М.: Просвещение, 2009.

2. Историческая геология с основами палеонтологии / Е. В. Владимирская, А. Х. Кагарманов, Н. Я. Спасский и др. – Л.: Недра, 2005.

3. Короновский Н. В., Хаин В. Е., Ясаманов Н. А. Историческая геология. – М.: Академия, 2006.

4. Монин А. С. Ранняя геологическая история Земли. – М.: Наука, 2007.

5. Немков Г. И., Левицкий Е. С., Гречишникова И. А. и др. Историческая геология. – М.: Недра, 2006.

6. Подобина В. М., РодыгинС.А. Историческая геология. – Томск: Изд-во НТЛ, 2000.