Курс лекций по изучению дисциплины «Геология с основами геоморфологии» для обучающихся по направлению подготовки 35.03.03. Агроэкология направленность (профиль) Агрохимия и агропочвоведение
Покупка
Основная коллекция
Тематика:
География почв. Геоморфология
Издательство:
Волгоградский государственный аграрный университет
Год издания: 2021
Кол-во страниц: 80
Дополнительно
Курс лекций освещает содержание дисциплины «Геология с основами геоморфологии», отражает материал по строению Земли, а также основные геологические процессы. Курс лекций составлен в со-ответствии с ФГОС.
Для обучающихся по направлению подготовки 35.03.03. Агро-экология направленность (профиль) Агрохимия и агропочвоведение.
Скопировать запись
Фрагмент текстового слоя документа размещен для индексирующих роботов.
Для полноценной работы с документом, пожалуйста, перейдите в
ридер.
Министерство сельского хозяйства Российской Федерации Департамент образования, научно-технологической политики и рыбохозяйственного комплекса Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Волгоградский государственный аграрный университет» Кафедра «Почвоведение и общая биология» Н.В. Перекрестов КУРС ЛЕКЦИЙ по изучению дисциплины «Геология с основами геоморфологии» для обучающихся по направлению подготовки 35.03.03. Агроэкология направленность (профиль) Агрохимия и агропочвоведение ЧАСТЬ 1 Волгоград Волгоградский ГАУ 2021
УДК:55 ББК 26.3 П-27 Рецензенты: директор Волгоградского филиала ФГБНУ ВНИИГиМ им. Костякова, доктор сельскохозяйственных наук, профессор, академик РАН, За- служенный деятель науки РФ Бородычёв В.В.; заведующий кафедрой «Земледелие и агрохимия» ФГБОУ ВО Волго- градский ГАУ доктор сельскохозяйственных наук, профессор Чамур- лиев О.Г. Перекрестов, Николай Викторович П-27 Курс лекций по изучению дисциплины «Геология с основами геоморфологии» для обучающихся по направлению подготовки 35.03.03. Агроэкология направленность (профиль) Агрохимия и агро- почвоведение / Н. В. Перекрестов. – Волгоград: ФГБОУ ВО Волго- градский ГАУ, 2021. – 80 с. Курс лекций освещает содержание дисциплины «Геология с ос- новами геоморфологии», отражает материал по строению Земли, а также основные геологические процессы. Курс лекций составлен в со- ответствии с ФГОС. Для обучающихся по направлению подготовки 35.03.03. Агро- экология направленность (профиль) Агрохимия и агропочвоведение УДК:55 ББК 26.3 © ФГБОУ ВО Волгоградский ГАУ, 2021 © Перекрестов Н.В., 2021
ЛЕКЦИЯ №1 «НАУКА ГЕОЛОГИЯ» 1. РАЗДЕЛЫ ГЕОЛОГИИ Наука геология состоит из нескольких самостоятельных раз- делов. Минералогия – раздел геологии, изучающий минералы, вопросы их генезиса, квалификации. Изучением пород, образованных в про- цессах, связанных с атмосферой, биосферой и гидросферой Земли, за- нимается литология. Эти породы не совсем точно называются ещё осадочными горными породами. Многолетнемерзлые горные породы приобретают ряд характерных свойств и особенностей, изучением ко- торых занимается геокриология. Петрография – раздел геологии, изучающий магматические и метаморфические породы преимущественно с описательной сторо- ны – их генезис, состав, текстурно-структурные особенности, а также классификацию. Структурная геология – раздел геологии, изучающий формы за- легания геологических тел и нарушения земной коры. Кристаллография – первоначально одно из направлений мине- ралогии, в настоящее время скорее физическая дисциплина. Науки о современных геологических процессах (динамическая геология): тектоника – раздел геологии, изучающий движение земной коры (геотектоника, неотектоника и экспериментальная тектоника); вулканология – раздел геологии, изучающий вулканизм; сейсмология – раздел геологии, изучающий геологические про- цессы при землетрясениях, сейсморайонирование; геокриология – раздел геологии, изучающий многолетнемерз- лые породы; петрология – раздел геологии, изучающий генезис и условия происхождения магматических и метаморфических горных пород. Историческая геология—отрасль геологии, изучающая дан- ные о последовательности важнейших событий в истории Земли.
Все геологические науки в той или иной степени имеют историче- ский характер, рассматривают существующие образования в исто- рическом аспекте и занимаются в первую очередь выяснением ис- тории формирования современных структур. История Земли делит- ся на два крупнейших этапа – эона, по появлению организмов с твёрдыми частями, оставляющих следы в осадочных породах и позволяющих по данным палеонтологии провести определение от- носительного геологического возраста. С появлением ископаемых на Земле начался фанерозой – время открытой жизни, а до этого был криптозой или докембрий – время скрытой жизни. Геология докембрия выделяется в особую дисциплину, так как занимается изучением специфических, часто сильно и многократно метамор- физованных комплексов и имеет особые методы исследования. Палеонтология изучает древние формы жизни и занимается описанием ископаемых остатков, а также следов жизнедеятельности организмов. Стратиграфия – наука об определении относительного геологи- ческого возраста осадочных горных пород, расчленении толщ пород и корреляции различных геологических образований. Одним из основ- ных источников данных для стратиграфии является палеонтологические определения. 2. ПРИКЛАДНЫЕ ДИСЦИПЛИНЫ Геология полезных ископаемых изучает типы месторождений, методы их поисков и разведки. Делится на геологию нефти газа, геологию угля, металлогению. Гидрогеология — раздел геологии, изучающий подземные воды. Инженерная геология — раздел геологии, изучающий взаимодействия геологической среды и инженерных сооружений. Остальные разделы геологии, в основном стоящие на стыке с другими науками: Геохимия—раздел геологии, изучающий химический состав Земли, процессы, концентрирующие и рассеивающие химические элементы в различных сферах Земли.
Геофизика – раздел геологии, изучающий физические свойства Земли, включающая также комплекс разведочных методов: гравираз- ведка, сейсморазведка, магниторазведка, электроразведка различных модификаций и пр. Геобаротермометрия – наука, изучающая комплекс методов определения давления и температур образования минералов и горных пород. Микроструктурная геология – раздел геологии, изучающий деформацию пород на микроуровне, в масштабе зёрен минералов и аг- регатов. Геодинамика – наука, изучающая процессы самого планетарно- го масштаба в результате эволюции Земли. Она изучает связь процес- сов в ядре, мантии и земной коре. Геохронология – раздел геологии, определяющий возраст пород и минералов. Литология (Петрография осадочных пород) — раздел геологии, изучающий Осадочные породы. История геологии – раздел истории геологических знаний и рудного дела. Изучением Солнечной системы занимаются следующие разделы геологии: космохимия, космология, космическая геология или плане- тология. 3.ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ ГЕОЛОГИИ Геология — наука историческая, и важнейшей её задачей явля- ется определение последовательности геологических событий. Для выполнения этой задачи с давних времён разработан ряд простых и интуитивно очевидных признаков временных соотношений пород. Интрузивные взаимоотношения представлены контактами ин- трузивных пород и вмещающих их толщ. Обнаружение признаков та- ких взаимоотношений (зоны закалки, даек и т. п.) однозначно указы- вает на то, что интрузия образовалась позже, чем вмещающие породы. Секущие взаимоотношения также позволяют определить отно- сительный возраст. Если разлом рвёт горные породы, значит он обра- зовался позже, чем они.
Ксенолиты и обломки попадают в породы в результате разру- шения своего источника, соответственно они образовались раньше вмещающих их пород, и могут быть использованы для определения относительного возраста. Принцип актуализма постулирует, что геологические силы, дей- ствующие в наше время, аналогично работали и в прежние времена. Джеймс Хаттон сформулировал принцип актуализма фразой «Насто- ящее—ключ к прошлому». Утверждение не совсем точное. Понятие «сила» — понятие не геологическое, а физическое, к геологии имею- щее опосредованное отношение. Правильнее говорить о геологиче- ских процессах. Выявление сил, сопровождающих эти процессы, мог- ло бы стать главной задачей геологии, чего, к сожалению, нет. «Принцип актуализма» (или метод актуализма) являются сино- нимом метода «аналогии». Но метод аналогии не является методом доказательства, он является методом формулирования гипотез и, сле- довательно, все закономерности, полученные методом актуализма, должны были бы пройти процедуру доказательства их объективности. В настоящее время принцип актуализма стал тормозом в развитии представлений о геологических процессах. Принцип первичной горизонтальности утверждает, что морские осадки при образовании залегают горизонтально. Принцип суперпозиции заключается в том, что породы находя- щиеся в не нарушенном складчатостью и разломами залегании, сле- дуют в порядке их образования, породы залегающие выше моложе, а те которые находятся ниже по разрезу — древнее. Принцип последовательности постулирует, что в одно и то же время в океане распространены одни и те же организмы. Из этого сле- дует, что палеонтолог, определив набор ископаемых остатков в поро- де, может найти одновременно образовавшиеся породы. Принцип обеспечения непрерывности гласит, что строительный материал, образующий слои, растягивается по поверхности земли, ес- ли только какая-то другая масса его не ограничит.
ЛЕКЦИЯ № 2 «ИСТОРИЯ НАУКИ ГЕОЛОГИИ И ГЕОМОРФОЛОГИИ» 1.ИСТОКИ ГЕОЛОГИИ Первые геологические наблюдения относятся к динамической гео- логии – это информация о землетрясениях, извержениях вулканов, раз- мывании гор, перемещении береговых линий. Подобные высказывания встречаются в работах таких учёных как Пифагор, Аристотель, Плиний Старший, Страбон. Изучение физических материалов (минералов) Земли восходит по крайней мере к древней Греции, когда Теофраст (372—287 до н. э.) написал работу «О камнях». В римский период Плиний Старший подробно описал многие минералы и металлы, и их практическое ис- пользование, а также правильно определил происхождение янтаря. Описание минералов и попытки классификации геологических тел встречаются у Аль-Бируни и Ибн Сины (Авиценны) в X—XI ве- ках. В работах Аль-Бируни содержится раннее описание геологии Ин- дии, он предполагал, что индийский субконтинент был когда-то мо- рем. Авиценна предложил подробное объяснение формирования гор, происхождение землетрясений и другие темы, которые являются цен- тральными в современной геологии, и в котором содержится необхо- димый фундамент для дальнейшего развития науки. Некоторые со- временные ученые, такие как Филдинг Х. Гаррисон, считают, что со- временная геология началась в средневековом исламском мире. В Китае энциклопедист Shen Kuo (1031-1095гг.) сформулировал гипотезу о процессе формирования земли: на основе наблюдений над ископаемыми раковин животных в геологическом слое в горах в сот- нях километров от океана он сделал вывод, что суша была сформиро- вана в результате эрозии гор и осаждения ила. В эпоху Возрождения геологические исследования проводили учёные Леонардо да Винчи и Джироламо Фракасторо. Они впервые предположили, что ископаемые раковины являются остатками вы- мерших организмов, а также, что история Земли длиннее библейских представлений. Нильс Стеснен дал анализ геологическому разрезу в
Тоскане, он объяснил последовательность геологических событий. Ему приписывают три определяющих принципа стратиграфии: прин- цип суперпозиции, принцип первичной горизонтальности слоёв и принцип последовательности образования геологических тел. В конце XVII начале XVIII века появилась общая теория Земли, которая получила название дилювианизма. По мнению учёных того времени осадочные породы и окаменелости в них образовались в ре- зультате всемирного потопа. Эти воззрения разделяли Роберт Гук (1688г.), Джон Рэй (1692г.), Джон Вудворд (1695г.), И. Я. Шейкер (1708г.) и другие. Во второй половине XVIII века резко возросли потребности в полезных ископаемых, что привело к изучению недр, в частности накоплению фактического материала, описанию свойств горных по- род и условии их залегания, разработке приёмов наблюдения. В 1785 году Джеймс Хаттон представил для Королевского общества Эдин- бурга документ, озаглавленный «Теория Земли». В этой статье он объяснил свою теорию о том, что Земля должна быть намного старше, чем ранее предполагалось, для того, чтобы обеспечить достаточное время для эрозии гор, и чтобы седименты (отложения) образовали но- вые породы на дне моря, которые, в свою очередь, были подняты что- бы стать сушей. В 1795 Хаттон опубликовал двухтомный труд, опи- сывающий эти идеи. Джеймс Хаттон часто рассматривается как пер- вый современный геологи. Последователи Хаттона были известны как плутонисты, из-за того что они считали, что некоторые породы (ба- зальты и граниты) были сформированы в результате вулканической деятельности и являются результатом осаждения лавы из вулкана. Другой точки зрения придерживались нептунисты, во главе с Абра- мом Вернером, который считал, что все породы осели из большого океана, уровень которого с течением времени постепенно снизился, а вулканическую деятельность объяснял подземным горением каменно- го угля. В то же время в России увидели свет геологические труды Ломоносова «Слово о рождении металлов от трясения Земли» (1757г.) и «О слоях земных» (1763г.), в которых он признавал влияние и внешних, и внутренних сил на развитие Земли.
Уильям Смит (1769-1839гг.) нарисовал одни из первых геологи- ческих карт и начал процесс упорядочивания горных пластов, изучая содержащиеся в них окаменелости. Смит составил «шкалу осадочных образований Англии». Работы по разделению пластов продолжились учёными Жоржем Кювье и А. Броньяру. В 1822 была выделена ка- менноугольная и меловая системы, что положило начало стратигра- фической систематике. Основные подразделения современной страти- графической шкалы были приняты официально в 1881 году в Болонье на 2-м Международном геологическом конгрессе. Первыми геологи- ческими картами в России были работы Д. Лебедева и М. Иванова (карта Восточного Забайкалья, 1789-1794гг.), Н. И. Кокшарова (Евро- пейская Россия, 1840г.), Г. П. Гельмерсена («Генеральная карта гор- ных формаций Европейской России», 1841г.). На картах Ковшарова уже были отмечены силурийская, девонская, нижне карбонская, лиа- совая и третичная формации. Вместе с тем, методологические основы такого деления ещё уточнялись в рамках нескольких теорий. Ж. Кювье разработал теорию катастроф, утверждающую, что особенности Земли формируются в одном, катастрофическом событии и остаются неизменными в даль- нейшем. Л. Бух объяснял движения земной коры вулканизмом (теория "кратеров поднятия"), Л. Эли де Бомон связывал дислокацию слоёв со сжатием земной коры при остывании центрального ядра. В 1830 году Чарльз Лайель впервые опубликовал свою знаменитую книгу «Осно- вы геологии». Книга, которая повлияла на идеи Чарльза Дарвина, успешно способствовала распространению актуализма. Эта теория утверждает, что медленные геологические процессы имели место на протяжении истории Земли и все еще происходят сегодня. Хотя Хат- тона верил в актуализм, идея не была широко принята в то время. Большую часть XIX века геология вращалась вокруг вопроса о точном возрасте Земли. Оценки варьировались от 100 000 до несколь- ких миллиардов лет. В начале XX века радиометрическое датирование позволило определить возраст Земли, оценка составила два миллиарда лет. Осознание этого огромного промежутка времени открыло двери для новых теорий о процессах, которые сформировали планету. Са-
мым значительным достижением геологии в XX веке было развитие теории тектоники плит в 1960 году и уточнение возраста планеты. Теория тектоники плит возникла из двух отдельных геологических наблюдений: спрединга морского дна и континентального дрейфа. Эта теория революционизировала науки о Земле. В настоящее время из- вестно, что возраст Земли составляет около 4,5 миллиардов лет. В конце XIX века экономические потребности стран в отноше- нии недр привели к изменению статуса науки. Появилось множество геологических служб, в частности геологическая служба США (1879г.) и геологический комитет России (1882). Была введена подго- товка специалистов-геологов. 2. ИСТОРИЯ ГЕОЛОГИИ В РОССИИ Геология в дореволюционной России С давних времен на Урале и на Алтае работали русские горня- ки – «рудознатцы» и «рудо-сыщики», добывавшие железные и медные руды, цветные камни (самоцветы) и другие полезные ископаемые. Обобщая их наблюдения, М. В. Ломоносов заложил основы раз- вития геологии в России. Этим можно объяснить успехи русских гео- логов как начала, так и всей первой половины XIX в. Русские геологи того времени не были ни крайними «нептунистами», ни катастрофи- стами, избежав ошибок западноевропейских ученых. Потребности горнозаводского дела в XIX в. вызвали посылку поисково-разведочных партий на Урал, Алтай, в Нерчинский округ (Восточная Сибирь), Закавказье, Донецкий бассейн и другие райо- ны России. Геологические исследования велись горными офицера- ми (с 1867 г. горными инженерами), посылавшимися Горным де- партаментом. В начале XIX в., после присоединения Грузии к России, широ- кие геологические работы в Закавказье велись Грузинской экспедици- ей, организованной А. А. Мусиным-Пушкиным. Эта экспедиция от- крыла залежи меди, железа и других полезных ископаемых. Кроме то- го, геологи установили основные этапы поднятия Кавказского хребта.