Геология (греч. Ге — Земля, логос
— учение)— наука о Земле. Она
изучает состав, строение и закономерности
развития Земли. Современная геология
— комплексная наука, объединяющая
несколько взаимосвязанных между
собой дисциплин (ветвей геологии).
Все составляющие современную геологию
дисциплины имеют свои объекты и
методы познания Земли. Так, состав земной
коры исследует ряд геологических
дисциплин: минералогия, геохимия, кристаллография,
петрография. Процессы, под влиянием
которых происходит изменение земной
коры во времени, изучает динамическая
геология (многие из этих процессов
более детально изучаются самостоятельными
дисциплинами, отпочковавшимися от динамической
геологии за последние десятилетия).
Закономерности развития земной коры
во времени и пространстве с момента
ее образования — предмет изучения
исторической геологии. Строение земной
коры и становление ее геологических
структур исследует геотектоника, строение
внутренних сфер Земли — геофизика
и т. д. Выясняя состав, строение и
геодинамические процессы, формирующие
земную кору, геология устанавливает
условия образования и закономерности
размещения горных пород и связанных
с ними полезных ископаемых. Геология
зародилась в глубокой древности. Уже
в раннем палеолите люди умели
подбирать твердые минералы и
породы (халцедон, яшма, кремень, обсидиан)
для изготовления каменных орудий производства.
Задолго до н. э. человек научился
выплавлять металлы, использовать минеральную
воду для получения солей и
лечения. Издавна привлекали внимание
человека и природные процессы. Уже
в трудах древних ученых и философов
имеются крупицы правильных суждений
о некоторых из них. В средние
века, когда безраздельно господствовала
церковь, прогрессивные взгляды
на природные явления мы находим
у ученых Востока. Абу Рейхан аль-Бируни
(973—1048), Абу Али Ибн Сина (Авиценна,
980—1037), Мухаммед Насирэддин (Туси, 1201 —1274)
утверждали, что лик Земли меняется
самопроизвольно во времени. Они
дали описание свыше ста минералов;
«Книга сводок для познания драгоценностей»
Бируни (1048) служила в средние
века справочником по минералогии. Геология
стала быстро развиваться в эпоху
Возрождения. Однако первые крупные
научные обобщения были сделаны
только во второй половине XVIII в. В России
основоположником обобщений геологических
знаний стал великий естествоиспытатель
М. В. Ломоносов (1711 —1765), в Шотландии
—Д. Геттон (1726—1797), в Саксонии —А. Г.
Вернер (1750—1817). Взгляды М. В. Ломоносова
на природные явления были более
прогрессивными, чем западноевропейских
ученых. В трудах «Первые основания
металлургии или рудных дел» (созданном
в 1742 г., а изданном вместе с- написанным
в конце 50-х годов дополнением
«О слоях земных» в 1763 г.), «Слово
о рождении металлов от трясения Земли»
(1757) и других М. В. Ломоносов обобщил
многовековой опыт практиков, выдвинул
гениальные идеи о формировании рельефа
Земли в процессе взаимодействия
внешних и внутренних сил, а не
только внешних, как думал А. Г. Вернер,
или преимущественно внутренних,
как писал Д. Геттон в 1778 г. в книге
«Теория Земли». Учение Д. Геттона
ближе к взглядам плутонистов, считавших,
что основное значение в формировании
лика Земли и слагающих земную
кору пород имеет «подземный жар».
А. Г. Вернер был главой школы нептунистов,
утверждавших, что все породы образовались
в воде океанов. М. В. Ломоносов высчитал
мощность земной коры (от 30 до 70 верст),
объяснил происхождение многих минералов
и пород (янтарь, уголь, известняк и др.).
При определении генезиса минералов и
пород он исходил из условий формирования
подобных пород современными геологическими
процессами. В таком подходе к изучению
происхождения пород геологи видят зарождение
(четко сформулированного значительно
позже) важнейшего метода геологии — метода
актуализма (лат. актуаль — современный).
Суть актуалистического метода — воссоздание
истории развития земной коры и физико-географических
условий, минувших эпох с помощью изучения
современных процессов, поскольку они
имеют много общего с более древними процессами.
С именем М. В. Ломоносова связано становление
геологического образования в России.
В 1755 г. по его инициативе был открыт в
Москве первый русский университет, в
котором с первых же дней началась подготовка
естествоиспытателей. Под влиянием его
идей в 1773 г. создается Горный институт
в Санкт-Петербурге. М. В. Ломоносов был
основателем целой школы исследователей,
осуществивших по заданию Академии наук
(основана Петром I в 1725 г.) в конце XVIII —
начале XIX в. энциклопедическую работу
по изучению России. Участники академических
экспедиций собрали богатый фактический
материал о составе и строении поверхностной
части земной коры исследованных областей.
На основании этих материалов минералог
Н. И. Кокшаров и геолог Г. П. Гельмерсен
составили схематические геологические
карты: для северной части европейской
территории России — первый и для всей
европейской территории России — второй.
Основы минералогии заложены академиком
В. М. Севергиным (1765—1826). Им составлен
также словарь минералов. Работы академических
экспедиций стимулировались в значительной
мере ростом горной промышленности, результаты
работ экспедиций, в свою очередь, содействовали
успехам горной промышленности. Исследования
конца XVIII — второй половины XIX в. как в
России, так и за рубежом в силу недостаточных
технических возможностей ограничивались
изучением поверхностной части земной
коры и только на материках. Глубокие слои
земной коры, недра земного шара и огромные
пространства океанов для геологов оставались
недосягаемыми. Определенных успехов
добились геологи в изучении поверхностных
процессов, в разработке классификации
горных пород по их происхождению (генезису)
и составу и выявлении общих закономерностей
распространения минералов и пород в земной
коре. Важную роль в развитии географических
и геологических исследований в России
сыграли Московское общество испытателей
природы (1805), Минералогическое общество
(1817), Русское географическое общество
(1845) и Московское общество любителей естествознания,
антропологии и этнографии (1865). Позже,
в 1882 г., был создан Геологический комитет
(высшее геологическое учреждение страны),
одними из главных задач которого были
систематическая геологическая съемка
территории России и составление геологической
карты. Комитет располагал малочисленным
штатом геологов и скромными ассигнованиями,
поэтому за 35 лет его существования до
Великой Октябрьской революции было покрыто
съемкой, причем мелкомасштабной, всего
10,5% территории России. Царское правительство
игнорировало развитие исследований и
использование природных ресурсов своей
страны. Половина используемых тогда химических
элементов привозилась в Россию из-за
границы. Тем не менее начало систематическому
накоплению фактов, становлению отечественной
региональной геологии было положено.
Трудами таких выдающихся ученых, как
А. П. Карпинский. Ф. Н. Чернышев, С. Н. Никитин,
Н. А. Соколов, И. В. Мушкетов, В. А. Обручев
и др., закладывались основы изучения сложного
и разнообразного строения территории
страны, разрабатывались методические
основы геологической съемки, основные
положения и направления отечественной
картографии. А. П. Карпинский (1847—1936) владел
всеми методами геологических исследований.
Своими работами он обогатил научное содержание
ряда геологических дисциплин: тектоники,
палеонтологии, геологии, петрографии,
палеогеографии. А. П. Карпинский составил
палеогеографические карты для европейской
части СССР. Он считал, что изменение лика
Земли здесь происходит в результате колебательных
движений земной коры. Легенда к геологической
карте, составленная им, была принята и
утверждена Между» народным геологическим
конгрессом в 1881 г. А. П. Карпинский почти
20 лет был президентом Академии наук СССР.
И. В. Мушкетов (1850—1902) провел большие исследовательские
работы в Средней Азии. Его теоретические
взгляды были изложены в монументальном
труде «Физическая геология». В. А. Обручев
(1863—1956) занимался исследованием Центральной
Азии и Восточной Сибири. На основе собранного
фактического материала А. В. Мушкетов
и В. А. Обручев сделали ценнейшие теоретические
обобщения, обогатившие динамическую
и историческую геологию, а также дали
ряд практических рекомендаций по использованию
природных богатств как указанных территорий,
так и ряда других районов страны. Огромная
роль в развитии геологических наук принадлежит
Е. С. Федорову, А. П. Павлову, В. И. Вернадскому,
А. Е. Ферсману, И. М. Губкину, А. П. Виноградову
и многим другим. Е. С. Федоров (1853—1919) достиг
исключительных успехов в области минералогии
и особенно кристаллографии. Им разработаны
мы методы структурно-кристаллохимических
исследований. A.П. Павлов (1854—1929) впервые
применил генетические принципы исследований
при изучении стратиграфии и палеонтологии
Поволжья. Его работы внесли много нового
в понимание геологических процессов
и в классификацию генетических типов
континентальных образований. B.И. Вернадский
(1863—1945) — минералог по специальности
— внес вклад в систематику минералов
и обобщил сведения о воде как минерале.
Особое внимание В. И. Вернадский уделил
вопросам химии земной коры. Он был создателем
новой геологической науки — геохимии,
которая в очень короткий срок стала одной
из ведущих геологических наук. Им разработано
учение о биосфере, криосфере и ноосфере.
И. М. Губкин (1871—1939) изучил вопросы, связанные
с геологией нефти. Его обобщающие работы
в этой области позволили прогнозировать
месторождения нефти (Предуралье, Западная
Сибирь). А. Е. Ферсман (1883—1945), будучи учеником
В. И. Вернадского, углубил и развил минералогические
и геохимические идеи своего учителя на
основе материалов, собранных им на Кольском
полуострове, в Центральных Каракумах,
на Урале, Кавказе, в горных областях Средней
Азии и т. д. Большое внимание уделял А.
Е. Ферсман популяризации геохимических
и минералогических знаний. А. П. Виноградов
(1895—1975)—крупнейший советский геохимик.
Ему принадлежит теория разогрева холодного
вещества Земли на ранней стадии ее развития.
Изучив зонную плавку каменных метеоритов,
он предположил, что и земная кора возникла
вследствие выплавления из вещества мантии
легкоплавкой фракции силикатов и его
дегазации. Гидросфера, по А. П. Виноградову,
образовалась на ранней стадии геологической
истории Земли в результате отделения
пара от извергавшейся базальтовой лавы
(в лаве содержится от 3 до 8% водяного пара).
Вода сыграла определяющую роль в зарождении
жизни на Земле. Она была не только питательной
средой, в которой возникли первые живые
существа (океан— среда, необходимая для
синтеза аминокислот), но и средством защиты
органической материи от окисления и от
смертоносного ультрафиолетового излучения
Солнца до появления в атмосфере азота.
Из зарубежных ученых следует прежде всего
упомянуть англичанина Ч. Лайеля (1797—1875).
В 1830—1833 г. он опубликовал фундаментальный
труд «Основные начала геологии», в котором
обоснованно показал, что облик земной
коры и слагающих ее пород возник не вследствие
периодических катастроф, как утверждали
Ж. Бюффон (1707—1788), Ж. Кювье (1769—1832) и его
ученик и последователь Л. Орбиньи (1802—1857),
а в результате медленного и непрерывного
течения геологических процессов. Ч. Лайель
развил идею униформизма Д. Геттона в гипотезу
униформизма, а метод Карла фон Гоффа (изучение
геологических процессов прошлого через
сопоставление с современными процессами)
ввел в ранг научного метода, которым широко
пользовались в XIX— начале XX в. Учение
Ч. Лайеля известно под названием «принципа
униформизма» (лат. униформис — однообразный).
Принцип этот антиисторичен. Он не учитывает
специфических особенностей отдельных
геологических эпох, обусловленных постоянным
сложным развитием Земли. В конце своей
жизни Ч. Лайель отказался от «принципа
униформизма». Произошло это в значительной
мере под влиянием идей гениального Ч.
Дарвина, изложенных в его книге «Происхождение
видов» (1859). В этой книге Ч. Дарвин обосновал
эволюционное развитие органического
мира. Работа Дарвина способствовала превращению
палеонтологии из описательной науки
в эволюционную, устанавливающую закономерность
развития органического мира от момента
его возникновения до настоящего времени.
В создании эволюционной палеонтологии
велика роль русских ученых В. О. Ковалевского
и М. В. Павловой. Из большого числа научных
трудов других зарубежных ученых XIX —
начала XX в. особенно значительное прогрессивное
влияние на развитие геологии оказали
труды австрийского геолога Э. Зюсса (1831
— 1914). Главный его труд «Лик Земли» (1883—
1909) представляет сводку региональных
исследований, проведенных геологами
к началу XX в. В нем Э. Зюсс изложил свои
взгляды на происхождение земной коры,
на задачи, стоящие перед теоретической
геологией, наметил пути ее развития. Среди
зарубежных тектонистов следует также
отметить американцев Д. Холла и Д. Дэна
и француза Э. Ога, развивавших учение
о геосинклиналях. Подлинный расцвет геологии
в нашей стране начался после Великой
Октябрьской социалистической революции.
Государство предоставило невиданные
возможности для планомерного геологического
изучения страны. В настоящее время геология
достигла крупных успехов как в области
теории, так и обеспечении народного хозяйства
минеральным сырьем. Наша страна по геологической
изученности территории далеко опередила
многие государства. В СССР добываются
практически все известные химические
элементы. Советский Союз занимает ведущее
место в мире по разведанным запасам угля,
природного газа, торфа1 железных и марганцевых
руд, поваренной и калийной солей и ряда
других полезных ископаемых. СССР экспортирует
ныне свыше 50 видов сырья и продуктов его
переработки (в том числе железо, марганец,
апатитовый концентрат, уголь, газ, нефть
и др.). Геологические карты, составленные
советскими геологами, получили заслуженную
оценку в международных геологических
кругах и демонстрировались на многих
сессиях Международного геологического
конгресса. В соответствии с директивами
партии и правительства перед геологией
поставлена задача выявления закономерностей
образования полезных ископаемых и прогнозирования
поисков тех или других полезных ископаемых,
и в первую очередь нефти, газа, цветных
металлов, удобрений и строительного сырья.
Практическое значение геологии не ограничивается
указанной проблемой. Без знания геологии
немыслимо освоение новых площадей под
строительство городов, дорог, гидротехнических
сооружений, промышленных центров и т.
д. Параллельно с решением практических
вопросов геология разрабатывает и проверяет
на практике теоретические обобщения
и выводы. Советским ученым принадлежит
ведущая роль в развитии геологических
наук. Этому содействовали методологическая
перестройка естественных наук в СССР,
грандиозные планы развития народного
хозяйства СССР, обширность территории
нашей страны и разнообразие ее геологического
строения, дающие широкие возможности
для геологических построений и обобщений.
Тесная связь с практикой обеспечивает
советской геологии возможность постоянно
проверять и уточнять, пользуясь диалектико-материалистическим
методом познания, сделанные на базе наблюдений
выводы и вовремя исправлять вкравшиеся
ошибки. При изучении строения Земли, ее
состава и состояния вещества, условий
возникновения земной коры и закономерностей
ее развития во времени и пространстве
геология опирается на основные положения
и достижения физики, химии, биологии,
математики, геодезии, космогонии, географии
и многих других естественных наук, с которыми
имеет многосторонние связи. Наиболее
полно к настоящему времени изучены поверхностные
слои Земли. Один из основных методов исследования
верхней части земной коры — метод полевых
геологических съемок. Суть метода — тщательные
полевые исследования современных геологических
процессов, естественных выходов (обнажений)
горных пород в склонах речных долин, оврагов
и т. д. и искусственных вскрытий их (горные
выработки, скважины). Изучаются состав
горных пород, характер их залегания, последовательность
напластования, ископаемые остатки организмов
и др. Детальное описание сопровождается
зарисовками, фотографированием, отбором
образцов (минералов, горных пород, фауны).
От детальности изучения обнажений зависит
достоверность выводов о геологическом
строении региона, истории его развития,
наличии полезных ископаемых. Взятые в
поле образцы тщательно изучаются в лабораториях
с помощью таких методов исследований,
как электронно-микроскопический, рентгеноструктурный,
термический, химический, палеонтологический,
иммерсионный, шлиховой и многие другие.
Фактический материал, полученный при
изучении земной коры, свидетельствует
о том, что внутренние и внешние процессы
проявлялись в различные этапы формирования
земной коры далеко не с одинаковой силой,
что состав атмосферы и состав гидросферы
менялись от эпохи к эпохе. Последнее,
в свою очередь, вызывало изменение состава
формировавшихся горных пород. Поэтому,
изучая земную кору, необходимо учитывать,
какой она была раньше и каким изменениям
подверглась. С этой целью А. Д. Архангельский
и Н. М. Страхов предложили метод актуализма
дополнить методом эволюции условий осадконакопления.
Сочетание указанных методов служит теоретической
базой разработанного ими сравнительно-литологического
метода, основанного на представлении
о необратимом и направленном процессе
развития Земли, на представлении об эволюции
условий осадконакопления в истории Земли.
Геологи, пользуясь этим методом, изучают
деятельность современных геологических
факторов, проявляющихся как внутри земной
коры (эндогенные), так и на поверхности
Земли (экзогенные), и выясняют, при каких
физико-географических условиях могут
сформироваться горные породы того или
иного облика (фации), какие факторы привели
к деформации горных пород. Изучая относительный
(по окаменелостям) или абсолютный (по
соотношению неизмененных радиоактивных
веществ и продуктов их распада) возраст
пород, устанавливают время проявления
деформаций. В основе всех методов лежат
законы диалектического материализма.
Геологические методы непосредственного
изучения горных пород по образцам применимы
лишь для самой верхней части земной коры,
так как даже глубочайшие скважины мира
пока не превышают 10 км (США, СССР), а глубочайшая
шахта — 3,7 км (Индия). В горных районах
благодаря значительной деформации и
частичному размыву складок земная кора
может прослеживаться до глубины 20 км.
Бурение в океанах, предпринятое в последние
десятилетия, обогатило геологические
методы исследования, открыв новую эру
в изучении земной коры. Теперь уже невозможно
представить себе новые гипотезы о формировании
земной коры и Земли без учета материалов,
получаемых при изучении дна океанов.
В XVIII,¬ XIX и начале XX вв. о строении дна
Мирового океана знали очень мало. Глубины
океана изучались с помощью лотов (замеры
были чрезвычайно редкими), поэтому дно
океанов представлялось почти ровным.
Эхолоты-самописцы, с помощью которых
исследуется дно океана в настоящее время,
указывают на чрезвычайно сложный его
рельеф и строение. Интересную работу
по изучению дна Мирового океана проделали
геологи в течение Международного геофизического
года (с 1 июля 1957 г. по 31 декабря 1959 г). Ученые
67 стран объединили свои усилия для совместного
изучения взаимосвязи явлений, происходящих
как в недрах, так и на поверхности Земли.
Изучение Мирового океана продолжается
по программе Международного геофизического
сотрудничества. Большую работу проводят
оборудованные различными приборами научно-исследовательские
суда. При изучении дна Мирового океана
широко используются телевидение, фотосъемка,
акваланги, батискафы, подводные лодки,
драги и т. п. Советские ученые подняли
из рифтовой зоны срединно-океанического
хребта Индийского океана образцы мантийных
пород (Г. Б. Удинцев, 1965). Существенное
значение в познании законов развития
геодинамических процессов приобретают
методы моделирования. В лабораториях
моделируются установки, имитирующие
деятельность ветра, поверхностных и подземных
вод, а также проявления складкообразовательных
и разрывообразовательных процессов,
возникновение землетрясений и т. п. Важную
роль для познания процессов, протекающих
на больших глубинах, играют и такие методы
моделирования, как исследование минералов
и горных пород, слагающих земную кору,
в условиях высоких давлений и температур,
свойственных (согласно расчетам) определенным
глубинам; выращивание искусственных
кристаллов ряда минералов, образующихся
в природе при высоких давлениях и высоких
температурах; исследование продуктов
извержения вулканов (очаги их располагаются
на глубинах до 200 км), а также пород, выполняющих
кимберлитовые трубки. В последние годы
для повышения точности геологических
данных, собранных в процессе геологических
съемок, а также с целью охвата больших
площадей за более сжатые сроки, геологи
используют аэровизуальные наблюдения,
аэрофотоснимки и снимки, сделанные космическими
аппаратами, т. е. в геологию внедряются
аэрофотогеологические и космические
методы. Более глубокие слои земной коры
и Земли в целом изучают в основном косвенными
методами — геофизическими и др. Геофизические
методы разработаны в начале XX в. К ним
относятся сейсмический (сейсмос - сотрясения),
гравиметрический (гравис — тяжелый),
магнитометрические и другие методы, позволяющие
определять некоторые константы физических
свойств глубинного вещества. Геофизические
методы дают возможность обследовать
большие площади земной коры, причем они
значительно экономичнее, чем геологические,
так как не требуют ни бурения, ни проходки
шахт. Эти методы используются при поисках
полезных ископаемых и при изучении геодинамических
явлений и оснований для различных сооружений.
Сейсмический метод позволяет по характеру
преломления, отражения и изменения скорости
прохождения сейсмических (упругих) волн,
возникающих при землетрясениях или при
искусственных взрывах, изучать состав
и свойства глубоких слоев Земли. Известно,
что чем выше упругость масс, слагающих
Землю, тем выше скорость сейсмических
волн как продольных Р (реакция масс на
изменение объема, имеют наибольшую скорость),
так и поперечных S (реакция вещества на
изменение формы, скорость их в 1,7—1,8 раза
меньше скорости продольных). Продольные
волны проходят через твердые и жидкие
тела, поперечные — только через твердые.
На основании данных, полученных сейсмическим
методом, в строении Земли выделяют три
геосферы с разными упругими свойствами
и разной плотностью (рис. 1): земную кору,
оболочку (мантия) и ядро. Геосферы разделены
между собой поверхностями, где скорость
волн изменяется скачками. Они получили
наименование поверхностей раздела первого
порядка. Первая из них — поверхность
Мохоровичича — располагается между земной
корой и оболочкой (ор в ней меняется скачком
— от 6,8 до 8,3 км/с); вторая — поверхность
Вихерта—Гутенберга — разделяет оболочку
и ядро (скорость в ней меняется от 13,6 до
8,1 км/с). Поперечные волны в ядро не проходят.
Гравиметрический метод основан на изучении
распределения на поверхности Земли силы
тяжести. При теоретических расчетах сила
тяжести Земли принимается однородной.
Она уменьшается от полюсов к экватору
в связи с вращением и сплюснутостью Земли.
Разницу между теоретическими и наблюденными
величинами силы тяжести называют аномалиями
силы тяжести. Обусловлены они отличием
истинного строения Земли от той теоретической
модели Земли, которая использовалась
для расчета. Аномалии могут быть вызваны
и сменой плотности горных пород. Если
на глубине залегают менее плотные породы,
то значения аномалий силы тяжести отрицательные,
если более плотные — положительные. Однако
гравитационное поле Земли позволяет
определить среднюю плотность ее, поэтому
гравиметрический метод применяется в
комплексе с сейсмическим. Первые карты
гравитационных аномалий для территории
СССР были составлены А. Д. Архангельским.
Совмещение их с картами магнитных аномалий
позволило открыть ряд месторождений
полезных ископаемых. Магнитометрический
метод основан на изучении изменений магнитного
поля Земли в различных ее участках в зависимости
от состава и строения земной коры. Отклонение
вектора напряженности магнитного поля
от его нормального значения (магнитная
аномалия) позволяет судить о распространении
определенных пород в недрах Земли. Изучая
магнитное поле, присущее Земле в целом,
ученые пытаются установить строение
и состояние вещества земной коры, мантии
и ядра. Палеомагнитный метод основан
на изучении явления палеомагнетизма,
т. е. остаточного намагничивания горных
пород (особенно содержащих железо). Измеряя
величину остаточного намагничивания
в различных районах, можно определить
прежнее местоположение магнитных полюсов
Земли и на основании этого воссоздать
картину их возможного перемещения в течение
геологической истории Земли. Согласно
Н. Мернеру (Стокгольмский университет),
Е. Лансеру и Я- Хосперу (Амстердамский
университет), современная направленность
магнитного поля Земли установилась 12
400 лет назад, по данным других ученых (Ф.
Стейси)—0,7 млн. лет назад, но в пределах
этого времени происходили эпизодические
изменения геомагнитного поля. Магнитотеллурический
метод основан на определении электропроводности
глубоких недр. Этот метод позволил установить
под материками зоны высокой электропроводности.
По положению они совпадают с зонами размягчения
в оболочке Земли, выявленными ранее сейсмическим
методом (скорость сейсмических продольных
волн в них несколько меньше, чем в слое
В). Советские геологи предложили план
всестороннего исследования глубоких
слоев земной коры и мантии в нескольких
точках Земли. План этот был одобрен в
1960 г. на XII Ассамблее Международного геодезического
и геофизического союза. В соответствии
с планом в СССР было запроектировано
бурение пяти скважин до 15 км (в Карелии,
Прикаспии, Закавказье, на Урале и п-ове
Камчатка) и в США — до 10 км (в океане, где
слой воды до 5 км). Экспериментальные скважины
как в Советском Союзе, так и в США пробурены.
В СССР бурятся сверхглубокие скважины
в Северном Прикаспии, в Карелии и в Закавказье,
в США — на дне Тихого и Атлантического
океанов. Скважины на дне океанов полностью
прошли «осадочный» слой и вошли на глубине
1600 м в «базальтовый». В Карелии скважина
прошла до глубины 9,8 км (Е. А. Козловский,
1980). По плану скважины пройдут земную
кору и войдут в оболочку Земли. Для изучения
пород на месте их залегания геологами
будут использованы геофизические приборы,
которые опустят вместе с буром в скважину.
Специальные устройства пошлют в породу
импульсы ультракоротких волн, а чувствительные
приемники зарегистрируют, с какой скоростью
они распространяются и как быстро затухают.
По этим данным определят физические свойства
пород. Приборы, регистрирующие естественное
и искусственное излучение пород, расскажут
о химических элементах в породах. Отбираемые
из сверхглубоких скважин образцы всесторонне
изучают. Они служат эталонами для расшифровки
данных, полученных геофизическими методами
в других местах. Геотермический метод
основан на определении размера теплового
потока, выделяющегося из недр Земли в
данном месте. Поскольку выделение тепла
обусловлено количеством радиоактивных
элементов, содержащихся в породах, а это
количество связано с общим химическим
составом пород, то размер теплового потока
косвенно позволяет судить о химическом
составе мантии. Сильное выделение тепла
указывает на существенную проницаемость
земной коры. В недрах Земли установлены
значительные запасы тепла. Наличие последнего
дает ключ для объяснения процессов формирования
земной коры, атмосферы, гидросферы, вековых
изменений границ материков и морей, распределения
вулканов и т. д. Большие возможности в
изучении внутреннего строения Земли
открывают астрономические методы исследования
(наблюдения приливов в твердой земной
коре, вызванных Солнцем и Луной, исследование
метеоритов и др.). Космические методы
— исследования с помощью спутников и
межпланетных станций. В настоящее время
геология располагает образцами горных
пород Луны. Поверхность Луны сложена
реголитом— рыхлым обломочным материалом
серых и темно-серых тонов. Мощность слоя
реголита от долей метра в крупных свежих
метеоритных кратерах до 10 м и более в
материковых районах. Реголит переходит
в коренные породы, имеющие плотность
от 3,0 г/см3 на «материках» до 3,4 г/см3 в «морях».
Плотность реголита 1,1—1,2 г/см3 (Виноградов
А. П., 1973, 1975). Поперечник частиц в основном
меньше 1 см; размер частиц несколько увеличивается
сверху вниз. Состоит реголит из обломков
коренных лунных пород магматического
типа и их минералов (плагиоклазы, пироксены,
оливин, ильменит, обломки серого базальта,
микрогаббро, стекло, шлак). Реголит —
результат процессов, происходящих на
поверхности Луны (Луна постоянно бомбардируется
метеоритами и подвергается воздействию
ядерных частиц разной природы). Образцы
лунных пород, согласно данным Института
геохимии АН СССР, дают представление
о составе верхней мантии Земли. Геологи,
расшифровывая историю развития нашей
планеты, обращаются к изучению и других
планет Солнечной системы— к Венере и
Марсу, между которыми располагается Земля.
Полеты искусственных спутников Земли
позволяют уточнить ряд основных параметров
Земли (размер, массу и др.), получить данные
о свойствах и изменениях атмосферы на
больших высотах, изучить геомагнитное
поле Земли и выделить наиболее перспективные
районы для разведки рудных полезных ископаемых.
Сведения о распределении различных по
плотности масс Земли получают и геодезическими
методами (по отклонениям движущихся искусственных
спутников от расчетных траекторий). С
помощью датчиков, установленных на спутниках,
изучают не только состав и строение пород,
но и наблюдают за перемещением силикатных
расплавов в земной коре. Последнее дает
возможность предсказывать извержение
вулкана за 30—40 дней до его начала. С проникновением
в космос получена возможность более всестороннего
изучения Земли и происходящих в ее оболочках
процессов. С помощью космических исследований
изучают не только природные процессы,
но и природные ресурсы. Космические исследования
позволяют создавать модели взаимодействия
природы и человека, а следовательно, открывают
новые возможности рационального использования
природных ресурсов и расширяют влияние
человека на ход природных процессов.
Интересные сведения о явлениях, протекающих
в земной коре и в верхней мантии, дают
инструментальные наблюдения за медленными
колебаниями земной коры. Для выявления
состава, строения земной коры и истории
ее развития огромное значение имеют исследования
вращения Земли вокруг оси, земного электричества,
абсолютного возраста горных пород, слагающих
земную кору. Наибольший успех в изучении
состава и строения Земли может быть достигнут
при комплексном использовании перечисленных
выше геологических, геофизических, геодезических,
геохимических и других методов.