Общая геология - Якушова А.Ф.
ISBN 5—211—00131—1
Скачать (прямая ссылка):
Во второй половине XIX в. начинает развиваться и геофизика, прежде всего гравиметрия (измерение силы тяжести) и сейсмология. Измерения силы тяжести у подножия Гималаев, проведенные в 50-е годы, дали неожиданный результат: этот высочайший на Земле горный хребет не проявлял себя сколько-нибудь заметным увеличением силы тяжести. Для объяснения этого парадокса английскими астрономами Дж. Эри и Дж. Праттом были выдвинуты две гипотезы. Дж. Эри считал, что избыток масс на поверхности компенсируется утолщением более легкой коры, т. е. тем, что горы имеют корни. По предположению Дж. Пратта, такая компенсация достигается за счет того, что горы сложены менее плотными породами, чем породы, подстилающие равнины. В обоих случаях происходит уравновешивание неровностей рельефа и изменений толщины и (или) плотности коры на глубине.4 Это явление получило название изостазии (Ч. Деттон, американский геофизик); ей стало придаваться существенное значение в движениях земной коры.
Сейсмология — наука о землетрясениях. Землетрясения первоначально считались непосредственно связанными с вулканической деятельностью. Э. Зюсс показал, что кроме вулканических существуют тектонические землетрясения, а его ученик Р. Хёрнес добавил к ним третий тип — провальные (карстовые). Русские (А. П. Орлов, И. В. Мушкетов и др.) и венгерские ученые пришли к выводу о том, что наиболее разрушительны именно тектонические землетрясения. В России, а затем и в других странах для регистрации землетрясений начали применять сейсмографы (прототип сейсмографа появился в Китае уже во II в. н.э.).
Развитие стратиграфии и геологической картографии все настоятельнее требовало координации усилий геологов разных стран.
С этой целью в 1878 г. в Париже была проведена первая сессия Международного геологического конгресса, который затем стал собираться регулярно, сначала через три, затем через четыре года. На первых двух сессиях в Париже и Болонье обсуждалось согласование международной стратиграфической шкалы (проект швейцарца Э. Реневье) и условных обозначений к геологическим картам (проекты А. П. Карпинского и швейцарцев А. Гейма и Маллара). Седьмая сессия была успешно проведена в 1897 г. в Санкт-Петербурге.
Новый этап в развитии геологических наук наступает с началом XX в. и длится до 50-х годов включительно. Наступление этого этапа было непосредственно обусловлено рядом выдающихся открытий в физике и химии: естественной радиоактивности, рентгеновского излучения, строения атомов, периодической системы Менделеева. Эти открытия стимулировали рождение кристаллохимии (предвосхищенное Е. С. Федоровым) и геохимии и отразились на эволюции других геологических наук, вплоть до исторической геологии и геотектоники.
Обособление кристаллохимии стало возможным благодаря появлению рентгеноструктурного анализа, позволившего «увидеть» внутреннее строение кристаллов различных минералов и химических веществ (У. Г. и У. Л. Брэгги, Г. В. Вульф). А это повлекло за собой коренную перестройку минералогии, создание новых классификаций минералов на структурной основе (структурная минералогия — Н. В. Белов).
В недрах минералогии и произошло зарождение принципиально новой науки геологического цикла — геохимии, основоположником которой был великий русский ученый В. И. Вернадский. Он определил геохимию как историю атомов Земли, подразумевая под этим распределение отдельных химических элементов (позже к ним добавились и их изотопы), их миграцию и круговорот в Земле и ее оболочках, включая атмосферу, гидросферу и биосферу. Еще до основополагающих работ В. И. Вернадского попытку подсчитать содержание отдельных элементов в земной коре предпринял химик Геологической службы США Ф. В. Кларк в работе под названием «Data of Geochemistry» (1908), что и дало основание за рубежом считать Кларка одним из зачинателей геохимии. Но задача, которую ставил перед собой Кларк, была неизмеримо уже, чем определенная В. И. Вернадским и его учеником и соратником А. Е. Ферсманом, создателем первого учебного курса и четырехтомной «Геохимии». Это не умаляет заслугу Кларка, цифры которого по содержанию отдельных элементов в земной коре вошли в мировую науку под названием «кларков». Одним из зачинателей геохимии был и норвежский минералог В. М. Гольд-шмидт, тесно связавший геохимию с кристаллохимией. Возникнув в начале века, геохимия получила в дальнейшем исключительно быстрое развитие, породив такие новые направления, как биогеохимия (учение о геохимической роли живых организмов), гидрогеохимия и космохимия (история химических элементов и их изо-
топов в космосе); последняя появилась уже на современном этапе развития науки. На основе теоретической геохимии были разработаны геохимические методы поисков полезных ископаемых.
Наукой XX столетия является по существу и геофизика, хотя отдельные ее направления наметились и раньше (см. выше). Изучение распространения в Земле упругих волн, порожденных землетрясениями, а в дальнейшем и колебаний, искусственно вызванных взрывами или специальными вибраторами, открыло путь к установлению оболочечного строения Земли. До этого еще в конце XIX в. существовали различные, во многом умозрительные мнения о физическом состоянии подкоровой части земного шара: твердом (это мнение отстаивали физики и астрономы) или вязко-пластичном (его предпочитали геологи, учитывая явления вулканизма). Лишь применение сейсмологического метода позволило решить этот спор, выделить ядро и мантию (немецкий ученый Э. Вихерт, 1897), определить нижнюю границу коры (югославский геофизик А. Мохоровичич, 1910) и в конечном счете создать современную модель строения Земли в целом (австралийский геофизик К. Буллен, 1956). Была разработана динамотеория земного магнетизма, связавшая его с вихревыми движениями в жидком внешнем ядре Земли. С 20—30-х годов геофизические методы стали все успешнее применяться для выяснения структуры верхней части, особенно осадочного слоя, земной коры и выявления залежей полезных ископаемых. Эти -методы прикладной геофизики включают гравиразведку, магниторазведку, электроразведку, сейсморазведку. В дальнейшем последняя добилась наибольших успехов и ее методы стали применяться для освещения строения земной коры в целом (глубинное сейсмическое зондирование — Г. А. Гамбурцев).
