3. Период становления геологии как науки (первая половина XIX в.)

Ключевым событием для развития наук о Земле в 19 столетии стала разработка метода определения относительного возраста осадочных пород на основе обнаруженных в них окаменелых остатков морских раковин и костей сухопутных животных. В результате геология сделала гигантский шаг вперед, став исторической наукой, поскольку появилась возможность восстанавливать последовательность событий, происходивших на ее поверхности. Метод геологического картирования позволил обнаружить на планете разные типы тектонических структур. Успехи в развитии минералогии, а главное – разработка оптического метода изучения горных пород с помощью поляризационного микроскопа послужили причиной скачка в развитии петрографии магматических пород. Достижения в области минералогии и петрографии способствовали развитию рудной промышленности. Конец 19 в. - начало 20 в. было временем становления геофизики как комплексного метода, исследующего магнитное и гравитационное поле Земли, расшифровывающее глубинное строение планеты с помощью регистрации упругих волн от землетрясений. Таким образом, остановимся более подробно на основных развивающихся направлениях.

Минералогия

19 век стал важнейшим этап становления этой науки. Минерал, как составная часть горных пород, изучался с двух сторон – исследовалась его форма (кристаллография) и состав (химия).

В первой половине века началось применение химических методов качественного и количественного анализов минералов с учетом атомно-молекулярной теории. Я. Берцелиус проанализировал состав около 2000 соединений и определил атомные веса 45 элементов. Он же создает химическую классификацию минералов, основанную на пропорциях составных частей минералов и действии на них электричества. Десятилетие спустя создается более совершенная классификация Дж. Дэна. Он выделяет: самородные вещества, сернистые и мышьяковидные соединения, галоиды, кислородные соединения, органические вещества.

Ф. Моос построил шкалу твердости минералов, широко используемую и в наши дни. Он же вводит понятие кристаллографической системы, выделяя при этом разные виды сингоний (гексагональная, тетрагональная, кубическая, ромбическая).

В середине века Э. Митчерлихом были заложены основы кристаллохимии. Он разработал учение об изоморфизме.

Наиболее совершенную классификацию минералов в 1890 г. предложил В.И. Вернадский. Исходя из представлений о химической структуре и сродстве природных тел, он разбил минералы на 13 отделов.

Петрография

Минералогия стала родоначальницей науки о магматических горных породах – петрографии.

Утверждение мнения о магматическом происхождении двух основных типов кристаллических пород, гранитов и базальтов, создало реальные предпосылки для последующего быстрого развития петрографии магматических пород. 30-60 е г.г. были временем возникновения двух конкурирующих концепций:

1) двух родоначальных магм – гранитной и базальтовой;

2) единой базальтовой магмы – родоначальницы всех пород.

Основное внимание уделяется происхождению гранитов.

Исключительную роль в развитии минералогии и петрографии сыграл поляризационный микроскоп. Впервые он был применен Г.К. Сорби в 1868 г. Однако, по настоящему новый метод был оценен лишь в 1870 г., после выхода на свет работы Ф.Ю. Циркеля о микроскопическом исследовании базальтов. Благодаря использованию микроскопа были разработаны методики определения оптических свойств минералов и на этой основе их диагностики. Впервые в своей полноте встала проблема последовательности кристаллизации минералов в горной породе.

В это время было выделено огромное количество магматических пород.

Обсуждение вопроса генезиса минералов и горных пород шло на основе двух конкурирующих концепций. Одна связывала разнообразие магматических пород с двумя исходными магмами (основной и кислой), другая рассматривала все магматические породы как производные единой базальтовой магмы.

Становление учения о рудных месторождениях

В учении о рудных месторождениях центральное место занимает проблема источника рудного вещества. В настоящее время ведущими идеями в этой области являются следующие:

• привнос рудных компонентов в кору магматическим расплавом;

• мобилизация рудного вещества из осадочных, метаморфических, магматических пород;

• поступление рудных элементов в результате дегазации мантии Земли.

Возникли эти идеи в результате длительной работы многих поколений геологов. Их разработка велась на базе другой очень древней концепции, на которой зиждились минералогия и рудная геология в течение нескольких столетий, - эта концепция существования гидротермальных рудообразующих растворов, истоки которой восходят к Витрувию (1 век до н.э.) и Агриколе (16 в.). Но лишь в 19 в. взгляды на причины рудообразования постепенно оформились в самостоятельное учение.

Разработка биостратиграфического метода определения

относительного возраста осадочных пород

Введение этого метода сделало геологию исторической наукой. А также способствовало возникновению литологии, палеогеографии и тектоники.

Все началось случайно. Землемер-самоучка В. Смит работал на угольных копях в окрестностях Юго-западной Англии. Природная наблюдательность позволила ему установить, что каждый слой обнажающихся горных пород содержит окаменевшие раковины, характерные именного для него. Первая геологическая карта с прилагающейся к нему таблицей последовательности слоев были составлены Смитом. Он обращал особое внимание на слоистость обнажающегося разреза. Ископаемые раковины были для него способом распознавания слоев. Независимо от Смита и несколько позже французы Ж. Кювье и А. Броньяр тоже заметили, что ископаемая фауна изменяется по геологическому разрезу. Но основное внимание уделили изучению обнаруженных ими останков древних животных.

В этом же году Смит создает знаменитую «Карту слоев Англии и Уэльса с частью Шотладндии». Позже Смит составил и издал серию геологических карт Англии и каталог коллекций ископаемых ,переданных им в Британский музей.

В разработке стратиграфического метода и геологического картирования существенную роль сыграло учрежденное в 1807 г. Лондонское геологическое общество и ее первый президент Г. Гринаф ,которому было поручено составление обзорной геологической карты Англии и Уэльса. Карта была завершена в 1819 г., а в 1822 г. вышла первая часть монографического описания геологии Англии и Уэльса. Это была первая книга, освещающая геологического строение региона путем расчлененного по возрасту стратиграфического разреза – от древнего красного песчаника (девона) до новейших отложений.