- •Isbn 5-98227-075-худк 551(07) ббк 26.3я7
- •Глава 1
- •1.1. Образование вселенной
- •1Спгги (ту)
- •1.2. Солнечная система
- •1.2.1. Солнце и его параметры
- •1.2.2. Строение Солнечной системы
- •1.2.3. Внутренние планеты
- •1.2.4. Внешние планеты
- •1.2.5. Астероиды, кометы и метеориты
- •1.2.6.Происхождение Солнечной системы
- •1.2.7. Строение Луны
- •Глава 2 строение и состав земли
- •2.1.Форма земли
- •2.2. Внутреннее строение земли
- •Глава 3
- •3 Японское море Японскиеострова в
- •Часть II
- •Глава 4 атмосфера и гидросфера
- •Глава 5
- •Глава 6
- •Глава 7
- •Глава 8
- •Глава 9
- •Глава 10
- •Глава 11
- •Глава 12
- •12.5. Оледенения в истории земли
- •12.6. Причины возникновения оледенений
- •Глава 13
- •13.1. Распространение криолитозоны
- •13.2. Происхождение криолитозоны
- •13.3. Строение криолитозоны
- •13.4. Типы подземных льдов
- •13.5. Подземные воды в криолитозоне
- •13.6. Криогенные формы рельефа
- •13.7. Термокарст
- •13.8. Криогенные формы рельефа, связанные с гравитационными процессами
- •13.9. Хозяйственная деятельность в криолитозоне
- •Глава 14
- •14.1. Свойства океанской воды
- •14.2. Динамический режим мирового океана
- •14.3. Рельеф океанского дна
- •14.4. Геологическая деятельность волн
- •14.5. Эвстатические колебания уровня океана
- •14.6. Осадконакопление в океанах
- •Рудная сульфидная постройка (
- •14.7. Ресурсы дна океанов
- •14.8. Стадии преобразования осадков, осадочные горные породы и взаимоотношение слоистых толщ
- •Часть III
- •Глава 15 магматизм
- •15.1. Понятие о магме
- •15.2. Интрузивный магматизм
- •Зависимость состава вулканических газов от температуры
- •15.5. Вулканические постройки
- •15.6. Типы вулканических извержений
- •15.7. Поствулканические явления
- •15.8. Геологическая позиция действующих вулканов и понятие о магматических очагах
- •Глава 16 метаморфические процессы
- •16.1. Фации метаморфизма
- •IТемпература, с Рис. 16.1.Основные фации метаморфизма
- •100 200 300 400 500600 700 800 900 1000 Температура, °с
- •16.2. Параметры и типы метаморфизма
- •16.3. Ударный метаморфизм
- •Тектонические движения и деформации горных пород
- •17.1. Вертикальные и горизонтальные движения
- •17.2. Понятие о деформациях горных пород
- •Г рафик скоростей и превышений по линии Зеленчук — Сухуми
- •График скоростей ипревышений по лвнин Зеленчук — Сухуми (сопоставлены результаты измерений 1959 г. И 1975 г.)
- •График скоростей и превышений «о линии Зелеячук - Сухуми (сопоставлены результаты измерения 1975 г. И 1990г.)
- •Глава 18 землетрясения
- •Пробега j 5 с момента землетрясения, мин.
- •Часть IV
- •Глава 19
- •Глава 20
- •Глава 21 достижения и проблемы
- •3 И 1 ij 1 u ! и 1 qtMtCkTtntUu гяяии» »tMia,nw
- •Глава 1
- •Глава 2
- •Глава 3
- •Глава 11
- •Глава 12
- •Глава 13
- •Глава 14
- •Глава 15-16
- •Глава 17
- •Глава 18
- •Допущено Министерством образования и науки рф в качестве учебника для студентов высших учебных заведений, обучающихся по специальности «Геология»
О
Н.В. КОРОНОВСКИИ
ОБЩАЯ ГЕОЛОГИЯ
УЧЕБНИК
^ Главная бийпи
f с
пто,(а
867150
УНИВЕРСИТЕТ
книжный
дом
Москва
2006
УДК 551(07) ББК 26.3я7 К68
Рецензенты:
Заведующий кафедрой региональной геологии и истории Земли геологического факультета МГУ им. М. В. Ломоносова, профессор Никишин A. Mr, Заведующий кафедрой общей геологии и геологического картирования РГГУ, профессор, доктор геолого-минералогических наук, академик РАЕН Соколовский А. К.
На обложке — Канадские скалистые горы, Кананаскис. Фото Peter B.Jones
Короновский, Николай Владимирович
К68
Общая геология: учебник / Н. В. Короновский.
— М.: КДУ 2006. — 528 с.:
табл.,
ил., [32] е.: цв. ил.
ISBN 5-98227-075-Х
В учебнике отражены современные данные и представления о Земле как планете, ее месте в Солнечной системе и во Вселенной; рассмотрены внутреннее строение Земли и методы его изучения, а также геофизические поля; понятие о стратиграфии и геохронологии, строении земной коры и ее вещественном составе. Рассмотрены все геологические процессы внешней и внутренней динамики. В заключении подводится итог нашему современному знанию о Земле и о процессах, изменяющих ее лик, в том числе и техногенного характера. Также имеется раздел о нелинейных процессах в геологии. Использование графиков, таблиц и рисунков помогает более легкому усвоению материала. Для каждой главы дается список рекомендуемой дополнительной литературы.
Учебник написан для студентов геологических специальностей и всех, кто интересуется геологией.
Isbn 5-98227-075-худк 551(07) ббк 26.3я7
© Короновский Н. В., 2006 © Издательство «КДУ», 2006
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие 7
Введение 9
ЧАСТЬ I
ПРОИСХОЖДЕНИЕ ВСЕЛЕННОЙ, ЗЕМЛИ И СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЫ
ГЛАВА 1. ЗЕМЛЯ В КОСМИЧЕСКОМ
ОБЩАЯ ГЕОЛОГИЯ 2
Часть! 12
ПРОИСХОЖДЕНИЕ ВСЕЛЕННОЙ, ЗЕМЛИ И СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЫ 12
. А. > А, А 154
v v V v 154
А А А Л^ V > V V 154
© 237
ПРОЦЕССЫ ВНЕШНЕЙ ДИНАМИКИ 245
„, ® © lib Lin himiimiiii 297
п 100, 297
Глава 10 319
© 383
V 393
С 311
Часть III 412
ПРОЦЕССЫ ВНУТРЕННЕЙ ДИНАМИКИ 412
Глава 15 МАГМАТИЗМ 412
2 470
1. KZb 497
Глава 16 МЕТАМОРФИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ 504
Глава 17 516
ТЕКТОНИЧЕСКИЕ ДВИЖЕНИЯ И ДЕФОРМАЦИИ ГОРНЫХ ПОРОД 516
t 548
Часть IV 601
ЗЕМЛЯ И ЧЕЛОВЕК: ДОСТИЖЕНИЯ, ПРОБЛЕМЫ, ПЕРСПЕКТИВЫ 601
I 516
д 521
щ 524
ОБЩАЯ ГЕОЛОГИЯ 31
ПРЕДИСЛОВИЕ
Настоящий учебник по курсу «Общая геология» соответствует учебной программе. Курс читается всем студентам первого курса геологических специальностей вузов. Написание подобного учебника, учитывая огромный поток информации, поступающей каждый год, представляет большие трудности, т. к. требует тщательного отбора необходимого и вместе с тем достаточного материала для изложения основ геологической науки. Поэтому основной целью учебника была задача отразить в нем современные данные и представления о Земле как планете, ее месте в Солнечной системе и во Вселенной; рассмотреть внутреннее строение Земли и методы его изучения, а также геофизические поля; дать понятие о стратиграфии и геохронологии, строении земной коры и ее вещественном составе. В пособии рассмотрены все геологические процессы внешней и внутренней динамики. В заключение подводится итог нашему современному знанию о Земле и о процессах, изменяющих ее лик, в том числе техногенного характера. Впервые для учебников такого типа помещен раздел о нелинейных процессах в геологии. Стиль изложения материала таков, что он доступен студентам первого курса и характеризует уровень современной геологической науки. Автор стремился дополнить изложение значительным количеством графиков, таблиц и рисунков, помогающих усваивать материал. Для каждой главы дается список рекомендуемой дополнительной литературы. В настоящее, 2-е издание учебника внесены многочисленные дополнения, ряд глав существенно переработан, добавлено большое количество новых иллюстраций, в том числе цветных фотографий. Раздел 3.2 в учебнике написан старшим на
учным сотрудником М. И. Волобуевым, раздел 21.2. — старшим науч
ным сотрудником А. А. Наймарком, и раздел о магнетизме частично написан ведущим научным сотрудником В. Н. Вадковским, которым автор искренне благодарен.
За обстоятельную рецензию и замечания, способствовавшие улучшению работы, автор глубоко признателен профессору В. М. Ненахо- ву (Воронежский государственный университет). Автор благодарит
ведущего научного сотрудника|В. Н. Вадковского[, доцента В. С. Заха
рова, доцента В. А. Зайцева, заведующего лабораторией М. А. Гончарова, профессора М. Г. Ломизе, профессора В. Е. Хаина, старшего ведущего научного сотрудника Л. И. Демину, доцента М. А. Романовскую, доцента Н. В. Макарову, научного сотрудника Т. В. Суханову, старшего научного сотрудника В. С. Гарагулю, Г. Н. Гордееву и научного сотрудника М. Ю. Никитина за прочтение ряда глав, ценные советы и замечания.
Автор также выражает благодарность профессору А. М. Никишину за тщательный анализ рукописи учебника, заведующей библиотекой Н. В. Бакшеевой и сотруднице этой же библиотеки М. Д. Рябухиной за доброжелательную помощь в поисках литературы.
Особую и самую искреннюю благодарность автор выражает своему ближайшему помощнику старшему научному сотруднику Г. В. Брян- цевой, без самоотверженной помощи которой подготовка учебника была бы невозможна, и старшему научному сотруднику А. А. Наймар- ку, сделавшему очень много ценных замечаний, написавшему раздел «Концепция нелинейности в геологии» и всегда с большой заинтересованностью обсуждавшему разнообразные проблемы.
Автор будет признателен за все советы и рекомендации, направленные на дальнейшее совершенствование учебника. Просьба посылать их по адресу: 119899, Москва, ГСП-3, Воробьевы горы, МГУ им. М. В. Ломоносова, геологический факультет, кафедра динамической геологии, Н. В. Короновскому.
ВВЕДЕНИЕ
Древние греки, населявшие прекрасную страну Элладу, называли нашу Землю Геей. Уже во втором тысячелетии до нашей эры, в кри- то-микенский период, широкое развитие получила добыча руд, из которых выплавлялись различные металлы. Вообще-то их начали добывать еще раньше, в конце нового каменного века — неолита. Уже тогда были известны золото, серебро, медь, олово, железо, свинец и другие металлы. Древние металлурги умели делать из них разные сплавы. Умение искать и находить руды чрезвычайно высоко ценилось, как, впрочем, и в последующие времена. Но все же следует признать, что большинство месторождений в глубокой древности было открыто не с помощью целенаправленных поисков, а случайно. Действительно, не надо было обладать знаниями для того, чтобы поднять с поверхности Земли золотой самородок и искать вокруг другие самородки. Но постепенно накапливались определенные признаки, сопутствующие разным рудам, о которых писал, например, знаменитый ученый Древнего мира Плиний Старший. Зачатки геологических знаний развивались благодаря существовавшим горным разработкам, прежде всего у египтян, греков, китайцев, индийцев и других народов. Во многих местах найдены остатки древних горных промыслов — в Армении, на Урале, в Забайкалье, на Алтае, в Узбекистане, Таджикистане, Казахстане. Во втором тысячелетии до нашей эры на Урале плавили медь, в Северном Казахстане добывали золото, в горах Средней Азии получали свинец и серебро, а в Азербайджане (в Нахичевани) разрабатывали каменную соль.
Геологические знания постепенно набирали силу, но при рабовладельческом строе трудно было успешно развивать производство, а с ним и горные промыслы. Появление феодализма, установление новых производственных отношений дали толчок развитию и горного дела. В Средние века в Центральной и Восточной Европе было открыто много рудников, да и в Киевской Руси, в окрестностях Великого Новгорода, добывали железо, строительный камень, а на Белом море — слюду, которая в прошлом веке была названа мусковитом (от слова «моска» — Москва). В эпоху Возрождения появились первые зачатки научной геологии. Когда начали формироваться капиталистические отношения в сфере производства, геология сделала резкий шаг вперед. Ученые стали задумываться над тем, откуда взялись высоко в горах древние морские раковины.
Наверное, когда-то там плескалось море, а гор не было. Следовательно, суша не была чем-то постоянным, ее очертания менялись. Стали обращать внимание не только на горные породы — известняк, гранит, песчаник, глинистый сланец, мел, но и на то, как они располагаются, залегают в природе. Выяснилось, что слои могут быть наклонными, иногда даже вертикальными. Какая же сила заставила их так наклоняться и изгибаться в складки? Землетрясения и извержения вулканов, приносившие столько бед и несчастий человечеству, тоже стали изучаться.
И вот в XVIII и XIX вв. геология как наука сделала поистине героический рывок вперед. Великий Ломоносов заложил своими трудами фундамент геологического учения, на котором в дальнейшем росло здание геологической науки. Можно только удивляться, как много сделал Ломоносов для развития геологических знаний, как, впрочем, и для других наук.
Стремительно растущая промышленность требовала все новых и новых полезных ископаемых и во все возрастающем количестве. Для геологии начался золотой век. Изобретение двигателя внутреннего сгорания дало повод для поисков нефти. Электростанции, заводы, фабрики требовали угля, сельское хозяйство — удобрений, строительство — камня, песка, глины, воды. Но как же все это дать производству? Где искать новые руды, нефть, газ, алмазы? Как заглянуть поглубже в недра Земли, где подземные клады лежат за семью печатями?
Ответы на все эти и многие другие вопросы дает нам геология — наука о строении Земли, о ее происхождении, возрасте, развитии и образовании полезных ископаемых. «Гео» — по-гречески земля, «логос» — знание. Не следует, конечно, думать, что геологи получают все эти знания только с помощью молотка и лупы, как это многие еще до сих пор представляют. Геология сейчас использует данные физики, химии, биологии, математики, астрономии и сама подразделяется на многочисленные ветви, которые даже просто перечислить затруднительно.
Так, историей нашей планеты занимается историческая геология,которая использует палеонтологию— науку о древнем животном и растительном мире; динамическая геологияизучает разнообразные процессы: вулк^лизм, образование рельефа, возникновение землетрясений, деятельность рек, морей и океанов, образование складок в земных пластах, движение земной коры; стратиграфиязанята изучением последовательности образования пластов и установлением их возраста; петрографияизучает горные породы, которые состоят из минералов, а петрология— способы образования горных пород; кристаллографиярассматривает внутреннюю структуру минералов, их кристаллическую решетку; геохимияизучает распределение химических элементов в земной коре, горных породах, воде и породах других планет (космохимия); гидрогеологияисследует подземные воды; геокриологипытаются проникнуть в тайны вечной мерзлоты, которой у нас в стране заняты огромные пространства; учением о рудных месторождениях занимается геология полезных ископаемых,а нефть и каменный уголь исследуют специалисты по горючим полезным ископаемым; изучение верхних слоев Земли для строительства — это инженерная геология и грунтоведение,а проникновением в глубины Земли с помощью физических методов занимается геофизика,которая сама подразделяется на много дисциплин в зависимости от используемого метода. Для поисков полезных ископаемых и научного прогноза нужны разнообразные геологические карты. Их составляют специалисты погеологической съемке и поискам месторождений полезных ископаемых. И каждая из названных отраслей и дисциплин геологических наук подразделяется на ряд еще более узких специализаций, в которых используются новейшие достижения физики, химии, вычислительной математики и техники. Добыча полезных ископаемых развивается так быстро и захватывает такие большие участки Земли, что на повестку дня со всей остротой встал вопрос об охране окружающей среды и земных недр, чем занимается экологическая геология.
Вряд ли стоит еще перечислять то, чем занимается современный геолог, да это практически и невозможно сделать, настолько различны те задачи, а также методы и приемы, с помощью которых геолог эти задачи решает. Геолог нашего времени — это высокообразованный специалист, владеющий столь различными знаниями и такой новейшей техникой, что сравнивать его с геологом, скажем, начала и даже середины XX в. вряд ли возможно. Объем информации, знаний удваивается сейчас каждые десять лет, а в будущем этот процесс будет еще ускоряться.
Что же мы знаем о нашей планете? Наверное, не так уж мало. Но, как это ни удивительно, в космос человек проник на десятки и сотни миллионов километров, тогда как самая глубокая скважина с огромными трудностями прошла по горным породам чуть больше 12 км. При радиусе Земли около 6371 км это меньше, чем крохотный булавочный укол! И надежд в обозримом будущем проникнуть глубже 20 км с помощью буровой установки почти нет. Мы знаем, что возраст Земли 4,6 млрд лет, мы с большой точностью знаем ее размеры, скорость вращения вокруг оси, скорость движения по орбите, массу Земли, среднюю плотность вещества планеты. Геологи хорошо изучили все те горные породы, которые находятся на суше площадью 150 млн км2, но мы только начинаем познавать океанское и морское дно, площадь которого (360 млн км2) более чем в два раза превышает площадь суши. И тем не менее геологи имеют вполне определенное представление о том, что находится внутри Земли вплоть до ее центра.
Методы познания глубоких недр планеты Земля в основном косвенные, и большая их часть основана на решении так называемых обратных задач. Для геолога очень важно не только собирать факты, но и анализировать их, обобщать для того, чтобы установить закономерности развития геологических процессов, эволюции крупных структур земной коры и земного шара в целом.
Используя методы экспериментирования и наблюдения, применяют также теоретические средства познания. Геолог-исследователь должен уметь выявлять актуальные проблемы своей науки, грамотно ставить задачи, корректно выдвигать и проверять гипотезы, четко и компактно формулировать получаемые выводы. Собранный фактический материал нужно уметь целенаправленно преобразовать в модели, без чего невозможно ни ввести его в исследование, ни анализировать, ни обобщать.
На современном этапе развития геологии все возрастающую роль играет компьютерное моделирование, позволяющее проникать глубоко в сущность многих процессов. Сегодня компьютер в руках геолога — это такой же необходимый инструмент, как и молоток, еще не потерявший своего значения.
Учебник «Общая геология» посвящен не только динамической геологии, т. е. геологическим процессам. В части I учебника кратко рассматривается образование Вселенной, галактик и Солнечной системы. Приводятся сравнительные данные о планетах, содержатся сведения о форме Земли, ее внутреннем строении, геофизических полях, методах определения относительного и абсолютного (изотопного) возраста горных пород. Дается характеристика основных положений современной геологической теории — тектоники литосферных плит, т. к. она прекрасно объясняет многие геологические процессы.
В частях II и III рассматриваются важнейшие геологические процессы внешней и внутренней динамики, а в части IV, являющейся заключительной, приводятся основные сведения о главных структурах литосферы, обсуждаются актуальная современная проблема взаимодействия человека с геологической средой, достижения в изучении Земли, нерешенные вопросы.
В последние годы в геологии широко распространились представления о нелинейных неравновесных геодинамических системах, неоднократно проходящих в своей эволюции так называемые точки бифуркации. Это состояния неустойчивости перед неизбежным, но случайным, непрогнозируемым «выбором» какого-то одного из теоретически равно- возможных путей дальнейшего развития. Большой Взрыв, начало лавинной аккреции межзвездной ныли, возникновение Земли, зарождение и перестройка режима конвекции в мантии, обращения полярности геомагнитного поля,расплавление и кристаллизация, разрыво- и складкообразование в земной коре, землетрясения и оползни, переходы режима водного потока от неустойчивого равновесия к эрозии или аккумуляции — эти и многие другие примеры подобного непредсказуемого «выбора» описаны в последующих разделах учебника. В целом же концепция нелинейности и бифуркаций в связи с проблемой прогнозируемости геологических процессов освещена в заключительном разделе.
Таким образом, учебник вводит студента в круг основных проблем современной геологической науки, которые и необходимо усвоить на первом курсе. Чтобы был сформирован фундамент, позволяющий успешно двигаться вперед.
Часть!
ПРОИСХОЖДЕНИЕ ВСЕЛЕННОЙ, ЗЕМЛИ И СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЫ