книги / Общая геология

11—5—2

АН Н О Т А Ц И Я

Вучебнике изложены: предмет геологии, ее научное и прак­ тическое значение, основы геологического исчисления времени,

элементы минералогии, петрографии и тектоники; даны основы физиографической геологии.

Основное внимание уделено вопросам физической, или динамической, геологии. Здесь рассмотрена геологическая деятельность атмосферы, подземных вод, поверхностных теку­ чих вод, льда, моря, озер, болот. Известное внимание уделено диагенезу, метаморфизму, вулканизму и землетрясениям.

Кроме того, в книге описаны типы движений земной коры, дано понятие о геосинклиналях и платформах, приведена характеристика основных геотектонических гипотез.

В конце книги дан краткий обзор истории развития геоло­ гических знаний.

Учебник предназначен для нефтяных вузов. Кроме того, он может быть использован студентами геологоразведочных факультетов вузов и университетов.

Ре ц е н з е н т ы :

1Кафедра геологии и геохимии горючих ископаемых Москов­ ского государственного университета.

П Р Е Д И С Л О В И Е

Курс «Общая геология» для студентов I курса нефтяных вузов н факультетов состоит из введения и следующих разделов: 1) «Элементы минералогии, петрографии и тектоники»; 2) «Фи­ зиографическая геология»; 3) «Физическая, или динамическая, геология».

Во введении изложены предмет геологии и ее подразделения, практическое и научное значение геологии, методы изучения и время в геологии.

Первый раздел включает основные сведения из минералогии, петрографии, а также данные об основных формах залегания горных пород (элементы тектоники). Этот раздел курса должен изучаться студентами на практических и лабораторных занятиях.

Раздел «Физиографическая геология» включает вопросы положенйя и движения Земли в пределах солнечной системы, ее формы, размеров, массы, плотности, строения, физических свойств и происхождения в той мере, насколько это необходимо для пони­

мания проблем физической геологии.

Раздел «Физическая, или динамическая, геология» является основным разделом курса. Здесь рассматривается геологическая деятельность разнообразных внешних и внутренних агентов, обусловливающих строение и развитие земной коры.

Введение, второй и третий разделы курса должны излагаться

впорядке чтения лекций.

Вконце книги приведен краткий исторический обзор развития геологических знаний.

Практические и лабораторные занятия следует вести парал­ лельно с чтением лекций.

При подготовке второго издания книги «Общая геология»- автор учел товарищескую критику, замечания и советы товари­ щей А. А. Бакирова, И. О. Брода, Р. И. Быкова, Ю. М. Василь­ ева, Б. П. Высоцкого, И. В. Высоцкого, А. Н. Гусева, М. П. Ка;.

А. К. Матвеева, М. Ф. Мирчинка, В. Б. Оленина, Н. Н. Сорокиной, М. П. Толстого, Н. Ю. Успенской, В. Н. Фроловской, В. Е. Ха­ йна и др. В оформлении работы большую помощь автору ока­ зали товарищи X. А. Аракелов и Е. А. Петрова. Особую при­ знательность выражаю Е. Г. Першиной.

Всем им автор приносит свою глубокую благодарность. Возможно, данная книга и теперь содержит ряд недостатков.

Автор с большой признательностью примет замечания и поже­ лания читателей.

Автор

В В Е Д Е Н И Е

ПРЕДМЕТ ГЕОЛОГИП И ЕЕ ПОДРАЗДЕЛЕНИЕ

Г о о л о г и я — наука, изучающая историю развития Земли (состав, строение и происхождение). В настоящее время наибо­ лее достоверно установлена история развития поверхности (рель­

Геология во многих случаях дает возможность судить о физикогеографических условиях отдельных участков земной поверх­ ности в прошлые геологические эпохи.

Под физико-географическими условиями мы понимаем геогра­ фию земной поверхности. Физическая география нас учит, где и как расположены на Земле материки, океаны, моря, реки, горы и т. д., каковы высота материков, глубина морей, океанов, климат, почвы и т. д. Всё в природе изменяется; изменяется и ее география. Геология довольно хорошо устанавливает, как менялась география земной поверхности в различные периоды существования Земли.

Например, известно, что некоторые участки земной поверх­ ности, являющиеся сейчас сушей, в былые геологические эпохи были покрыты морями, а ряд участков, покрытых сейчас .морями п океанами, прежде представлял собой сушу.

На многих современных равнинах в былые геологические эпохи протягивались высокие горные цепи, подобные современ­ ным Гималаям, Кавказским горам, Альпам, Карпатам.

Но геологию интересует не только факт существования моря или суши в те пли иные геологические эпохи. Ей важно знать глубину моря, температуру, соленость и прозрачность воды в нем, какие течения, какой органический (животный и расти­ тельный) мир существовал в море, какова была высота суши, была ли она покрыта растительностью или представляла собой пустыню и другие вопросы. Геологию интересует климат Земли в прошлом и его изменения. Установлено, что климат менялся на отдельных участках земной поверхности. Например, была эпоха, когда климат Европейской части СССР был подобен совре­ менному климату Средиземноморского побережья, области тро­ пиков и экватора. Было время, когда в этих местах господство­

6 Введение

вал резко континентальный климат и климат, подобный климату Гренландии и Антарктиды.

Геологию интересует, какие животные и растения жили на Земле, как видоизменялся и как возник ныне существующий органический мир.

Геология занимается изучением вулканической деятельности. В отдельных пунктах земной поверхности известны действующие вулканы. Их насчитывается свыше 500. Вулканы действовали на Земле и в былые геологические времена. В одни эпохи вулкани­ ческая деятельность была более интенсивной, чем в современную нам эпоху, в другие — менее интенсивной. Геологическую науку интересуют характер и результаты вулканической деятельности.

Геология изучает процессы горообразования, как и в какой последовательности они протекали.

Чтобы более наглядно иллюстрировать глубокие изменения, которые происходили на Земле в течение ее геологической исто­ рии, приведем в общих чертах историю развития Европейской части Советского Союза.

,В течение самых древних времен, так называемой архейской эры развития Земли, на громадных просторах описываемой тер­ ритории существовало море, на дне которого десятки миллионов лет откладывались разнообразные осадки. Дно моря по мере накопления осадков прогибалось. Осадки попадали на все боль­ шие и большие глубины, затем сминались в складки. После этого в результате поднятия земной коры в пределах нашей великой равнины возникли высокие горные цепи. Они протягивались

.с северо-запада на юго-восток. Горные цепи существовали до­ вольно длительное время, но они постепенно разрушились и превратились в равнину.

После этого вследствие последующего опускания земной коры современная нам Европейская часть Советского Союза вновь была покрыта морем. На дне этого моря вновь отложилась мощ­ ная толща осадков, которые опять сминались в складки. В конце архейской эры возникли новые горные цепи, имевшие примерно широтное направление. После разрушения этих гор Европей­ ская часть Советского Союза снова превратилась в равнину. Дальнейшее понижение земной коры вызвало новое появление' обширного моря, накопление осадков и смятие их в складки. В конце следующей, протерозойской, эры возникли новые горы, протягивавшиеся примерно с северо-запада на юго-восток.

Затем горные цепи разрушились, и Европейская часть Со­ ветского Союза стала вновь равниной; в дальнейшем горные цепи на ней не возникали, но отдельные ее участки неоднократно покрывались неглубокими морями.

В четвертичный период, когда уже появился человек, описы­ ваемая территория была покрыта мощными толщами льда, по­ добными тем, какими покрыты Гренландия и Антарктида. Эти

льды несколько раз наступали на Европейскую часть Советского Союза и отступали.

Такова в общих чертах история развития Европейской части Советского Союза. Из нее видно, что здесь неоднократно суще­ ствовали море и суша, неоднократно менялся климат. Примерно такую же историю имеет любой участок земной поверхности. Иными словами, каждый участок земной поверхности в течение геологической истории переживал очень сложные изменения физико-географических условий; на каждом участке земной поверхности в былые геологические эпохи развивался и изме­ нялся животный и растительный мир.

во всех своих частях одинаковым химическим составом и одина­ ковыми физическими свойствами. Мы можем каждый минерал разделить на любое число частей, и каждая часть, как бы мала она ни была, будет иметь один и тот же химический состав и оди­ наковые физические свойства. В настоящее время насчитывается свыше 2000 минералов. Наука, занимающаяся изучением мине­ ралов, называется м и н е р а л о г и е й . Она устанавливает хи­ мический состав, физические свойства и генезис (происхождение, образование) минералов.

Г о р н ы е п о р о д ы . Горными породами называются зако­ номерные сочетания минералов, принимающих участие в строе­ нии земной коры. Например, горная порода, называемая грани­ том, состоит из кварца, ортоклаза, роговой обманки и слюды. Это основные минералы, входящие в состав гранита. Они спаяны друг с другом. Это не случайное скопление минералов, а совер­ шенно закономерное, принимающее существенное участие в строе­ нии земной коры, т. е. сочетание минералов, встречающееся в земной коре в значительных количествах.

Известны горные породы, состоящие из одного минерала, например из гипса. Такую горную породу также называют гип­ сом. Эта порода встречается в виде пластов большой мощности (до 70 ж и более), причем эти пласты имеют широкое горизон­ тальное распространение, измеряемое десятками, а то и сотнями квадратных километров.

Таким образом, гипс в одних случаях рассматривается как минерал, в других как горная порода. Все дело в его количестве.

По своему генезису горные породы делят на три основные группы: магматические, осадочные и метаморфические.

в расплавленном состоянии. Большинство этих пород имеет кристаллическое строение; залегают они в земной коре, как

рые возникли в результате накопления и дальнейшего изменения разнообразных осадков (механических, органических и химиче­ ских). Осадочные породы залегают в земной коре чаще всего слоями.

М е т а м о р ф и ч е с к и м и п о р о д а м и называются по­ роды, происшедшие из магматических или осадочных пород,

Изучением генезиса, состава, физических свойств горных пород, распространением их в земной коре занимается наука,

чает преимущественно магматические и метаморфические, вто­ рая — осадочные горные породы. Петрографию осадочных пород иногда называют л и т о л о г и е й .

Петрография базируется на результатах исследований дру­ гих наук, особенно минералогии. Минералогия же в свою очередь использует данные к р и с т а л л о г р а ф и и — науки, изу­ чающей кристаллографические формы минералов, встречающихся в природе, связь между формой и химическим составом минера­ лов, внутреннее строение их. Все перечисленные области зна­ ния пользуются результатами достижений физики и химии.

О р г а н и ч е с к и е о с т а т к и . Большинство осадочных горных пород содержит остатки животных пли растений, насе­ лявших Землю в различные геологические эпохи. Геология занимается изучением этих остатков.

Установлено, что органический мир на Земле, как животный, так и растительный, в течение длительной геологической истории изменялся. Современные животные и растения очень резко отли­

Остатки животных и растений в горных породах встречаются различной сохранности: в некоторых случаях эти остатки со­ хранились так хорошо, что по ним можно детально изучить жив­ ших на Земле ранее животных и растений. Чрезвычайно инте­ ресными являются находки окаменелых деревьев. В них можно видеть их внутреннее строение, годовые кольца и т. д. Это, ко­

от тех ничего не сохранилось. Вещество их давно растворилось в водах, которые циркулировали по породе, захоронившей де­ ревья. Затем из воды откладывались различные минеральные соли, заполнившие пространство отдельных клеток деревьев.

Хорошо сохраняются постройки кораллов, живших на Земле даже несколько сот миллионов лет назад.

В горных породах встречаются прекрасно сохранившиеся отпечатки растений; почти целые скелеты животных, раковины морских организмов; известны случаи находок в янтаре очень хорошо сохранившихся насекомых, у которых можно изучать

лярных работах по геологии описывается молодой мамонт, най­ денный в бассейне Колымы в Сибири, у которого хорошо сохра­ нились шерсть, кожа, глаза, хотя он жил на Земле много тысяч лет назад. В зубах мамонта были найдены листья и кусочки неразжевапных растений. При исследовании его желудка были обнаружены непереваренные веточки, не похожие на современ­ ные растения этих краев. Следовательно, после смерти мамонта растительный мир здесь сильно изменился.

В большинстве случаев ископаемые остатки сохраняются плохо, и все-таки каждый остаток животного пли растения при­ влекает внимание геолога, когда он изучает горные породы, потому что эти остатки могут свидетельствовать об очень многом из истории земной коры района их находки.

В результате изучения органических остатков возникла само­ стоятельная ветвь геологии — п а л е о н т о л о г и я . Это наука о вымерших животных и растениях. Она устанавливает измене­ ния органического мира в течение всей геологической истории и объясняет причины этих изменений. Палеонтология разрослась

вобширную область знания; она разбивается на п а л е о з о о л о- г и ю — науку о былых животных, п а л е о б о т а н и к у — науку о былых растениях. Недавно из палеонтологии выдели­ лась м и к р о п а л е о и т о л о г и я, получившая большое прак­ тическое значение, особенно в нефтяной промышленности. Она занимается изучением, главным образом при помощи оптических приборов, живших на Земле мелких организмов, которые играли

вгеологической истории Земли даже большую роль, чем круп­ ные животные и растения.

Кроме остатков былых животных и растений, геология изу­ чает разные знаки, встречающиеся в горных породах. Например, иногда удается находить в породах так называемые «волнопри­

10 Введение

бойные знаки», которые появились на осадках в результате вол­ нений воды. В породах встречаются следы капелек дождя, много

Для установления истории развития земной коры и ее поверх­ ности необходимо изучать современные геологические процессы (деятельность атмосферы, подземных вод, рек, озер, морей, лед­ ников и т. д.). Эти процессы происходят всюду и приводят в те­ чение длительного времени к значительным изменениям земной поверхности, особенно по берегам морей.

За 400 лет берега Финского залива отступили в некоторых

римляне строили их, несомненно, на суше. Там же сохранились остатки дорог, уходящих в море.

Русла многих рек, впадающих в Атлантический океан, продол­ жаются в пределах океана на расстояние до 60—100 км от берега.

Одни участки земной коры в настоящее время поднимаются, другие опускаются. Установлено, что современная суша Скан­ динавского полуострова и Финляндии непрерывно поднимается; скорость поднятия в некоторых местах равна 1,4 см в год. В то

Об этом свидетельствуют вулканические извержения и землетря­ сения. В течение каждого часа на Земле наблюдается в среднем до девяти землетрясений.

Геологи тщательно изучают современные геологические про­ цессы, устанавливают закономерности, которым они подчиняются.

Наука, изучающая разнообразные современные геологиче­ ские процессы, называется ф и з и ч е с к о й , или д и н а м и ч е- с к о й , г е о л о г и е й . Она помогает установить и понять то, что происходило на Земле в прошлые геологические эпохи.

События, происходившие на Земле в прошлом, устанавли­ ваются геологией в хронологическом порядке. Этого нельзя сделать без знания стратиграфии и тектоники различных уча­

последовательность образования на Земле различных горных пород вместе с содержащимися в них остатками различных жи­