БСЭ. Большая Советская Энциклопедия (СС)

.

Геологические науки

 Первые сведения о полезных ископаемых на территории СССР появились в 3-2-м тыс. до н. э., когда проводилась примитивная разработка её недр. Отрывочные данные о сокровищах недр России собирали землепроходцы, рудознатцы и промышленники в 16-17 вв. В 18 в. изучение геологического строения и природных богатств территории России велось в основном экспедициями Петербургской АН на огромной территории от Камчатки на В. до Днестра и Карпат на З. В экспедициях участвовали С. П. Крашенинников, С. Г. и И. Г. Гмелины, П. С. Паллас, И. И. Лепёхин, В. М. Севергин, Н. Я. Озерецковский и др.; был собран большой научный материал по геологии, географии, этнографии, флоре и фауне многих районов России. Организация работ по поискам и добыче минерального сырья проводилась также Приказом рудокопных дел (переименованным позднее в Берг-коллегию при Петре I) и другими учреждениями.

  Середина 18 в. - время зарождения многих отраслей современной геологической науки. Были заложены основы стратиграфии (И. Г. Леман) тектоники, литологии и палеогеографии (М. В. Ломоносов, Лепёхин и др.); успешно развивалась древнейшая из наук о Земле - минералогия (М. В. Ломоносов, Севергин), а также прикладные отрасли геологии. Созданное Ломоносовым научное направление придавало особое значение химическим процессам, которые совершаются на поверхности и в недрах Земли и обусловливают, в частности, формирование многих месторождений полезных ископаемых.

  В начале 19 в. Берг-коллегия преобразуется в Горный департамент (1807), возникают Московское общество испытателей природы (1805), Минералогическое общество (1817), занимавшиеся как экспедиционной, так и научной деятельностью в области геологии. Экспедиции А. Ф. Миддендорфа в Сибирь, Е. М. Бэра на Каспий, Г. В. Абиха на Кавказ, К. Дитмара на Камчатку дали важный материал о геологическом строении этих территорий.

  Быстрый прогресс геологической науки в России в 1-й половине 19 в. был связан с разработкой палеонтология, метода (Э. И. Эйхвальд) и созданием стратиграфической шкалы (Д. И. Соколов, Г. П. Гельмерсен), ставшей фундаментом почти всех прикладных и теоретических исследований по геологии; тогда же появились первые геологические карты, охватившие значит. территории Европейской части России (1841, 1845). В науках петрографо-минералогического цикла наибольшие успехи достигнуты в области описательной кристаллографии и минералогии (А. Я. Купфер, Н. И. Кокшаров и др.).

  Значит. веха в истории отечеств. геологии - создание Геологического комитета (1882), начавшего систематические работы по геологической съёмке Европейской части России, Кавказа, Урала, Алтая и Туркестана. Основные исследования проводились экспедициями И. В. Мушкетова, В. А. Обручева (Средняя и Центральная Азия, Восточная Сибирь), П. П. Семёнова-Тян-Шанского (Центральная Азия) и др. В конце 19 - начале 20 вв. продолжали развиваться палеонтолого-стратиграфические исследования (Ф. Б. Шмидт, А. П. Карпинский, А. П. Павлов, Ф. Н. Чернышев, Н. И. Андрусов, А. Д. Архангельский и др.).

  Много нового дали труды русских учёных в области тектоники; был разработан метод палеогеографического анализа истории развития платформ (Карпинский, 1887, 1894). Заметное место в трудах русских учёных занимали вопросы литологии; среди континент. отложений Павлов выделил 2 новых типа - делювий и пролювий (1888), А. Д. Архангельский заложил основы сравнительно-литологического анализа (1912).

  В истории петрографии важным рубежом явилась середина 19 в., когда был изобретён поляризационный микроскоп; в России новый метод петрографических исследований впервые применен в 1867 А. А. Иностранцевым и Карпинским. В конце 19 в. появились основополагающие труды Ф. Ю. Левинсона-Лессинга, посвященные проблемам магмы, магматических формаций и провинций, их зависимости от тектоники, а также систематики изверженных пород. Е. С. Федоров формулирует основные положения учения о симметрии и теории строения кристаллов, разрабатывает теодолитный метод изучения минералов (1891), применяет кристаллохимический анализ для исследований минералов.

  На рубеже 19 и 20 вв. благодаря трудам В. И. Вернадского в развитии минералогии произошёл коренной перелом - сформировалась генетическая минералогия и геохимия.

  Большое значение для изучения горючих полезных ископаемых имели труды Л. И. Лутугина и Чернышева (методика картирования угленосных толщ Донбасса), исследования И. М. Губкина (составление структурных карт нефтеносных пластов), Андрусова (проблема генезиса нефти из сапропелевого органического вещества, рассеянного в глинистых осадках). В гидрогеологии Вернадский установил единство всех природных вод, приуроченных к различным геосферам. В связи с развитием железнодорожного и промышленного строительства закладываются основы инженерной геологии; А. П. Павлов, изучая механизм образования оползней, разрабатывает их классификацию и методику противооползневых мероприятий.

  Под руководством Карпинского в 1892 была составлена и издана новая геологическая карта Европейской части России масштаба 1:2 520 000; началась работа над составлением общей «десятивёрстной» карты Европейской части России масштаба 1:420 000.

  1-я мировая война 1914-18 потребовала обеспечения государства минеральным сырьём, большая часть которого ввозилась из-за границы. В 1915 Академией наук совместно с Геологическим комитетом по инициативе Вернадского была создана Комиссия по изучению естественных производительных сил России (КЕПС), которая составила сводные обзоры месторождений важнейших полезных ископаемых.

  После Октябрьской революции 1917 по инициативе В. И. Ленина (1918) КЕПС начинает исследования, направленные на создание новых минерально-сырьевых баз. Большое внимание в этот период уделялось Советским правительством развитию отечественной геологической науки. В сентябре 1918 В. И. Ленин подписал декрет о создании Московской горной академии. В 1920-30-е гг. открываются геологические факультеты в ряде университетов, политехнических и индустриальных вузах, организуются научно-исследовательские геологические учреждения; на базе Геологического и минералогического музея им. Петра I возникают институты: Геологический, Палеонтологический, Петрографический, Геохимии и минералогии им. М. В. Ломоносова. Создаются филиалы, отделения и базы АН в союзных республиках и отдельных районах РСФСР (Кольский полуостров, Урал и др.). Большую роль сыграло создание в те же годы на местах территориальных геологических управлений системы Главного геологического управления Наркомата тяжёлой промышленности СССР.

  Развиваются региональные геологические исследования. Проведение широких геологоразведочных работ в различных районах страны привело к открытию новых месторождений медных и железных руд на Урале и в Центральном Казахстане, сурмяно-ртутных месторождений в Средней Азии, калийных солей в Приуралье, уникальных месторождений апатитов на Кольском полуострове, новых золотоносных районов в Сибири; положено начало выявлению важнейшей в стране Волго-Уральской нефтегазоносной области.

  Для проведения геологического картирования были изучены опорные разрезы всех геологических систем, даны палеонтологического обоснования ярусов, свит, созданы палеогеографические схемы (Д. В. Наливкин и др.). В предвоенный период началось внедрение изотопного анализа для определения абсолютного возраста геологических образований (В. Г. Хлопин, И. Е. Старик и др.), углублены теоретические положения в учении о геосинклиналях (Архангельский, А. А. Борисяк, Н. С. Шатский и др.), разработан метод анализа фаций и мощностей для изучения колебательных движений земной коры (В. В. Белоусов). Важнейшее значение имела первая тектоническая схема СССР (1933), ставшая прообразом позднейших тектонических карт (Архангельский, Шатский).

  Расширение исследований в области нефтяной и угольной геологии способствовало развитию литологии: разрабатывалась проблема формирования нефтепроизводящих свит (Н. М. Страхов), выделены геохимические фации осадочных пород, обоснованы положения о дифференциации вещества при осадконакоплении, о периодичности осадочного породообразования (Л. В. Пустовалов, 1940). Развивавшееся учение о фациях исследовало эволюцию природных условий в сочетании с преобразованием органического мира (А. А. Борисяк, Ю. А. Жемчужников, Д. В. Наливкин).

  Зародилось комплексное направление в изучении четвертичного (антропогенового) периода с применением археологических, геоморфологических, петрографических, палеоботанических и других методов (А. П. Павлов, Г. Ф. Мирчинк, С. А. Яковлев, В. И. Громов и др.; 30-40-е гг.).

  В науках минералого-петрографического цикла проведены исследования по расшифровке структуры минералов (Н. В. Белов, 1940). Для анализа состава горных пород был предложен графический метод, выявляющий главные особенности их химизма и заложивший основы петрохимии (А. Н. Заварицкий, 1944). Оформилось новое направление - техническая петрография (Д. С. Белянкин). Созданы представления об изоморфных рядах, о роли живого вещества в миграции химических элементов и в минералообразовании; возникла новая наука - биогеохимия (Вернадский, Я. В. Самойлов, Виноградов).

  В 20-30-х гг. была теоретически обоснована и практически доказана возможность применения геофизических исследований для выяснения глубинного строения земной коры и Земли в целом (Г. А. Гамбурцев). Развитие сейсмологии было связано с ростом сети сейсмических станций. Разрабатывалась теория и методика электроразведки и каротажа (В. А. Фок, А. Н. Тихонов, Л. М. Альпин и др.). Опробывалась методика морской геофизической разведки. Достигнуты успехи в теории гравитационного и магнитного полей Земли (М. С. .Молоденский, Б. М. Яновский и др.). Проведена магнитная съёмка территории СССР, создан аэромагнитный метод (А. А. Логачев, 1936).

  Разработана теория образования и схема эволюции Земли (О. Ю. Шмидт), начато изучение внутреннего строения Земли.

  В учении о полезных ископаемых наметилось новое, металлогеническое направление (С. С. Смирнов, Ю. А. Билибин, К. И. Сатпаев), изучалась кора выветривания и приуроченные к ней типы руд (И. И. Гинзбург); предложена новая хемогенная теория формирования фосфоритов (А. В. Казаков, 1939); выдвинута теория поясов и узлов угленакопления (П. И. Степанов, 1937); заложены основы углепетрографии (Жемчужников, 1934); выявлены закономерности размещения нефтегазоносных районов, разработаны методы поисков нефтяных месторождений (Губкин и др.).

  Гидрогеологические изыскания дали материал к познанию сущности процессов формирования подземных вод, их динамики и зональности (Ф. П. Саваренский, Г. Н. Каменский), их химизма (Н. Н. Славянов).

  Инженерно-геологические исследования в связи с крупным гидротехническим и промышленным строительством, а также сооружением Московского метрополитена способствовали развитию инженерной геологии (Ф. П. Саваренский, И. В. Попов, Д. С. Соколов и др.) и грунтоведения (П. А. Земятченский, М. М. Филатов, В. А. Приклонский и др.).

  В годы Великой Отечественной войны 1941-1945 научные исследования особенно интенсивно проводились в области геологии полезных ископаемых. Обширный фактический материал, главным образом по геологии рудных месторождений Урала, Казахстана, Средней Азии, Сибири и Северо-востока, был положен в основу учения о тектономагматических комплексах. Установлена связь между типом рудного вещества и этапами развития отдельных зон подвижных поясов земной коры (Билибин, Х. Абдуллаев), между металлогеническими закономерностями и особенностями строения древнего фундамента рудных провинций (Д. И. Щербаков). Предложена гипотеза образования бокситовых залежей (А. В. Пейве). Многие теоретические положения советских учёных о перспективах обнаружения месторождений новых видов минерального сырья, сделанные в предвоенные годы, полностью подтвердились в годы войны.

  Богатый научный материал, полученный в годы Великой Отечественной войны, во многом способствовал развитию геологии в послевоенные годы. Значительно увеличилось общее количество  геологических институтов (свыше 40), входящих в систему АН СССР (среди них - Геологический институт, Институт геологии рудных месторождений, петрографии, минералогии и геохимии, Институт геохимии и аналитической химии им. В. И. Вернадского, Институт физики Земли им. О. Ю. Шмидта - все в Москве) и АН союзных республик, которые проводят углублённые регионально-геологические и геофизические исследования территорий соответственных республик. В 50-70-е гг. институты геологического профиля создаются в Сибирском отделении АН СССР в Новосибирске (Институт геологии и геофизики) и некоторых филиалах АН СССР, а также Уральском и Дальневосточном научных центрах.

  Наряду с Министерством геологии СССР в союзных республиках созданы республиканские министерства или управления геологии, территориально-производственные геологического управления, геофизические и гидрогеологические тресты. В системе Министерства геологии СССР работает около 40 научно-исследовательских институтов [среди них - Всесоюзный научно-исследовательский геологический институт в Ленинграде, Всесоюзный научно-исследовательский институт минерального сырья, Всесоюзный научно-исследовательский институт геофизики, Всесоюзный институт гидрогеологии и инженерной геологии, Всесоюзный научно-исследовательский геологоразведочный нефтяной институт (все в Москве) и др.], лаборатории и др., которые проводят исследования в области региональной геологии, металлогении, создания различных типов и масштабов  геологических карт, разработки новых методов поисков полезных ископаемых, техники их разведки и т. д.

  В послевоенные годы проведены большие работы по геологической съёмке. Если к 1940 геологической съёмкой было охвачено 65,8% от общей площади страны, то к 70-м гг. среднемасштабные геологические карты были составлены для всей территории СССР, а для важнейших горнорудных, угольных и нефтегазоносных районов составлены также крупномасштабные карты. Кроме общегеологических карт, изданы различные тектонические, металлогенические и другие карты, охватывающие всю территорию СССР, а в ряде случаев и территории сопредельных стран.

  В  геологических науках всё шире проявляется тенденция к внедрению в геологию математических методов с целью установления статистических и других количеств. закономерностей в  геологических процессах (А. Б. Вистелиус, Д. А. Родионов и др.). Поставлен вопрос о необходимости формализации  геологических объектов, процессов и понятий (Ю. А. Косыгин). Определены основные принципы построения автоматизированных систем управления и обработки информации в геологии. В министерстве геологии СССР разработаны и опробованы более 1500 программ для ЭВМ, охватывающих все аспекты геологоразведочных работ.

  Развёрнуты исследования по истории и методологии геологических наук, изучению научного творчества выдающихся геологов с показом значения их трудов для развития геологии, проанализирована история  геологических наук (Д. И. Гордеев и др.). Исследованы важнейшие теоретические направления геологии, намечены закономерности развития  геологических наук в целом (В. В. Тихомиров).

  Достижения советской геологии обобщаются в многотомных трудах по отдельным проблемам геологии страны, таких, как «Геология СССР», «Геологическое строение СССР», «Стратиграфия СССР», «Петрография СССР», «Минералы СССР», «Основы палеонтологии СССР», «Тектоника СССР», «Закономерности размещения полезных ископаемых на территории СССР», «Геологическая изученность СССР», «Геология месторождений угля и горючих сланцев СССР», «Рудные месторождения СССР», «Гидрогеология СССР», «Инженерная геология» и др.

  Геологические изыскания вышли далеко за пределы СССР. Сопоставление результатов исследований в пределах различных океанических бассейнов и континентов позволило подойти в 50-70-х гг. к решению многих геологических проблем глобального характера.

  Современные геологические науки представлены стратиграфией, тектоникой (включая геологию глубинных зон Земли), литологией, минералогией, петрологией, геохимией, геофизикой, геологией полезных ископаемых, гидрогеологией и инженерной геологией.

  Стратиграфия.Разработана сводная шкала абсолютного возраста всех стратиграфических подразделений (Г. Д. Афанасьев). Обособление верхнедокембрийских отложений Урала в рифейскую группу (1945) и выделение венда в основании осадочного чехла Восточно-Европейской платформы (1950), ревизия строматолитов и известковых водорослей явились предпосылкой для разработки планетарной стратиграфии верхнедокембрийских образований (В. В. Меннер, Б. С. Соколов, Б. М. Келлер и др.). Объективно обоснована граница фанерозоя и докембрия. Выявлены теоретические предпосылки нового подхода к детализации разрезов и типизации основных структурных границ палеозоя и мезозоя, разработана методика детализации стратиграфии верхнего палеозоя на основе развития фораминифер (Д. М. Раузер-Черноусова, 1965). Значительно расширило горизонты стратиграфии изучение растительных микроостатков (споры и пыльца, акритархи), позволивших датировать немые терригенные нефтеносные толщи. Разработана зональная шкала палеоген-неогеновых отложений континентов и дна океанов по остаткам планктонных фораминифер и нанопланктона.

  Изучение остатков крупных млекопитающих позволило выделить ряд последовательно сменяющихся комплексов (В. И. Громов, 1948) и обеспечить по ним объективную датировку антропогеновых отложений. Большую помощь в решении этой проблемы оказало также внедрение в практику стратиграфических работ изотопных калий-аргоновых и радиоуглеродных методов определения возрастов, применение для этих исследований палеомагнитных данных, наряду с изучением остатков мелких грызунов и палинологических материалов. Установлена планетарная синхронность крупных климатических колебаний конца плейстоцена и голоцена, что послужило основой для точной корреляции антропогеновых отложений с помощью детально разработанного климатостратиграфического метода (К. В. Никифорова). Составлена корреляционная таблица антропогеновых отложений мира.

  Тектоника.В послевоен. годы появились фундаментальные работы по тектонике Кавказа (К. Н. Паффенгольц, В. Е. Хаин и др.), Казахстана (А. А. Богданов, П. Н. Кропоткин и др.), Альпийской зоны (М. В. Муратов и др.), Урала (Н. А. Штрейс и др.). Советским учёным (В. А. Обручев, Н. И. Николаев, Н. А. Флоренсов) принадлежит инициатива в разработке вопросов неотектоники. В 40-50-е гг. успешно развивается тектоническое моделирование по принципу подобия (В. В. Белоусов, М. В. Гзовский, И. В. Лучицкий), обособилось новое направление - тектонофизика. Создано учение об активизации тектономагматических движений консолидированных участков земной коры (В. В. Белоусов), выявлены особенности солянокупольной тектоники (Ю. А. Косыгин). На основании изучения геосинклинального процесса и связанных с ним характерных структур была предложена классификация этих структур и стадий их развития. Разработана методика реконструкции погребённых древних структур, предусматривающая прослеживание унаследованных дислокаций, развитых в платформенном чехле (А. Л. Яншин). В процессе развития учения о глубинных разломах установлена пространственная связь с ними магматических процессов и ряда полезных ископаемых (Пейве и др.); сформировалось представление о сводово-глыбовом строении земной коры, о генезисе рифтовых зон (Флоренсов, Ю. М. Шейнманн). Важное место занимает новая схема геосинклинального процесса, основанная на новейших данных по геологии дна океанов и тектонике складчатых областей. Сравнение разрезов современной океанической коры с нижней частью разреза эвгеосинклинальных зон геологического прошлого обнаружило их сходство в составе пород и в последовательности их образования. Геосинклинальный процесс стал рассматриваться как процесс формирования континент. коры, зарождающейся на океанической стадии её развития. Выявлены характерные особенности тектоники фундамента древних платформ. Предложена модель их «нуклеарного строения» в архее (Е. В. Павловский).

  Анализ геологического строения материков и океанов позволил создать несколько моделей глобальной тектоники Земли (Пейве, Хаин).

  Выполнены важные обобщения по тектонике крупных регионов, которые нашли своё выражение в таких работах, как Тектоническая карта СССР и сопредельных стран (1953; 1956), Тектоническая карта Евразии масштаба 1:5 000 000 (1966), Тектоническая карта Тихоокеанского сегмента Земли масштаба 1:10 000 000 (1970), Геологическая карта Тихоокеанского подвижного пояса и Тихого океана масштаба 1:10 000 000 (1973), Тектоническая карта Европы масштаба 1:2 500 000 (2-е изд., 1964). Созданы тектонические карты нового типа: Карта докембрийской тектоники Земли (1972) и Карта строения складчатого фундамента территории СССР, а также Тектоническая карта Луны масштаба 1:7 500 000 (1971).

  Разработан ряд новых теоретических концепций, которые связывают особенности развития верхних толщ земной коры с геологией глубинных зон Земли (Белоусов, Шейнманн и др.).

  Важные научные результаты для познания глубинных зон получены на первом этапе бурения сверхглубокой скважины (до глубины свыше 7000 м) ,заложенной в кристаллических породах Кольского полуострова (1970). Комплексные исследования околоскважинного пространства внесли существенные изменения в представления о глубинном строении докембрийских структур Балтийского щита, природе сейсмических границ и глубинных гравиметрических аномалий, о геометрическом градиенте.

  Литология. В послевоенные годы продолжалось изучение осадочных пород нефтегазоносных провинций Азербайджана, Северного Кавказа, Волго-Уральской области, Западной Сибири. На стыке литологии, стратиграфии и тектоники возникло учение о формациях (Шатский, Н. П. Херасков, 1955). Впервые показана необратимая эволюция осадконакопления в ходе геологического времени (Страхов); установлено изменение во времени химического состава важнейших типов пород осадочной оболочки, океана, атмосферы и поверхностных геохимических процессов в истории Земли (А. П. Виноградов, А. Б. Ронов). Осуществлен фациально-циклический анализ угленосных толщ (Жемчужников и др.). Разработан вопрос о природе флиша (Н. Б. Вассоевич). Исследование явления последиагенетических изменений (катагенез), происходящего в земной коре, открыло пути к познанию процессов формирования месторождений многих полезных ископаемых. Разработана новая методика составления палеоклиматических карт, позволивших проследить эволюцию литогенетических условий от кембрия до современности и являющихся основой выявления некоторых полезных ископаемых. Анализ количественного распределения осадочного материала в Мировом океане, в том числе и взвеси, позволил установить, что осадкообразование контролируется климатической, вертикальной и циркумконтинентальной зональностью и находится в связи с рельефом дна и тектоникой (А. П. Лисицын, П. Л. Безруков, В. П. Петелин). Результаты длит. исследований советских и зарубежных литологов дали основу для выявления ряда закономерностей процесса образования осадочных пород и создания теории литогенеза (Н. М. Страхов, «Основы теории литогенеза», 1960-62). Составлены атласы литолого-палеогеографических карт Русской платформы и СССР масштаба 1:7 500 000, отразившие геологическую историю от протерозоя до наших дней (А. П. Виноградов и др., 1967-69).

  В 60-х гг. оформилось новое направление - литология докембрийских образований, основанное на исследовании литологических особенностей метаморфических пород, их первично-осадочных аналогов (А. В. Сидоренко и др.). Во многих метаморфизированных породах, имеющих возраст около 3-2,5 млрд. лет, обнаружено присутствие биогенного углерода. Установлено, что в докембрии было накоплено и затем метаморфизовано органические вещества не меньше, чем в фанерозое; докембрийские толщи рассматриваются в качестве источника рудообразующих веществ для более молодых месторождений. См. раздел Океанология.

  Минералогия.Разработана проблема однородности и типоморфизма минералов. Расширены и углублены исследования, выполняемые с использованием новейших физических методов (Г. П. Барсанов, Г. С. Грицаенко, А. С. Поваренных) - электронного микрозондирования, электронной микроскопии, инфракрасной спектроскопии, мессбауэровской спектроскопии, электронного парамагнитного резонанса. Получены новые данные о составе и структуре таких минералов, как самородное золото, платина и платиноиды, сульфиды, титаномагнетиты, полевые шпаты, слоистые силикаты, гидраты окислов железа и др. Выявлена значительная роль коллоидов в минералообразовании и рудообразовании (Ф. В. Чухров). В сульфидных рудах обнаружены новые минералы из групп интерметаллических соединений; установлен переменный состав многих сульфидов - халькопирита, пентландита, сложных сульфидов свинца, сурьмы, ртути, висмута.

  Использование в минералогии новейших физических методов (в частности, электронного парамагнитного резонанса) привело к открытию во многих минералах электронно-дырочных центров