Становление литологии как науки

Федеральное государственное  бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ  УНИВЕРСИТЕТ»

Геолого-географический факультет

Кафедра петрографии

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Реферат по «Философии естествознания»

 

Становление литологии как науки

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Проверила

Канд. философ. наук, доцент

___________Д. Л. Ситникова

Автор работы

Студентка  02208 гр

________________Е. С. Иванова

 

 

 

Томск – 2013 г.

Содержание

 

 

 

 

 

Введение

 

Литология (назв. от греч. "литос" - "камень" и "логос" - "учение") - наука, изучающая состав, структуру и происхождение осадочных горных пород и закономерности их распространения, а также современные осадки ("седиментология").

Литология как одна из отраслей геологии (точнее петрографии) обособилась в конце XIX - начале XX вв. в результате стратиграфических и палеогеографических исследований, сопровождавшихся изучением вещественного состава осадочных пород и связанных с ними полезных ископаемых. Особенно интенсивное её развитие началось в СССР после 1-го литологического совещания (1952), на котором были обсуждены все накопленные достижения литологии и намечена программа дальнейших исследований.

Главная задача литологии заключается  в выявлении закономерностей  распределения различных типов  осадочных пород и полезных ископаемых в общем ходе процессов породообразования на протяжении геологической истории Земли. Основным путем решения этой задачи является генетический (фациальный) анализ осадочных пород, их естественных парагенетических сочетаний - осадочных формаций, палеогеографических обстановок их накопления. Существенные успехи в этом направлении были достигнуты Российскими геологами в советское время и нашли свое выражение в ряде атласов литолого-палеогеографических карт, составленных как для территорий бывшего СССР в целом, так и для отдельных его регионов (1960 - 72 гг.). Их значение состоит в том, что они дают общий прогноз размещения многих видов полезных ископаемых, связанных с осадочными породами.

Современная литология тесно соприкасается  со стратиграфией, тектоникой, палеогеографией, геохимией, палеонтологией, климатологией, а также с циклом физико-химических и математических наук.

 

 

1. Литология как наука и дисциплина

1. Определение литологии как науки, ее связь с другими науками

 

Более трех четвертей  площади материков покрыто осадочными породами, поэтому с ними особенно часто приходится иметь дело при геологических работах. Кроме того, с осадочными породами связано наибольшее количество разрабатываемых полезных ископаемых. Изучение осадочных толщ приобретает все большее значение для удовлетворения непрерывно растущих потребностей в полезных ископаемых.

Целесообразность применения к науке об осадочных горных породах  термина «литология», или «учение  о каменных породах» (от греческого «литое» — камень и «логос»  — учение), употреблявшегося русскими исследователями уже в начале XIX в., обсуждалась в 1933—1935 гг. в советской геологической литературе. Одни исследователи возражали против термина «литология», так как считали, что литология представляет собой петрографию осадочных пород. Другие, в частности академик А. Н. Заварицкий, наоборот, рекомендовали применение этого термина, подчеркивая, что литология ставит задачу изучить горные породы как памятники физико-географических условий прошлых геологических эпох и является поэтому не узко петрографической, а геологической наукой. Аналогичные мысли развивали позднее С. Ф. Малявкин, А. Н. Гейслер и Ю. А. Жемчужников. Последний отмечал, что литология представляет собой геологическую науку о закономерных связях и отношениях

во времени  различных осадочных пород. В. И. Попов предложил считать литологией науку не о горных породах, а об ассоциациях (осадочных формациях). В литологии, согласно мнению В. И. Попова, следует различать две стороны — петрографическую и геологическую. Л. В. Пустовалов считает литологию синонимом понятия «наука об осадочных породах» [3].

В соответствии с представлениями Ю. А. Жемчужникова, А. Н. Заварицкого и С. Ф. Малявкина, литологию следует определять как  геологическую науку, изучающую  осадочные породы и их сочетания вместе с приуроченными к ним полезными ископаемыми, как взаимосвязанные закономерно развивающиеся геологические образования. Основным методом литологии — учения об осадочных породах как геологических образованиях — является исследование осадочных пород в поле, дополненное всесторонними лабораторными исследованиями, анализами. Литология базируется на детальном изучении вещественного состава осадочных пород. Далее, наука об осадочных породах рассматривает фации — генетические типы древних осадков. Задачей литологии является также исследование формации, т. е. парагенетических комплексов фаций.

Литология -  наука об осадочных породах и современных геологических осадках, их вещественном составе, строении, закономерностях и условиях образования и изменении[3].

Литология, тесно связана  со стратиграфией, палеонтологией, географией, а также с почвоведением, гидрогеологией, криолитологией. Вместе со стратиграфией  она изучает строение слоистых толщ и упорядочивает их во времени  и в пространстве, а также выделяет однородные в историко-геологическом отношении комплексы слоев (свиты, серии, конкретные геоформации), отвечающие тем или иным этапам развития бассейнов седиментации или геологических регионов разного масштаба. Только после выделения этих геологических единиц можно проводить генетический и фациальный анализы, строить палеогеографические карты или делать иные реконструкции прошлого. Стратиграфия — это синтаксис, по которому природа расставила свои слова — горные породы. Обе эти фундаментальные науки — стратиграфия и литология — пользуются многими общими методами и результатами исследований и, кроме того, объединяются в учениях о фациях и формациях[2].

Большинство осадочных  пород на Земле является прямым или  косвенным порождением биосферы (карбонаты, кремни, фосфориты, многие глины, кварцевые пески, многие руды и т.д.), поэтому биология, палеонтология и палеоэкология теснейшим образом связаны с литологией. Живое вещество участвует в биологическом породообразовании, меняет геохимию атмосферы, гидросферы и верхней части литосферы и определяет течение минеральных процессов. Литология помогает палеонтологам определять условия жизни организмов, а палеонтологические остатки — условия и способы седиментации, не говоря уже о геологическом возрасте и эволюции экзосфер Земли и происходившей благодаря этому эволюции осадочного породообразования. Во многих отношениях связь с географией самая тесная, ибо современный лик Земли и протекающие на ее поверхности геологические процессы — бесценная модель процессов и обстановок образования осадков и пород, лежащая в основе метода актуализма, с помощью которого геологи познают условия и процессы осадкообразования прошлого. Особенно важны физическая география, климатология, гидрология, океанология, геоморфология, биогеография, выясняющие современные параметры всех внешних оболочек Земли и ее рельеф, который наряду с климатом и тектоникой является важнейшим фактором седиментогенеза. Одна из главнейших конечных целей литологических исследований — реконструкция ландшафтов (обстановок) прошлого и в целом палеогеографии древних эпох. Осадочные породы и большинство полезных ископаемых образовались и размещены согласно географической зональности своей эпохи. Палеогеографический критерий становится, таким образом, одним из основных методов поиска их месторождений[2].

Разнообразна  и "обменна" связь литологии  с тектоникой, все более базирующейся на изучении геологических формаций. Современная тектоника невозможна без литологии, которая дает в  руки тектониста еще анализ слоистости, цикличности и метод определения нормального или перевернутого залегания слоев при их сильной дислокации (метод основан на анизотропии осадочных тел). Но и тектонические движения и режимы — определяющие факторы накопления осадочных формаций, косвенно влияющие на образование многих осадочных пород, а при их погружении в недра Земли — на постседиментационные преобразования[1].

 Связи с  фундаментальными науками о веществе (или о материи) — химией  и физикой — и методические  и теоретические: это широкое  использование методов анализа вещества и законов фазовых и других переходов.

Связь с чисто  методической наукой — математикой  — укрепляется и расширяется. Литология все шире использует не только методы счисления, теорию вероятностей и статистику, но и математическую логику, новые виды анализов и вычислительную технику[1].

 

 

2. История формирования науки об осадочных породах

 

Наиболее длительным был начальный период изучения осадочных  пород. Он продолжался несколько  веков и закончился в середине XIX в., когда быстрое развитие промышленности вызвало увеличение добычи полезных ископаемых. Во второй половине XIX в. происходило накопление общих сведений об осадочных породах и условиях их образования. На протяжении последующих двух  десятилетий петрография осадочных пород обособляется уже как самостоятельная наука, а затем она перерастает в литологию.

Первые специальные  работы по осадочным отложениям   исследователь того времени Реомюр в 1718 г. опубликовал результаты исследования минерального состава некоторых речных песков Франции в связи с их золотоносностью. Ч. Ляйель (1797 — 1875 гг.) обосновал принцип актуализма, согласно которому в прошлом действовали те же геологические процессы, что и в настоящее время. Он сформулировал его следующим образом: «Реки и скалы, моря и континенты изменялись во всех своих частях. Но законы, управляющие этими переменами, неизменно оставались теми же самыми». Значение принципа актуализма особенно велико для изучения осадочных пород, так как он дает возможность охарактеризовать генезис этих пород на основании наблюдения над образованием современных осадков[3].

Для первой половины XIX в. характерно появление крупной промышленности. Промышленный переворот произошел раньше всего в Англии; поэтому не случайно, что осадочные породы стали детально изучаться прежде всего в Англии. Здесь публикуются классические для своего времени работы X. Сорби о карбонатных и обломочных породах каменноугольного периода, при изучении которых он применял микроскоп. В середине XIX в. в связи с применением поляризационного микроскопа изменяется методика изучения осадочных пород. Разрабатываются основы гранулометрического анализа, совершенствуются приемы разделения минеральных зерен по их удельному весу, магнитным и другим свойствам.

Совершенствование методики изучения осадочных пород позволило сделать первые реконструкции физико-географической обстановки прошлого. Составлены первые палеогеографические карты, а в 1873 г. Неймайер на основе анализа остатков аммонитов дал характеристику климата юрского периода. В связи с возросшим интересом к современным морским осадкам в 1872 г. организуется экспедиция на судне «Челленджер». Собранные образцы осадков были изучзны Мерреем и Ренаром, работы которых долгое время были единственной сводкой по современным морским отложениям. В 1873 г. Д. Дэна вводит понятие о геосинклиналях и характеризует в общих чертах специфические особенности осадконакопления в них. А. П. Карпинский на примере Русской платформы выяснил связь между очертаниями древних морей и тектоническими движениями прошлого. Он указал на необходимость изучения осадочных пород в их историческом развитии, во взаимосвязи с другими геологическими явлениями и подчеркнул, что только при сопоставлении географического распространения данных отложений с их петрографическим составом и с палеонтологическим материалом можно получить наиболее близкие к истине результаты[2].

К концу XIX в. накапливается  уже значительный материал по разнообразным типам осадочных толщ, развертывается изучение современных морских осадков и совершенствуются различные приемы изучения осадочных пород. Это сделало возможным появление петрографии осадочных пород как самостоятельной науки. Несколько ранее некоторые общие положения об осадочных породах были высказаны Н. А. Головкинским (1843—1897 гг.). В частности, им впервые было установлено, что вертикальная последовательность формаций повторяет былое их распределение в плане. К этому же выводу позже пришел известный немецкий геолог И. Вальтер, которому принадлежит классическая сводка по пустынным отложениям и общим условиям осадкообразования (1894 г.).

Основоположником  учения о геологических формациях был М. Бертран. Он исходил из положения о существовании определенной зависимости всех геологических явлений — тектоники, осадконакопления и вулканизма — от этапов развития горных систем, или, как сказали бы теперь мы, от этапов развития геосинклинальных зон, они заключают в себе пути решения ряда вопросов, возникающих в отношении слоистых образований и в настоящее время[3].

Первая половина XX в. характеризуется исследованиями выдающегося петрографа Л. Кайе, которого можно считать основателем осадочной петрографии. В 1916 г. он опубликовал «Петрографическое изучение осадочных пород», которое представляло собой ценное руководство для изучения древних осадочных отложений. Позднее он опубликовал описание кремнистых [1929], а затем карбонатных пород Франции [1935].