Глава 1 Предмет і значення геології

Геологія (грецьк. гео – земля, логос – наука) – наука про Землю. До кінця ХІХ ст. вона була єдиною наукою, що вивчала склад земної кори, геологічну історію, процеси утворення мінералів і гірських порід, підземні води, родовища корисних копалин та багато інших проблем, пов’язаних з нашою планетою.

Геологія не лише розкриває закони природи, формуючи загальну модель розвитку матеріального світу. Вона також має величезне практичне значення, оскільки є основою прогнозування, пошуків, розвідки та видобування корисних копалин.

Величезна цікавість до геології, пов’язана з необхідністю пошуків сировини для промисловості, зумовила швидке накопичення геологічних знань. Від неї стали відокремлюватися специфічні наукові напрями, перетворюючись згодом у самостійні науки. Зараз кожна з цих наук розв’язує свої власні завдання.

Мінералогія – (лат. minera – руда) вивчає умови утворення, хімічний склад, будову, фізичні властивості й застосування мінералів.

Кристалографія (грецьк. кристалес – лід, гірський кришталь) – розглядає внутрішню будову мінералів та їх кристалічні форми.

Петрографія (грецьк. петра – скеля) – наука про гірські породи різних типів, їх мінеральний склад, походження, форми залягання.

Літологія (грецьк. літос – камінь) – вивчає склад, структуру, текстуру та генезис осадових гірських порід.

Історична геологія – наука про історію та закономірності розвитку земної кори.

Палеонтологія (грецьк. палеос – древній, онтос – організм) – вивчає історію минулих геологічних епох за викопними рештками рослин і організмів.

Стратиграфія (лат. strotum – шар) – розділ історичної геології, що розглядає історичну послідовність утворення шарів гірських порід.

Геотектоніка (грецьк. гео – земля, тектонікос – будова) – наука про структурні форми земної кори (розривні та складчасті), процеси їх утворення і розвиток в часі й просторі.

Геофізика – вивчає фізичні властивості гірських порід і фізичні поля Землі, що генеруються й існують у ній (сили тяжіння, магнітні, електричні, радіаційні та ін.).

Геохімія – вивчає закономірності розподілу і поведінку хімічних елементів у різних оболонках Землі, а також процеси їхньої міграції та концентрації, що приводить до формування родовищ корисних копалин.

Гідрогеологія (грецьк. гідра – вода, гео – земля, логос – наука) – наука про підземні води, їх походження, умови залягання, закони руху, режим, фізичні та хімічні властивості, зв’язок з гірськими породами, господарське значення.

Геоморфологія (грецьк. гео – земля, морфос – вигляд, логос – наука) – вивчає залежність форм земної поверхні від геологічних процесів.

Нафтогазова (промислова) геологія – розділ геології, пов’язаний з пошуками, розвідкою і розробкою родовищ нафти та газу.

Існує також і багато інших напрямів у геології, кількість яких невпинно зростає.

1.1 Земля – планета Сонячної системи

Земля входить у Сонячну систему, яка налічує дев’ять планет, їхні супутники, астероїди і комети. До планет земного типу (відносно невеликих) належать Меркурій, Венера, Земля та Марс. Зовнішні планети – Юпітер, Сатурн, Уран, Нептун і Плутон – мають величезні (за винятком останньої) розміри й масу і порівняно невелику щільність. Існує до сорока супутників планет: від одного (Земля та Нептун) до сімнадцяти (Сатурн) (рис. 1.1).

Астероїди, або «малі планети», у перерізі мають до 1000 км.

Комети – космічні тіла, що рухаються навколо Сонця по витягнутих орбітах, викидаючи полум’яний «хвіст».

Метеорити – невеликі тіла, що часто падають в атмосферу Землі з міжпланетного простору. Найбільший, який упав на Землю, мав масу 60 тон.

Сонце – зірка -«карлик» з діаметром 1 млн. 390 тис. 600 км, що у 109 разів є більшим за земний, складається на 90% з водню і на 10% з гелію.

Наша планета Земля є крихітною складовою єдиного матеріального світу – Всесвіту (або космосу), що заповнена зірками і планетами, астероїдами і кометами, метеоритами і космічним пилом. Зоряне небо, яке ми бачимо із Землі, спостерігається й вивчається тисячі років. Наука, що досліджує Всесвіт, має назву – астрономія. Глибина досліджень сягає 2 мільярдів світлових років*. Частину Всесвіту, яка є доступною для досліджень, називають Метагалактикою.

Головними об’єктами Метагалактики є зоряні системи або галактики (грецьк. галактікос – молочний). У кожній галактиці нараховується від сотень мільйонів до сотень мільярдів зірок. До однієї з таких галактик («нашої Галактики») належать і планети Сонячної системи.

*Світловий рік – відстань, що проходить промінь світла за 1 рік зі швидкістю 300 000 км/с. 1 св. рік =9,460*10¹² км.

Рисунок 1.1 – Планети Сонячної системи та їх супутники

Усі планети Сонячної системи обертаються навколо Сонця по еліптичних орбітах, що лежать практично в одній площині, яка проходить через сонячний екватор. Планети рухаються в одному напрямку. В тому ж напрямку рухається і більшість супутників планет.

Ще з давніх часів древньогрецькі вчені вважали, що центром світу є Земля (Піфагор – VI ст. до н.е., Арістотель – VI ст. до н.е.). Згодом Птолемей (ІІ ст. н.е.) навіть математично обґрунтовував цю геоцентричну систему. Гіпотеза Птоломея була настільки вдалою, що проіснувала 1500 років. Лише у XVI ст. польський астроном Копернік у книзі «Про обертання небесних куль» запропонував геліоцентричну систему Світу, за якою центром обертання небесних тіл стало Сонце. На початку XVII ст. німецький астроном Кеплер відкрив закони руху планет, згідно з якими кожна планета рухається по еліпсу, в одному з фокусів котрого знаходиться Сонце. У середині XVII ст. Ньютон, відкривши закон всесвітнього тяжіння, теоретично обґрунтував рух небесних тіл у космічному просторі.

Існують різні гіпотези походження Землі та Сонячної системи. До середини XVIII ст. панувало уявлення про божественне утворення Сонця, планет і комет. Цієї ж думки дотримувався навіть І. Ньютон. Усі пізніші гіпотези формування Сонячної системи, що мають наукову цінність, можна поділити на три групи: 1) походження Сонця і планет з однорідної маси («туманності») – гіпотези Канта – Лапласа, Фесенкова; 2) виникнення планет з речовини Сонця – гіпотези Бюффона, Мільтона, Чемберлена, Джинса та Джеффріса, Крата й інших; 3) формування Сонця і планет з різної космічної речовини – гіпотези Шмідта та інших.

Гіпотези першої групи ґрунтуються на уявленні про існування холодної або гарячої туманності, частки якої, перебуваючи в русі, розпікалися, скіпалися й утворювали внаслідок акреції (гравітаційного захоплення речовини) величезний розпечений згусток – Сонце. На периферії туманності, що оберталася навколо нього, стали утворюватися планети та їх супутники.

Друга група гіпотез пояснює утворення Сонячної системи внаслідок вибуху величезного пра-Сонця.

Гіпотези третьої групи пов’язують утворення Сонячної системи з проходженням зірки-Сонця – з великою масою та невеликим моментом кількості руху крізь газово-пилову хмару.

На сучасному етапі розвитку науки загальноприйнятою вважається гіпотеза утворення Сонця і планет з газово-пилової хмари. Малі тіла – астероїди, комети, метеорити – вважаються рештками існуючого колись рою проміжних тіл, що брали участь у планетоутворенні. Астероїди й метеорити вважаються первісним матеріалом планет земного типу, а комети та метеорні потоки матеріалом планет-гігантів. На основі даних про вік метеоритів, земних гірських порід і місячного ґрунту (4,7 млрд. років), можна зробити висновок, що астероїдні тіла формувалися одночасно з іншими планетами Сонячної системи. Різниця у їхній щільності свідчить про те, що планети побудовані з різнорідної речовини.