ТЕМА 14.ФИЛОСОФСКИЕ ПРОБЛЕМЫ ГЕОЛОГИИ И АСТРОНОМИИ

14.1 Своеобразие в геологии и моделирования в ней

Слово геология в точном переводе с греческого языка («ге» - земля, «логос» – учение), т.е. учение о Земле. Геология изучает состав, строение и развитие Земли под действием процессов, протекающих в ее внешних и внутренних сферах. В соответствии с задачами, стоящими перед геологией, она в течение XIX - XX в. разделилась на ряд взаимосвязанных между собой научных дисциплин (ветвей геологии), каждая из которых имеет определенный объект исследования и свои методы. Так, состав земной коры изучает ряд геологических дисциплин: минералогия, кристаллография, петрография. Процессы, под влиянием которых происходит изменение земной коры во времени, изучает динамическая геология. Закономерности развития земной коры во времени и пространстве с момента ее образования изучает историческая геология и т.д.

Общая геология – рассматривает процессы, проявляющиеся на поверхности Земли и в ее коре, свойства земли, её состав, в общих чертах историю развития земной коры и геологическое летоисчисление.

Как сфера знаний геология зародилась в глубокой древности. Ещё в раннем палеолите люди умели подбирать твёрдые минералы (кремень, халцедон) и породы (яшма, кварц) для изготовления каменных орудий производства. Позже, но задолго до н.э., человек научился выплавлять металлы, использовать минеральную воду для получения солей и лечения. Издавна привлекали внимание природные процессы. В средние века, когда безраздельно господствовала церковь, прогрессивные взгляды на природные явления можно найти только в учении Востока. Абу Али Ибн Сина 1980 – 1037), Абу Рейхан аль-Пируни (973 – 1048), Мухамед Насирэддин (1201 – 1274) утверждали, что лик Земли меняется самопроизвольно во времени. Они дали описание свыше ста минералов.

В эпоху Возрождения геология в связи с её большим практическим значением быстро развивалась. Во второй половине XVIII в. в области геологии были сделаны первые научные обобщения.

Формирование как науки. Однако в качестве самостоятельной науки геология выделилась довольно поздно. Но за путь своего развития геология сумела накопить огромный теоретический и практический запас знаний. Расширение практической базы геологии, проникновение в неё методов физики, химии, математики и других наук, усиленный процесс дифференциации геологических дисциплин обусловили огромные успехи в деле познания Земли. В настоящее время объём новой информации в области геологии удваивается каждые 8 – 10 лет. Этому способствует в значительной степени непрерывное внедрение новых методов изучения геологических объектов. Это мотивировано и тем, что с каждым годом становится всё более ясна огромная роль поверхностной части – литосферы. Той части земли, где живет и трудится человек, на которую человек постоянно оказывает влияние и которая сама влияет на характер его деятельности. Эту часть литосферы целесообразно называть геологической средой, что подчёркивает её принадлежность окружающей среде, её связь с другими компонентами окружающей среды.

Геологическая среда является объектом изучения ряда геологических наук, связь между которыми постоянно возрастает. На наших глазах формируется новое направление в геологической науке – геология окружающей среды, в пределах которого геологические науки сохраняют свои особенности, хотя и имеют большую задачу, а именно рациональное использование геологической среды.

Важность задач, поставленных геологией, можно проиллюстрировать такой цифрой: к 2000 году, более 15% поверхности суши уже заняты сооружениями человека, находящимися во взаимодействии с геологической средой. Эти сооружения связаны с добычей полезных ископаемых, при различных видах строительства, в результате промышленной деятельности и сельскохозяйственного производства. Проектирование и эксплуатация всех этих сооружений осуществляется при участии широкого круга специалистов. Не только работающих в области инженерной и гидрогеологии, как это было раньше. В решении проблем геологии окружающей среды все большее участие принимают специалисты, занимающиеся геологическим картированием, стратографией, тектоникой, поиском и разведкой полезных ископаемых и так далее.

Возникновение инженерной геологии и развитие ее на первых этапах были связаны со строительством. В связи с этим в истории геологии выделяют два этапа:

Первый этап – когда строители и горные инженеры самостоятельно изучали горные породы, являющиеся основанием, средой и материалом для различных сооружений. Вряд ли можно хотя бы приблизительно указать, когда горные породы стали изучаться в связи со строительством. Началом же научных исследований и обобщения накопленного материала инженерно-геологического характера можно считать первые десятилетия XIX в. Оно было безусловно связано с развитием промышленного капитализма в Европе и в частности в России. Строительство заводов, фабрик, плотин и других сооружений требовало наиболее рациональных решений: достаточной их надежности при наименьших затратах. Достигнуть этого без изучения горных пород было невозможно. С целью обобщения накопленного опыта строительства и пользования его в сходных условиях, строителям самим пришлось разрабатывать классификации грунтов, описывать их особенности, характеризовать свойства, учитывать воздействие геологических процессов на сооружения.

Второй этап связан с привлечением геологов к изысканиям под строительство (с начала XIX в.). В это время геологи принимали участие в решении вопроса о строительстве железных дорог, каналов и других крупных сооружений.

Современное состояние и методы. На современном этапе проектирование, строительство и эксплуатация любых объектов, будь то промышленные, жилые или сельскохозяйственные объекты, невозможно без теоретической базы геологии. Разносторонность и сложность поставленных задач объясняют необходимость углубления практических и теоретических знаний в области строения земной коры, новых методов исследования.

Геологи, изучая земную кору, ее формирование и изменение во времени, опираются на основные положения физики, химии, биологии и других естественных наук. Однако их методы еще слабо внедрены в геологию. Во многих странах, в том числе и в Германии, уже проводится моделирование некоторых геологических процессов. В лабораториях ставятся отдельные опыты, относящиеся к деятельности ветра, воды, формированию соляных куполов, глыбовых и складчатых структур, к поведению горных пород в условиях высоких температур и давлений, выращиваются кристаллы ряда минералов.

Наиболее распространенным и доступным методом при изучении строения земной коры является метод полевых геологических съемок. Его суть в тщательных полевых исследованиях естественных выходов горных пород на дневную поверхность, горных выработок и скважин. Изучаются состав горных пород и характер их залегания, наличие в них ископаемых остатков организмов. Свои наблюдения геологи обобщают на основе законов диалектического материализма, и создают научные гипотезы о геологических процессах, протекающих в отдельные периоды жизни Земли, всесторонне учитывая условия, характерные для изучаемых отрезков времени.

Но геологические методы, основанные на непосредственном изучении горных пород по их образцам применимы лишь для самой верхней части земной коры, так как глубочайшие скважины мира едва достигают 8.0 км, а глубочайшая шахта – 3.7 км. В горных работах, благодаря деформации, слои могут прослеживаться до глубины 16 – 20 км.

О самых верхних слоях мантии Земли некоторое представление дают продукты извержения вулканов, очаги которых располагаются до глубин 200 км. Исследования более глубоких слоев земной коры и Земли в целом стало возможным только сначала ХХ в., когда были разработаны инструментальные, геофизические методы и, прежде всего, методы сейсмометрии, гравиметрии, магнитометрии и др., позволяющие определить некоторые константы физических свойств глубинного вещества.

Сейсмический метод позволяет по характеру преломлений, отражений и изменений скорости прохождения сейсмических волн, возникающих при землятресениях или при искусственных взрывах, изучить состав и свойства глубинных слоев Земли.

Гравиметрический метод – его суть в изучении распределения по поверхности земли силы тяжести. Величина ускорения силы тяжести изменяется в зависимости от геологического строения местности, в частности от плотности пород (метод позволяет в комбинации с др. методами открывать залежи полезных ископаемых).

Магнитометрический метод основан на изменении магнитного поля Земли в различных ее участках в зависимости от состава и строения земной коры (применяется при поиске руд железа).

Палеомагнитный метод основан на изучении явления палеомагнетизма, то есть остаточного намагничивания горных пород различного возраста. Измеряя величину остаточного магнетизма в различных работах, можно определить прежнее местоположение магнитных полюсов земли, и на основании этого воссоздать картину их возможного перемещения в течение геологической истории земли.

Магнитотеллургический метод основан на определении электропроводимости глубоких недр. Наблюдения за неправильным движением искусственных спутников Земли дают сведения о распределении различных по плотности масс Земли.

Совместное применение геофизических и геодезических методов исследования дает возможность в некоторых пределах вероятности судить о составе и строении сфер Земли. Но несмотря на крупные достижения современной геологии, она еще значительно отстает в своем развитии от развития естественных наук. Наши представления об основных закономерностях строения и развития земной коры не выходят во многом за рамки гипотез и малообоснованных схематических построений. Этот недостаток обусловлен в значительной мере тем, что на протяжении длительного времени усилия ученых были направлены на решение конкретных практических задач и меньше внимания уделялось крупным теоретическим проблемам. Соответственно не разрабатывались и философские вопросы геологии. Отсутствовали диалектически-материалистические обобщения узловых геологических проблем.

Вскрывая общую характеристику какой-либо конкретной науки, мы, прежде всего, определяем объект и предмет. В условиях бурного развития естествознания, непрерывного развития новых научных дисциплин, вопрос о строго научном определении предмета той или иной области знания приобретает особо важное значение. Причем не только теоретическое, но и практическое, т.к. от четкого однозначного понимания предмета науки во многом зависит постановка основных задач и направлений ее развития.

Для геологии эта проблема является чрезвычайно актуальной. Процессы дифференциации и интеграции, проникшие в геологию, современные методы физики, химии, математики и др. наук привели к тому, что геологи утратили четкие границы своей науки. Некоторые исследователи определяют геологию как науку о строении и развитии всей Земли, другие – только земной коры. Имеются сторонники той точки зрения, что геология уже не является ведущей наукой в изучении Земли и эта роль перешла к геофизике и геохимии. Высказывается и мнение о том, что геология лишь часть более общей науки – планетологии.