Структурная геология

Этапы становления и развития геологической картографии и структурной геологии.

Как структурная геология, так и геологическое картирование возникли и развивались на основе поисков и добычи различных полезных ископаемых. По мере выяснения тех или иных закономерных связей полезных ископаемых с горными породами, представляющими собой геологические образования, т. е. геологические структуры, возникала необходимость систематического изучения этих структур, разработки методики и техники этого изучения. Известно, что первые представления о подвижности земной коры и связанных с нею изменениях земной поверхности имелись уже у древних греков; в наиболее определенной форме они были выражены географом Страбоном (I век до н.э.). Однако эти идеи не получили развития и были надолго забыты, вплоть до эпохи Возрождения.

В 1669 г. итальянский ученый Н. Стено, датчанин по происхождению, формулирует некоторые положения, закладывающие основы тектоники. Стено указал, что слои осадочных пород первоначально образуются в горизонтальном положении; если мы их находим теперь в наклонном или изогнутом залегании, то это результат последующих нарушений. Стено отмечает далее, что если на наклонном слое залегает слой горизонтальный, то это значит, что наклон первого слоя произошел до отложения второго. Стено подчеркнул, что горы не представляют постоянной величины, иначе говоря, что рельеф земной поверхности подвержен изменениям. Причину тектонических нарушений Стено усматривал в явлениях оседания пластов, их обрушения над подземными пустотами. Исходя из этих положений, Стено нарисовал общую картину геологической истории Тосканы - провинции Италии, где он жил и работал.

Крупнейшие естествоиспытатели XVII века Р. Декарт и Г. Лейбниц впервые попытались представить нашу планету как развивающееся тело, имеющее достаточно сложную и продолжительную историю. Как полагали эти ученые, Земля первоначально была расплавленной, подобно Солнцу, но затем стала остывать и покрылась твердой корой. По мнению Декарта, под корой сохранились пустоты, заполненные воздухом и водой; отдельные участки коры проваливались в эти пустоты и покрывались выступившей из них водой, превращаясь в океаны. По мнению Лейбница, всемирный океан образовался за счет сгущения паров, первоначально окутывавших расплавленную Землю. В дальнейшем воды океана частично ушли в подземные пустоты в результате обрушения сводов последних. Зоны провала образовали моря и долины, а сохранившиеся участки остались в виде гор. Идеи Лейбница были развиты знаменитым французским натуралистом Ж. Бюффоном. Он считал, что Земля и другие планеты были отторгнуты от Солнца в результате удара кометы.

Возникновение научных представлений, методических и технических приемов, составляющих содержание структурной геологии, происходит лишь в XVIII в. В первую очередь здесь следует отметить работы М. В. Ломоносова «Слово о рождении металлов от трясения земли» (1757 г.) и «О рудных местах и жилах и прииске их» в сборнике «Первые основания металлургии или рудных тел» (1763) с добавлением в этом сборнике сведений «О слоях земных». В этих работах, по существу, были заложены основы структурной геологии и геологического картирования в нашей стране.

В 1773. г. в Петербурге было основано Высшее горное училище, в дальнейшем преобразованное в Горный институт.

Вторая половина XVIII в. является временем известных академических экспедиций, организованных по проекту М. В. Ломоносова и возглавлявшихся преимущественно либо его непосредственными учениками, либо последователями. Экспедициями была охвачена почти вся территория тогдашней Российской империи. Геологические наблюдения составляли лишь часть программы, но оказались они чрезвычайно плодотворными. В этот же период появляются в России первые геологические карты, которые вначале были литологическими.

Лишь с начала XIX в. стали создаваться геологические карты со стратиграфическим основанием, что стало возможным после открытия в 1796 г. англичанином Уильямом Смитом палеонтологического метода установления относительного возраста осадочных отложений. Обнаружив, что "каждый пласт содержит ископаемые, характерные для него", Смит пришел к выводу о том, что пласты можно отождествлять по тем ископаемым, которые он содержит. В 1799 г. Смит составил первую геологическую карту с разделением горных пород по их возрасту, что лежит в основе составления геологических карт и в настоящее время. В 1813-15 гг. Смит впервые составил геологическую карту Англии, подобную современным.

Дальнейшая разработка стратиграфического метода многим была обязана работам французских ученых Ж.  Кювье и Ал.  Броньяра. В 1807 г. они публикуют географо-минералогическое описание Парижского бассейна, сопровождаемое геологической картой, на которой было показано распространение толщ различного возраста.

После этого составление геологических карт по стратиграфическому принципу получило широкое распространение во всех странах, где проводились геологические исследования.

Большое значение в развитии структурной геологии и геологического картирования в России имела деятельность замечательного русского геолога Д. И. Соколова в первой половине прошлого столетия. Ему принадлежит одна из наиболее удачных схем сводной геохронологической таблицы, над которой работали ученые Англии, Франции и России.

В 1841 г. крупный русский геолог Г. П. Гельмерсен опубликовал свою "Генеральную карту горных формаций Европейской России". В 1845 г. более точная и более полная карта этой же территории была дана английским геологом Р. И. Мурчисоном, который для этой работы был приглашен в Россию и поставлен во главе крупной экспедиции. В итоге в 1849 г. была опубликована на русском языке двухтомная сводка геологических данных, уточненная и дополненная известным русским геологом А. Д. Озёрским.

Фундаментальная сводка "Геологическое описание Европейской России и хребта Уральского" явилась крупным событием в геологии того времени, так как представляла собой полную сводку всех геологических исследований, проведенных русскими геологами и горными инженерами, и наблюдений самого Мурчисона. Она в течение нескольких десятилетий служила основным справочным руководством при изучении геологического строения России.

Таким образом, первая половина XIX в. для ведущих государств Европы - Англии, Франции, России - явилась эпохой разработки стратиграфической шкалы и создания первых обзорных геологических карт. Исследования по региональному изучению геологического строения России в последующие четверть века также проводились в основном путем периодически организуемых экспедиций.

Развитие геологических исследований в ряде стран Европы и Америки привело к организации в 1875 г. Международного геологического конгресса, основной задачей которого было определено "содействие развитию исследований Земли как теоретических, так и практических". Первая сессия конгресса в 1878 г. в Париже занялась разрешением вопросов унификации геологической и палеонтологической терминологии и условных обозначений к картам, для чего были избраны соответствующие комиссии. На II сессии, состоявшейся в Болонье (Италия) в 1881 г., по наиболее важному вопросу - о стратиграфической номенклатуре - было принято предложение Русского Комитета (А. А. Иностранцев, А. П. Карпинский, И. В. Мушкетов). В соответствии с русскими предложениями конгресс утвердил в качестве основных стратиграфических подразделений группу, систему, отдел и ярус. По вопросу о единых обозначениях к геологическим картам, в соответствии с предложениями А. П. Карпинского, на всех геологических картах мира триасовую систему красят с тех пор фиолетовым цветом, юрскую - синим, меловую - зеленым, третичную - желтым.

В январе 1882 г. был создан Геологический комитет, основными задачами которого было руководство геолого-съемочными работами и работами по изучению месторождений полезных ископаемых России. В 1892 г. началось составление детальных геологических карт Донецкого каменноугольного бассейна в масштабе 1 : 42 000. Во время этих работ, которыми с 1898 по 1915 г. руководил известный русский геолог Л. И. Лутугин, был выявлен ряд закономерностей в формировании осадочных слоистых образований и морфологии складчатых структур. Геологические карты Донбасса масштаба 1:42 000 (атлас из 65 планшетов, изданный в 1926 г.) являются первоклассными по их выполнению и дают исключительной важности материал для анализа складчатых структур.

После создания Геологического Комитета возникли благоприятные условия для широкого развития в стране геологической картографии. За дореволюционный период только для 10% территории России были составлены и частично изданы геологические карты м-ба 1 : 420 000 и мельче. В более крупных масштабах (средне- и крупномасштабные съемки) было закартировано только 2,4% территории страны.

После Октябрьской революции положение с геологической картографией резко изменилось. Осуществляется ряд важных мероприятий по реорганизации геологической службы. В Центральном научно-исследовательском геологоразведочном институте (ЦНИГРИ, ныне ВСЕГЕИ), организованном на базе Геолкома, в 1938 г. издана инструкция по комплексной геологической съемке. Для территории всего Советского Союза с 1938 г. были начаты работы по созданию полистной геологической карты в масштабе 1 : 1 000 000.

Годы Великой Отечественной войны отразились и на советской геологической картографии, несколько задержав ее развитие. В дальнейшем особо важным для нее был 1954 г., когда был осуществлен ряд организационных и методических мероприятий. Прежде всего были строго регламентированы масштабы геологической съемки и масштабы издаваемых карт. Большое значение имели изданные инструкции по организации и проведению геологосъемочных работ в масштабе 1 : 200 000 (1955 г.) и 1 : 50 000 (1956 г.), а также инструкции по подготовке к изданию геологической карты масштаба 1 : 200 000 (1956 г.) и 1 : 50 000 (1962 г.). Этими инструкциями были унифицированы требования к геологическим картам и картам полезных ископаемых, введены единые условные знаки и правила применения буквенных и цифровых обозначений. Инструкции определяли объем и содержание объяснительных записок к геологическим картам и картам полезных ископаемых.

Создание и публикация среднемасштабной геологической основы в виде комплектов Государственной геологической карты СССР масштаба 1:200 000 (Госгеолкарта-200) были начаты в 50-х годах и интенсивно проводились в 60-70 годах. В последующем на этих территориях проведены многочисленные научно-исследовательские и геологоразведочные работы (в том числе геологосъемочные масштаба 1:50 000) и накоплена огромная новая информация о геологическом строении и различных характеристиках геологических объектов.