Какие бывают науки о земле. Науки о Земле: Учебное пособие

Министерство образования Российской Федерации Томский политехнический университет Н.В. Крепша Науки о Земле У ч е б н ое пособие Томск 2004 УДК 55 (075.8) ББК 26. 3я73 К 684 Крепша Н.В. Науки о Земле: Учебное пособие / Том. политехн. ун-т. – Томск, 2004. – 160 с. Пособие написано в соответствии с программой, утвержденной научно-методическим советом по экологическому образованию УМО технических университетов в 2001 году. В доступной форме изложены основы строения, функционирования, развития и взаимосвя- зей природных систем, методов исследования и картографирования. Пособие подготовле- но на кафедре экологии и безопасности жизнедеятельности ТПУ и предназначено для сту- дентов специальности 330 200 «Инженерная защита окружающей среды» очного и заоч- ного обучения. Печатается по постановлению Редакционно-издательского Совета Том- ского политехнического университета Рецензенты Профессор кафедры инженерной геологии и геоэкологии Томского госу- дарственного архитектурно-строительного университета, доктор геолого-минералогических наук В.Е. Ольховатенко Доцент кафедры гидрогеологии, инженерной геологии и гидрогеоэкологии Института геологии и нефтегазового дела Томского политехнического университета кандидат геолого-минералогических наук А.А. Лукин Темплан 2004 © Томский политехнический университет, 2004 2 ПРЕДИСЛОВИЕ На планете Земля, – для населения обширной, Но такой небольшой созерцающим Землю извне Игорь Северянин Экологические проблемы в последние десятилетия стали «вечными спутниками» процесса развития современной цивилизации. Острота этих проблем обусловлена массовым вовлечением природных ресурсов в сферу хозяйственной деятельности человечества. Поэтому «Науки о Земле», изу- чающие происхождение и закономерности распространения природных ре- сурсов Земли, включены Научно-методическим советом по экологическому образованию УМО технических университетов в 2001 году в учебные планы подготовки бакалавров по направлению 553 500 «Защита окружающей сре- ды» и дипломированных специалистов по специальности 330 200 «Инженер- ная защита окружающей среды» как самостоятельная учебная дисциплина. Согласно ГОСу перечень разделов, формирующих цикл «Науки о Земле», входят: почвоведение, климатология, метеорология, общая геология, гидро- геология, ландшафтоведение и картография. Необходимость написания этого учебного пособия продиктована отсутст- вием в России учебника, охватывающего все науки о Земле, т.е. отвечающего названию соответствующей учебной дисциплины в плане подготовки спе- циалистов экологов. Поэтому автор стремилась соединить в едином тексте сведения по выше перечисленным наукам. По задачам и построению предла- гаемое учебное пособие носит компилятивный характер. При написании данного учебного пособия автор ставила перед собой не- сколько задач. Во-первых, учебное пособие должно соответствовать требованиям ву- зовского государственного образовательного стандарта по учебной дисци- плине «Науки о Земле». Эти требования, как разделы дисциплины, отражены в структуре учебного пособия, основанной на концепции изложения мате- риала. Концепция сформировалась на трехлетнем опыте преподавания дан- ного курса для студентов специальности «Инженерная защита окружающей среды». Во-вторых, предлагаемый текст учебного пособия должен быть логич- ным, систематизированным, содержательным, научным, по-возможности, простым, максимально облегчающим изучение курса студентам заочникам. В учебном пособие приводятся последние данные в области наук о Земле, хотя многие циклы дисциплины имеют многовековую историю. Обозначена экологическая значимость некоторых земных процессов и явлений (выветри- вания, землетрясений и т.д.). В-третьих, одна из самых сложных задач – создание учебного пособия по данной дисциплине, наиболее обобщенно отражающее концепцию единства 3 знаний о Земле, разбитых по разным направлениям и циклам. Для этого в первой главе приведена в качестве основы концепции единства логическая модель соподчинения основных природных систем (геосфер) Земли, предло- женная А.А. Лукиным и С.С. Гудымовичем и в 1982 году и основанная на общеметодологических принципах системности и причинности. Эта модель соподчинения геосфер Земли научно обосновывает и определяет структуру данного учебного пособия и последовательность изучения основных разде- лов дисциплины. По модели наиболее «могущественной» системой является космос во всем его многообразии воздействия на Землю, что и рассматрива- ется в главах 2 и 3. Учитывая, что эндогенные (внутренние) факторы Земли являются доминирующими для внешних оболочек, а сами эндогенные и эк- зогенные процессы – следствия взаимодействия Земли с Космосом, то в структуре далее идет последовательно изучение следующих геосфер: ядро и мантия, литосфера, гидросфера и атмосфера (гл. 4–8). Автором сформулирована цель дисциплины «Науки о Земле» как целост- ное и системное изучения строения, функционирования и развития Земли, а комплексная оценка и рациональное использование ее ресурсов как важ- нейшее условие устойчивого существования человека на Земле. Четвертую задачу автор видела в том, чтобы содержание учебного посо- бия было максимально наглядным, а усвоение его студентами – простым. Для отображения и иллюстрации тех или иных природных явлений и процес- сов широко используется наглядный материал в виде таблиц и рисунков (их более 50 штук), для закрепления – а также вопросы самоконтроля обучаю- щихся и список литерных источников, которыми пользовался автор при на- писании каждой главы. Насколько эти задачи удалось автору решить – судить читателям – сту- дентам экологам. Автор рассматривает учебное пособие как первый вариант. Он признателен рецензентам данного учебного пособия профессору Ольхо- ватенко В.Е. и доценту Лукину А.А. за замечания и конструктивные предло- жения, которые способствовали его улучшению. Со своей стороны автор и издатели желают изучающим успехов в овладе- нии непростым, но очень интересным учебным курсом, название которому «Науки о Земле». Желаем, чтобы Надежда, Вера и Добро во имя будущего не покидала молодое поколение экологов и всегда вдохновляла беречь нашу единственную Землю–матушку. Н.В. Крепша 4 Глава 1 НАУКИ О ЗЕМЛЕ, ИХ ПРЕДМЕТ И ЗАДАЧИ «Науки о Земле» относят к разряду естественных наук. Вряд ли можно указать все число наук, изучающих Землю. И давно сложившиеся, и совсем молодые, появившиеся недавно науки, принято объединять под общим на- званием «Науки о Земле». В перечень обязательных дисциплин, образующих цикл «Науки о Земле» входят: общая геология, гидрогеология, почвоведение, климатология и ме- теорология, ландшафтоведение и т.д. Все они изучают геосферы (оболочки) или природные системы Земли как планеты. К геосферам Земли относятся: ядро и мантия литосфера гидросфера атмосфера биосфера. Геосферы Земли есть следствие ее развития как планеты. После образова- ния твердой оболочки Земли и ее охлаждения появилась в жидком виде вода и стала формироваться гидросфера. В атмосфере появился кислород, что да- ло толчок зарождению жизни на Земле. Сейчас можно утверждать, что вода в океанах и атмосфера – «дочери» земных недр. Именно в такой последова- тельности, отвечающей истории развития геосфер, причинно-следственных связей их возникновения и взаимодействия целесообразно изучать дисципли- ны данного цикла. Каждая из выше названных геосфер – мантия, литосфера, гидросфера, ат- мосфера – не может существовать отдельно. Согласно общеметодологиче- скому принципу системности и причинности все геосферы находятся во взаимосвязи и взаимообусловленности. Исходя из этого построена логическая цепь причинно-следственных свя- зей природных систем, геосфер Земли, предложенная А.А. Лукиным и С.С. Гудымовичем в 1982 году. На основе некоторых общенаучных принципов системности и причинности выведены критерии соподчинения геосфер ме- жду собой и с космосом в отношении «причина – следствие» при их взаимо- действии в истории развития Земли. Модель отражает все логическое множе- ство прямых (воздействие причин на следствие) и обратных (следствия на причину) причинных связей природных систем (рис. 1). В основе модели лежит соподчинение геосфер по соотношению массы и времени их образования. Согласно основному принципу причинности в этом взаимодействии большая система «управляет» меньшей. Наиболее «могуще- ственной» системой является космос во всем многообразии воздействия его 5 на Землю. Следующей в схеме-модели выступает Земля с ее грави- и магни- тосферами как единая система (рис.1). Из этой модели следует, что эндогенные (внутренние) факторы Земли яв- ляются доминирующими для внешних оболочек, а сами эндогенные процес- сы – следствиями взаимодействия Земли с космосом. Модель соподчинения геосфер Земли позволяет научно определить название и последовательность изучения основных разделов дисциплины «Науки о Земле». Соотношения геосфер и изучающих их наук о Земле отражено в табл. 1. Выделить специальную дисциплину, изучающую литосферу, пожалуй, нельзя. Все протекающие в этой твердой оболочке процессы с давних пор яв- ляются предметом внимания геологии. Термин «геология» произошел от слияния двух греческих слов: «гео» – земля и «логос» – знание, наука. Она является фундаментальной наукой о Земле, включающая в себя множество взаимосвязанных областей исследования: о веществе земной коры (геохимия, минералогия, петрография), о строении коры (геофизика, структурная геология, геотектоника), об истории развития ее (палеонтология, историческая геология, палео- ботаника). Водные покровы Земли изучает гидрология. Воздушная оболочка планеты «подвластна» метеорологии: она познает физические явления и процессы, происходящие в атмосфере. Казалось бы биосфера должна относится к веденью биологии. Но, по сло- вам В.И. Вернадского, «биосфера не есть только так называемая область жизни». Биосфера – это совокупность частей земных оболочек (лито-, гидро - и атмосферы), которая заселена живыми организмами, находится под их воз- действием и занята продуктами их жизнедеятельности. С одной стороны, - это среда жизни, с другой – результат жизнедеятельности живых организмов. Биосфера – глобальная система. Она не образует сплошного слоя с четкими границами. Она как бы «пропитывает» другие геосферы Земли, охватывая всю гидросферу, верхнюю часть литосферы (2–3 км), нижнюю часть атмо- сферы (25 км). В пределах этой зоны жизни взаимодействуют: солнечная энергия, вода, горные породы, живое вещество. Такая сложная взаимосвязь и обеспечивает устойчивость жизненных процессов в биосфере. «Жизнь пра- вит бал и в воздухе, и в воде, и на поверхности планеты, в самой тверди зем- ной» (Вернадский, 1989). Поэтому изучать ее должен целый комплекс раз- личных наук, объединяемый биологией и экологией. Таким образом, предметом изучения дисциплины «Науки о Земле» является исследование взаимосвязи геосфер как единого целого планеты Земля. Цель цикла дисциплин «Науки о Земле» – целостное и системное изу- чение строения, функционирования и развития Земли, а комплексная оценка и рациональное использование ее ресурсов как важнейшее условие устойчивого существования человека на Земле. 6 Рис. 1. Модель причинно-следственного соподчинения основных систем Земли 1 – Космос (во всем многообразии воздействия на Землю); 2 – Земля и ее глобальная энергосфера (грави- и магнитосферы); 3 – Ядро и нижняя мантия Земли; 4 – Тектоносфера Земли и ее региональные геофизические поля (гравитацион- ные, волновые, тепловые, магнитные и др.); 5 – Геоморфосфера (рельеф Земли); 6 – Гидрогеосфера (подземная гидросфера); 7 – Гидросфера; 8 – Подземная газовая оболочка; 9 – Атмосфера; 10 – Кора выветривания; 11 – Почвенная оболочка суши Земли (педосфера); 12 – Протистосфера (сфера обитания микроорганизмов); 13 – Фитосфера; 14 – Зоосфера; 15 – Ноосфера. 7 Таблица 1 Соотношение геосфер и наук о Земле Геосферы Науки и направле- Определения ния Наука о строении Земли, ее происхож- дении и развитии, основанная на изучении Геология горных пород литосферы и глобальных геофизических полей 1. Науки о динамике Земли 1. Геотектоника, вулка- (тектонические движения, магматизм, нология и геодинамика деятельность морей, рек, подземных вод, лед- ников, ветра и т.д.) 2. Историческая геоло- 2. Наука об истории развития Земли с мо- мента ее образования до настоящего времени гия Тектоносфера (стратиграфия, палеонтология, формационный (литосфера и анализ и т.д.) 3. Геофизика 3. Наука о физических полях Земли верхняя мантия) 4. Геохимия, минера- 4. Науки, изучающие состав Земли на логия, петрография разных уровнях (атомном, минеральном и по- 5. Прикладная геология родном) 5. Наука о практическом использования недр нашей планеты (инженерная геология, месторождения полезных ископаемых – угля, нефти, газа, строительных материалов и т.д.) Геоморфосфера Геоморфология Геолого-географическая наука о формах земной поверхности (рельефе) Гидрогеосфера Гидрогеология Наука о подземных водах (подземная гидро- сфера) Гидросфера Гидрология Наука о поверхностных водах Атмосфера Метеорология и клима- Наука о физических процессах и явлениях тология в атмосфере Педосфера Почвоведение Наука о происхождении, свойствах и ра- (верхняя почвен- циональном использовании почв ная оболочка суши) Биосфера Биология и экология Науки о взаимодействии биоценоза (про- дуцентов, консументов, редуцентов) и биото- па, человека и Природы. В дисциплине «Науки о Земле» существует более ста различных специа- лизаций. Одни из них тесно связаны с химией (геохимическое направление), другие – с физикой (геофизическое направление), третьи с биологией (палео- нтологическое и палеобиологическое направления), четвертое – с математи- кой и кибернетикой (компьютерное моделирование геологических процес- сов), пятые – с астрономией и астрофизикой (космическая геология) и т.д. Из прикладных наук геологии следует отметить наиболее экологическую – инженерную геологию (табл.1). Нельзя построить здания, мосты, плоти- ны, атомные станции, дороги, аэродромы и т.д., не зная геологических усло- 8 вий места строительства. Сложным является строительство в зоне вечной мерзлоты, занимающей более 60% площади России. Задачей инженерной геологии является обеспечить устойчивость и функционирование зданий и сооружений в сложных геологических условиях. В недрах Земли находятся залежи полезных ископаемых, вопросами по- иска которых занимается геология. Длительная и интенсивная добыча от- дельных видов минерального сырья привела к истощению многих месторож- дений. Актуальной является проблема взаимодействия человека с природой при производстве геологоразведочных работ и добыче полезных ископаемых. Можно выделить две наиболее важные проблемы, связанные с рациональным отношением к минеральным ресурсам и соблюдением экологической безо- пасности: 1) разработка эффективных и экологически чистых способов извлечения ценных компонентов из земных недр таким образом, чтобы экологиче- ские нарушения оказались наименьшими; 2) использование обедненных руд и облагораживание экологической об- становки на рудниках, шахтах, горных карьерах. Правильное решение прикладных геологических и экологических задач требует глубокого знания общих закономерностей строения и развития от- дельных геосфер. Знание происхождения и эволюции Земли, ее строения и состава во взаимодействии с внешними оболочками – водной (гидросферой) и воздушной (атмосферой), а также с внутренними оболочками – земным ядром и мантией – составляет необходимое звено экологического мировоз- зрения. Оно позволяет понять, как в истории Земли осуществлялся переход от неживого к живому, от неорганического к органическому, как эволюцио- нируют живые системы и т.д. В чем состоит уникальность планеты Земля? Земля – это чудо Вселенной. «Своеобразным, единственным в своем роде, отличным и неповторимым в других небесных телах представляется нам лик Земли» (Вернадский, 1989). Эта уникальная планета, вращающаяся вокруг Солнца и своей оси, окутанная собственной голубой атмосферой, где кислорода содержится 21%. Избыток его угрожал бы нашему существованию; азот (78%) служит для разряжения атмосферы. Только на Земле есть жизнь. Она поддерживается солнечно- земным взаимодействием с оптимальным соотношением света, воздуха, теп- ла, воды, пищи. Земля находится для жизни на «правильном» расстоянии от Солнца (145– 152 млн км), чтобы не было ни слишком холодно, ни слишком жарко и могла существовать вода. Периоды вращения вокруг своей оси (24 часа, 1 сутки) и вокруг солнца (365.25 суток) определили главные биологические ритмы всех живых орга- низмов. 9 Земле надо было возникнуть таким образом, чтобы достаточный запас радиоактивных элементов служил «горючим» для поддержания работы ги- гантской тепловой машины, которой и является наша планета. Земля имеет также наиболее подходящий радиус (диаметр 12756 км), та- кой, который позволяет веществу мантии медленно перемешиваться, а внеш- ней части ядра – сохраняться жидким. Это создает над землей защитное маг- нитное поле. Другую защиту для биосферы создает озоновый слой, не про- пуская к Земле губительное для всего живого ультрафиолетовое излучение. Сочетания подобных условий нет больше ни на одной планете земной группы. Появление разумных существ на планете является вершиной эволю- ции жизни. Вот насколько мудра природа в создании уникальности планеты. Земля, как природный объект настолько сложна, что применять для ее изучения обычные методы исследования, например, эксперименты, как в технических науках, почти невозможно. Специфической особенностью гео- логических объектов являются их исключительно большие масштабы и дли- тельности (десятки и сотни млн лет) протекающих в них процессов. Поэтому в геологических исследованиях широко применяется принцип актуализма: наблюдение над современными процессами позволяет судить о ходе тех же процессов в далеком геологическом прошлом. Основной традиционный метод геологических исследований заключается в маршрутном изучении естественных выходов горных пород (обнажений) на поверхность. Изучение начинается с описания состава горных пород, ус- ловий залегания и т.д. Для более точного определения состава пород отби- рают соответствующие образцы (пробы), которые затем тщательно изучают в лабораторных условиях различными физико-химическими методами. Кроме маршрутного описания и картирования геологами используются материалы аэрофотосъемок, космических съемок, бурения скважин и мно- гое другое. Специалисты по инженерной защите окружающей среды должны хоро- шо знать и изучать Землю, на которой живет и творит человек. И только изучив внутреннее строение планеты, историю ее формирования, химиче- ский состав, развитие геосфер, главных природных систем Земли, структуру и эволюцию земной коры и еще много других вопросов, человек сможет приблизиться к пониманию причин, сделавших нашу маленькую планету Земля столь уникальной для нашего проживания. Земля живет своей «беспокойной жизнью», предначертанной ей закона- ми природы и Вселенной. Интерес к Земле как единому целому в настоящее время неизмеримо возрос. Будущим специалистам экологам при изучении данной дисциплины необходимо осознать главное – засоряя свой Дом, Зем- лю, мы вредим не столько природе (Природа Земли и без нас «проживет» еще сотни миллионов лет), а, прежде всего и только себе – ведь человек без созданного Землей «качества» Природы действительно обречен на вымира- ние. 10

В последнее время я стал слышать множество слов, начинающихся с приставки «-гео» . Как оказалось, эту приставку имеют большинство современных наук, исследующих наш мир. Решив всё-таки узнать, сколько их, я заглянул в домашнюю энциклопедию. И этих наук оказалось действительно много: лично я насчитал более двадцати штук! О некоторых из них я сейчас расскажу.

Какие же науки изучают Землю

На сегодняшний день множество наук занимаются изучением нашей планеты, её космических областей . И одной из ведущих является геология . Она, в основном, занимается описанием поверхностных слоёв земной коры, изучением их состава, внутренней структурой и происхождением .

Геологическая наука объединяет внутри себя множество дисциплин, которые просто не способны существовать отдельно друг от друга:

геохимия . Занимается исследованием химическим элементов в самых разных частях литосферы;
минералогия . Имеет связь с физикой, изучает происхождение, состав и внутреннюю кристаллическую структуру минералов;
тектоника . Ищет связи между движениями твёрдых слоёв Земли.
геоморфология . Изучает рельеф, его формы и разнообразие. Особенно интересуется процессами, влияющими на него.

Также стоит назвать вулканологию , палеонтологию и многие другие науки, изучающие глубины нашей планеты.

Помимо этого, существует ещё множество разделов геологии, молодых и старых.

Другие науки изучающие Землю

Как уже говорилось выше, нашу планету изучает масса отдельных наук и их отраслей. Сейчас хотелось бы перечислить некоторые наиболее интересные науки, которые не являются отраслями геологии:

география . Одно её название вызывает у нас воспоминания о школьных уроках;
геодезия . Рассчитывает законы, по которым движется наша планета;
геммология . Наука, специализирующаяся на исследовании самоцветов;
гидрология . Изучает естественные воды и их связь с другими оболочками Земли;
метеорология . Проще говоря, наука о погоде.

Сравнительно молодой является геоинформатика , она создаёт информационные программы, которые облегчают современные геологические исследования. Она сильно помогает, например, работе геостатистики .

Плюс многие другие самостоятельные науки о нашей планете. Стоит ещё раз отметить, что они все, так или иначе, связаны друг с другом и делятся между собой данными, помогая взаимной работе.

Геология - это , которая изучает , ее вещественный состав, структуру коры, процессы и историю. Геология объединяет большое количество наук, включая: минералогию, геологию полезных ископаемых, геофизику, геохимию, петрографию, геодинамику, палеонтологию, вулканологию, тектонику, стратиграфию и многое другое. Эта наука также включает изучение организмов, населявших нашу планету. Важной частью геологии является исследование того, как с течением времени изменялись структура, процессы, организмы и элементы Земли. Люди, изучающие геологию называются геологами.

Что делают геологи?

Геологи работают, чтобы лучше понять историю нашей планеты. Чем лучше мы знаем историю Земли, тем более точно сможем определить, как события и процессы из прошлого способны повлиять на будущее. Вот некоторые примеры:

Геологи изучают земные процессы, такие как оползни, землетрясения, наводнения, извержения вулканов и т.п., которые могут быть опасны для людей.
Геологи изучают Земли, многие из которых используются человечеством ежедневно.
Геологи изучают историю Земли. Сегодня нас беспокоит и многие геологи работают над тем, чтобы узнать о прошлых климатических условиях Земли и о том, как они менялись со временем. Эта историческая информация позволяет понять, как меняется наш нынешний климат и каковы могут быть последствия для человечества от этих изменений.

Что изучает геология?

Основным объектом изучения геологии является земная кора, а также геологические процессы и история Земли:

Минералы

Минерал представляет собой природное химическое соединение, обычно кристаллическое и абиогенное (неорганическое) по происхождению. Минерал имеет один конкретный химический состав, тогда как камень может представлять собой совокупность различных минералов или минералоидов. Наука о минералах называется минералогией.

Существует более 5300 известных видов минералов. Силикатные минералы составляют более 90% земной коры. Кремний и кислород образовывают примерно 75% земной коры, что напрямую связано с преобладанием силикатных минералов.

Минералы отличаются химическими и физическими свойствами. Различия в химическом составе и кристаллической структуре позволяют распознавать виды, которые определялись геологической средой минерала при их формировании. Колебания в температуре, давлении или объемном составе горной массы вызывают изменения минералов.

Минералы можно описать по различным физическим свойствам, которые связаны с их химической структурой и составом. Общие отличительные признаки включают кристаллическую структуру, твердость, блеск, цвет, полосы, прочность, расщепление, переломы, вес, магнетизм, вкус, запах, радиоактивность, реакция на кислоту и т.д.

Минералы исключительной красоты и долговечности называются драгоценными камнями.

Горные породы

Горные породы представляют собой твердые смеси по меньшей мере одного минерала. В то время как минералы имеют кристаллы и химические формулы, породы характеризуются текстурой и минеральным составом. Исходя из этого, горные породы делятся на три группы: магматические горные породы (формируются при постепенном охлаждении магмы), метаморфические горные породы (образование происходит при изменении магматических и осадочных пород) и осадочные горные породы (образовываются при низких температурах и давлении, когда преобразовываются морские и континентальные осадки). Эти три основных типа пород участвуют в процессе, называемом круговоротом горных пород, который описывает трудоемкие переходы, как на поверхности, так и под землей, от одного типа породы к другому на протяжении длительных периодов геологического времени.

Горные породы являются экономически важными полезными ископаемыми. Уголь - это камень, который служит источником энергии. Другие типы пород используются в строительстве, включая камень, щебень и т.д. Третьи необходимы для изготовления инструментов, от каменных ножей наших предков до мела, используемого сегодня художниками.

Окаменелости

Окаменелости являются признаками живых существ, которые существовали очень давно. Они могут представлять отпечатки тел или даже продуктов жизнедеятельности организмов. Ископаемые также включают следы, норы, гнезда и другие косвенные признаки. Окаменелости являются ярким свидетельствованием ранней жизни на Земле. Геологи составили отчет о древней жизни, простирающейся на сотни миллионов лет.

Имеют практическое значение, потому что они изменяются на протяжении всего геологического времени. Совокупность окаменелостей служит для идентификации горных пород. Геологическая шкала времени основана почти исключительно на ископаемых останках и дополнена другими методами датирования. С ее помощью мы можем уверенно сравнивать осадочные породы со всего мира. Ископаемые окаменелости также являются ценными музейными экспонатами и предметами коллекционирования.

Формы рельефа, геологические структуры и карты

Формы во всем их разнообразии являются следствием круговорота горных пород. Они были сформированы эрозией и другими процессами. Формы рельефа дают информацию о том, как образовывалась и изменялась земная кора в геологическом прошлом, например, в ледниковом периоде.

Структура является важной частью изучения обнажения горных пород. Большинство частей земной коры деформированы, согнуты и искажены в некоторой степени. Геологические признаки этого - сочленения, разломы, текстуры пород и несоответствия помогают в оценке геологических структур, а также измерении склонов и ориентаций горных пород. Геологическая структура в недрах важна для водоснабжения.

Геологические карты представляют собой эффективную базу данных геологической информации о породах, рельефах и структуре.

Геологические процессы и угрозы

Геологические процессы приводят к круговороту горных пород, созданию структур и форм рельефа, а также окаменелостей. Они включают эрозию, осаждение, окаменелость, разломы, поднятие, метаморфизм и вулканизм.

Геологические опасные явления - мощные выражения геологических процессов. Оползни, извержения вулканов, землетрясения, цунами, изменение климата, наводнения и космические воздействия являются основными примерами угроз. Понимание основных геологических процессов может помочь человечеству уменьшить ущерб от геологических катастроф.

Тектоника и история Земли

Движение плит в Сан-Андреас

Тектоника - геологическая деятельность в самом крупном масштабе. Поскольку геологи отображали горные породы и изучали геологические особенности, и процессы, они начали поднимать и отвечать на вопросы о тектонике - жизненном цикле горных хребтов и вулканических цепей, движении континентов, о росте и снижении уровня , и о том, какие процессы происходят в ядре и . Тектоника плит объясняет как движутся литосферные плиты и позволила изучать нашу планету как единую структуру.

Геологическая история Земли - это история, которую рассказывают минералы, скалы, окаменелости, рельеф и тектоника. Исследования окаменелостей в сочетании с различными методами дают последовательную эволюционную историю жизни на Земле. (возраст окаменелостей) последних 542 миллионов лет хорошо отображен как время изобилия и и акцентирован . Предыдущие четыре миллиарда лет, были временем огромных изменений в атмосфере, океанах и континентах.

Роль геологии

Существует много причин, по которым геология важна для жизни и цивилизации. Подумайте о землетрясениях, оползнях, наводнениях, засухе, вулканической активности, океанских течениях, типах почвы, минералах (золото, серебро, уран) и т.д. - геологи изучают все эти понятия. Таким образом, изучение геологии играет важную роль в современной жизни и цивилизации.

Геология определяется как «научное исследование происхождения, истории и структуры Земли». Почти все, что мы используем в нашей жизни, имеет какое-то отношение к Земле. Дома, улицы, компьютеры, игрушки, инструменты и т.д. сделаны из природных ресурсов. Хотя Солнце является конечным источником энергии Земли, мы нуждаемся в дополнительной энергии, которая вырабатывается при сжигании природного газа, древесины и т.д. Геологическая наука имеет первостепенное значение для определения местоположения этих источников энергии Земли, а также объясняет как более эффективно извлечь их из недр планеты, с минимальными экономическими затратами и с наименьшим воздействием на окружающую среду. являются чрезвычайно важными для человечества, однако во многих частях мира существует недостаток пресной воды. Изучение геологии помогает находить водные источники, чтобы уменьшить влияние нехватки воды на людей.

Последствия катастрофического землетрясения в Сан-Франциско, США, в 1906 году

Изучение геологии также охватывает процессы Земли, которые могут повлиять на цивилизацию. Землетрясение способно уничтожить тысячи жизней за несколько минут. Кроме того, цунами, наводнения, оползни, засухи и вулканическая деятельность способны оказать огромное влияние на цивилизацию. Геологи изучают эти процессы, и в случае необходимости рекомендуют проводить определенные мероприятия по минимизации ущерба, если возникают такие события. Например, изучая закономерности наводнения рек, геологи могут рекомендовать избегать определенных областей при строительстве новых городов, чтобы предотвратить потенциальный ущерб. Сейсмология - раздел геологии - хотя и очень сложная область изучения, может помочь сохранить многие жизни, оценив, где есть наибольшая вероятность землетрясения (как правило, в линиях геологических разломов), и рекомендовать тип технологий, которые будут использоваться при строительстве зданий в этих уязвимых районах.

Многие предприятия для своей деятельности полагаются на информацию, полученную от геологов. Золото, алмазы, серебро, нефть, железо, алюминий и уголь являются природными ресурсами, которые широко используются в промышленности. Геологи и наука геология помогают в поиске этих и других ресурсов. Даже простой строительный материал, такой как песок, необходимо найти и добыть, а затем уже использовать при строительстве домов, предприятий, школ и т.д.

На самом деле геология еще не имеет широкого признания в современном мире, как, к примеру, генетика, химия и медицина. Тем не менее все жители нашей планеты зависят от природных ресурсов, найденных благодаря геологам и науке геологии. Таким образом, геология чрезвычайно важна и требует дальнейшего развития, и популяризации в обществе.

Данные науки и методы наук о Земле — совокупность принципов, подходов и методов, используемых науками о Земле для ее изучения и познания. Ниже представленные науки наиболее глубоко подходят к изучению Земли и методов ее познания.

Биология — одна из естественных наук о жизни и совокупность научных дисциплин, изучающих живое. Биология изучает все аспекты жизни, в частности, структуру, функционирование, рост, происхождение, эволюцию и распределение живых организмов на Земле. Биология рассматривает общие и частные закономерности, присущие жизни во всех ее проявлениях и свойствах: обмен веществ, размножение, наследственность, изменчивость, приспособляемость, рост, развитие, раздражимость, подвижность и т.д.

География — система физико-географических, экономико-географических и социально-географических дисциплин, изучающих географическую оболочку Земли, природно-территориальные, территориально-производственные и социально-территориальны комплексы, их взаимосвязь и составляющие их компоненты.

География — единый комплекс наук, изучающих географическую оболочку Земли и акцентирующихся на выявлении пространственно-временных закономерностей. Основными объектами изучения географических наук являются геосферы (биосфера, атмосфера, литосфера, гидросфера и почвенный покров) и геосистемы (ландшафты, природные зоны, биогеоценозы…)
География — свод знаний о пространственно-временных особенностях какой-либо территории, объекта, явления или процесса (география материков и океанов, география России, география тундры, география распространения птичьего гриппа, география карстовых процессов N-ской области)

Геодезия — система наук об определении формы и размеров Земли и об измерениях на земной поверхности для отображения ее на планах и картах, исследующая гравитационное поле Земли, а так же, геодезия — это отрасль производства, связанная с измерениями на местности.
Геология — комплекс наук о составе, строении, истории развития земной коры и размещении в ней полезных ископаемых. Геология включает: стратиграфию, тектонику, региональную геологию, вулканологию, минералогию, петрографию, литологию, геохимию.
Геофизика — комплекс наук о Земле, изучающих внутреннее строение, физические свойства и процессы, происходящие в ее геосферах. Соответственно в составе геофизики выделяют физику твердой Земли, физику атмосферы, гидрофизику. Геофизика в широком смысле изучает физику твердой Земли.
Геохимия — наука о химическом составе Земли и планет, законах распределения элементов и изотопов, законы их поведения, сочетания и миграции в природных процессах, процессах формирования горных пород, почв и природных вод.
Почвоведение — наука о почве. Почвоведение изучает происхождение, развитие, строение, состав, свойства, географическое распространение и рациональное использование почв. Она входит в состав естествознания.
Картография — наука, включающая теорию, методику и технические приемы создания и использования географических карт, глобусов, карт Луны, планет, звездного неба и т.д. Объектами картографии являются Земля, небесные тела, звёздное небо и Вселенная. Наиболее популярными плодами картографии являются образно-знаковые модели пространства в виде: плоских карт, рельефных и объёмных карт, 3D карт, голографических карт, глобусов и панорамных карт. Они могут быть представлены на твёрдых, плоских или объёмных материалах или в виде изображения на экране.
Экология — наука о составе, структуре, свойствах, функциональных особенностях и эволюции систем различного уровня, популяционных экосистем и биосферы. Наука об отношениях живых организмов и их сообществ между собой и с окружающей средой.

Первое, что приходит на ум, когда речь заходит про науку о Земле - это география. Действительно, она является древнейшей наукой, изучающей нашу планету в широком смысле этого слова, включая жизнь ее главного обитателя - человека. Но современная наука о Земле имеет массу разветвлений и спецификаций, таких как геология, геодезия, океанография, сейсмология, вулканология и так далее. Список не маленький, и этому нужно посвятить отдельную статью. Но основой всех этих наук является география.

Истоки

Мать современных наук о Земле, география, изучает моря и океаны, материки и острова, климат, природные ископаемые, животный мир, птиц, населяющих нашу планету, и живущего на ней человека - где и в какой численности он расселяется, какие национальности существуют, как складывается экономическая жизнь его социума. Поэтому когда стоит вопрос: «Как называется наука о Земле?», смело можно говорить - география. Все остальные дисциплины в этой области произошли от нее.

Цели и средства

Важнейшей задачей этой науки является выяснение пригодности различных участков нашей планеты для проживания человека. Главным помощником географа являются карты. Глядя на них, можно увидеть участки разных цветов, обозначающих моря, океаны, реки, горы, ледники, пустыни, глубины почв, растительность, плотность населения и многие другие географические величины и понятия.

Землеописание - вот как называется наука о Земле в переводе с древнегреческого.

Те места на карте, которые окрашены в голубой, белый, бежевый и коричневый цвет указывают на малозаселенные районы. Селится человек предпочитает в тех местах, которые окрашены на карте в зеленый и желтый цвет. Безусловно, ведь эти места на карте обозначают земельные угодья, приспособленные для ведения сельского хозяйства (леса, равнины), а значит, для жизнеобеспечения населения.

Варианты

Несмотря на то, что география лежит в основе, часто на вопрос: «Как называется наука о Земле?», дают ответ: «Геология». Почему? Само слово произошло от «гео», что означает земля и «логос» - знание (слово, учение). А, география - это «гео» (земля) и «графос» (письмо).

Значит, география описывает Землю, а геология - изучает ее.

Все дисциплины, изучающие Землю, относятся к естественным наукам. Их число велико. Есть совсем молодые, а есть и древние. Все они изучают оболочки земной поверхности, природные системы и объединены в категорию наук о Земле.

Немного истории

Расцвет классического землеведения - это эпоха XV-XVII вв., которая получила название Великой в сфере географических открытий. После последовал период освоения новых и малоизученных территорий развитыми державами. В те времена все знатные монархи и богатые купцы отлично знали, как называется наука о Земле, которая имела очень важное значение для развития государств и обогащения. Безусловно - это география. Они лично советовались с учеными-географами по поводу планов будущих экспедиций, щедро финансируя их путешествия и рассчитывая окупить все расходы с лихвой.

За короткий исторический период главная наука о Земле и человеке, сделала столько открытий, что на карте мира появились большие части океанических пространств и земель, где обитает человек.

В те времена география была представлена, как свод разнообразнейших сведений о нашей планете. Она указывала местоположения объектов, отвечала на вопросы «что это?». Но даже тогда, в VIII веке, белыми пятнами на всех картах оставались Антарктида и Арктика, а также Австралия и многие внутренние материковые районы.

Постепенно европейцами были открыты и заселены Северная, Южная Америка, стали известны внутренние районы Азии, Африки, Австралии и другие районы мира.

В результате были заложены важнейшие предпосылки для нового этапа в развитии материальной культуры человеческого общества. При этом весьма значительную роль играла географическая наука — главная наука о Земле того времени.

Сегодня можно поступить на учебу в институт наук о Земле и получить профессию географа. Стратегическая цель этого заведения - развитие фундаментальных и прикладных наук в области географии, а также повышение уровня квалификации готовых специалистов. Вся работа института направлена на содействие развитию экономики, научно-образовательной и культурной среды государства, участие в решении задач по сохранению и преумножению природных ресурсов, их рационального использования, мониторинга, сохранения уникальных ландшафтов, качества окружающей среды, выполнения инженерных изысканий.