ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 17.10.2024
Просмотров: 111
Скачиваний: 0
160
радиоактивного распада, которыми занимается радиогеология, техно генные процессы, вызванные деятельностью человека, его воздей ствием на природу. К последним относятся проседание поверхности Земли и образование карста над подземными горными выработками, изменение размеров и положения залежей флюидов (нефти, газа, при родных вод) под воздействием разработки месторождений, различные изменения в геологической деятельности рек и озер в связи с гидро техническими сооружениями и т. д.
Геологический процесс может быть однородным, если все входя щие в него элементарные процессы имеют одну и ту же природу, и неоднородным, если природа этих элементарных процессов различна. Среди геологических процессов могут быть выделены различные их виды по геологическим результатам. Таковы, например, процессы выветривания (механической, физической, химической, биохимиче ской природы), процессы денудации, заключающиеся в разрушении земной поверхности за счет различных факторов (речного размыва — эрозия, выпахивания ледниками — экзарация, разрушения наступа ющим на сушу морем — абразия и др.), процессы переноса и отложе ния осадков, процессы диагенеза, метаморфизма, образования кри сталлических горных пород, вулканизма, сейсмичности, тектогенеза и т. д.
Ю. Ф. Левинсон-Лессинг [100] делил по этому признаку все геологические процессы на: 1) вулканические (в широком смысле, включая глубинный вулканизм, т. е. плутонизм), 2) денудационные и
3)дислокационные.
Геологические процессы принято делить по генетическому при
знаку на: 1) экзогенные, происходящие за счет солнечной энергии на поверхности Земли, и 2) эндогенные, вызываемые внутриземными источниками энергии.
Применение понятия |
«динамические |
системы» в геологии и, |
в частности, в тектонике ограничивается |
современными геологиче |
|
скими (тектоническими) |
процессами, т. |
е. процессами, которые |
можно непосредственно наблюдать и измерять или же моделировать по экспериментальным и теоретическим данным. Представления же о процессах прошлого, не наблюдаемых непосредственно, а рекон струируемых по наблюдениям в статических геологических системах с использованием метода актуализма, выходят за рамки динамических систем. Это связано, в частности, с тем, что методика изучения геоло гических процессов прошлого и современных геологических процес сов существенно различна. Можно назвать по крайней мере три ме тода исследования современных геологических процессов: 1) метод наблюдений, 2) экспериментальный (экспериментальная геология, экспериментальная тектоника) и 3) теоретический и, соответственно, три типа моделей процессов, которые обозначим Дн, Дэ и Дт.
В первом случае геологические процессы изучаются методом непосредственных наблюдений и измерений в моменты времени, фиксируемые посредством часов. Под часами понимается любой при родный периодический процесс (от качания маятника до обращения
------------------------------------------------------------------------------------------- - 161
небесных светил), который может быть положен в основу системы отсчета времени. Поэтому мы будем считать непосредственными не только те наблюдения и измерения, которые сделаны одним лицом, но и те, которые сделаны многими лицами, в частности жившими
вразных районах в разное время, но пользовавшимися единой систе мой отсчета времени, например летоисчислением.
Во втором случае геологический процесс моделируется в лабора торных условиях. По модели (Дэ) процесса (или системы процессов) можно судить об его элементах, которые недоступны для наблюдения
вприродных условиях (например, глубинные процессы). Таким обра зом, экспериментальный метод позволяет создавать более расширен ные модели современйых геологических процессов, чем модели, кото рые могут быть построены на основе непосредственных наблюдений (Дн). В частности, экспериментальные модели (Дэ) позволяют судить
овозможных причинно-следственных связях между природными гео логическими процессами или состояниями. Гипотезы о таких связях позволяют проектировать исследовательские работы, направленные к обнаружению этих связей в природе.
Втретьем случае осуществляется теоретическое исследование геологических процессов на основании законов и методов механики, физики и химии. При этом обычно решается вопрос, что может и что не может иметь место с позиций этих законов в геологическом про цессе. Теоретические исследования наряду с экспериментальными, дополняя непосредственные наблюдения, позволяют создавать рас
ширенные модели процессов, подлежащие практической проверке в условиях реального (природного) современного геологического про цесса.
Поясним соотношения теоретических исследований с наблюдением и экспериментом. Так, Ф. Тернер и Д. Ферхуген, рассматривая во прос о фазовых превращениях в горных породах, пишут: «Лаборатор ные эксперименты не в состоянии, по-видимому, дать ясной и полной картины того, что происходит в земной коре. Несмотря на огромное количество экспериментальных работ по синтезу гидротермальных минералов, способ их образования до сих пор не ясен. Мы должны, следовательно, пользоваться более мощными средствами и общими основными законами; естественно, что мы в первую очередь обра щаемся к термодинамике — науке, показывающей, что возможно и что невозможно, а также определяющей пути развития процесса. Существуют общие законы, управляющие всеми превращениями; нет никакого сомнения, что им должны подчиняться даже массивные горные породы» [155, стр. 14].
По Б. Гутенбергу [63, стр. 17], «большинство сведений о свой ствах и процессах, происходящих в Земле глубже самой верхней части земной коры, мы получаем, применяя теоретические выводы к явле ниям, наблюдаемым на земной прверхности». В качестве примера он приводит использование наблюдаемых времен пробега упругих волн внутри Земли для вычисления скорости этих волн на различных глу бинах, а также изучение жесткости внутренних частей Земли по
ИЮ. А. Косыгин
162
наблюдениям над твердыми приливами. Однако построение моделей глубинных процессов часто может включать экстраполяцию теорети ческих положений «за пределы той области, в которой они справед ливы» [63, стр. 181.
Исследования современных глубинных процессов, несмотря на недостаточность непосредственных наблюдений и слишком отдален ных экстраполяций экспериментальных и теоретических данных, тем не менее коренным образом отличаются от исследования процессов геологического ■ прошлого. В первом случае в принципе возможна постановка дополнительных исследований, направленных к проверке соответствия построенной модели процесса с его оригиналом; во вто ром случае это вообще невозможно, так как ретроспективная система не имеет оригинала.
Имея в виду три основных метода исследования геологических процессов и трех типов моделей (Дн, Дэ и Дт), укажем на часто при меняемые комбинированные методы, представляющие различные их сочетания, и соответствующие модели (Днэ, Днт, Дэт, Днэт). Кроме того, возможно суждение о процессах, по парагенезам. Последние относятся к связанному с одним из членов некоторого парагенеза геологическому процессу, который не наблюдался и не исследовался ни экспериментально, ни теоретически, а представление о нем основы вается на аналогии с входящим в данный парагенез другим членом, для которого соответствующий процесс (формирования, изменения
ит. д.) так или иначе изучен. Такое суждение о геологическом про цессе, нередко встречающееся в специальной литературе, представ ляет собой умозаключение по условной аналогии.
Сравнение иерархии статических систем с соответствующей ей иерархией геологических процессов показывает, что модели стати ческих систем высших рангов могут быть построены по непосредствен ным наблюдениям и измерениям (с применением пространственной интерполяции и экстраполяции этих данных), а модели процессов соответствующих рангов не могут быть построены на аналогичной основе; для таких процессов на основании непосредственных наблю дений могут быть построены модели лишь некоторых их компонентов. Сами же процессы в целом могут быть представлены лишь в виде рет роспективных реконструкций и, следовательно, изучение их выходит за рамки динамических систем в том понимании, которое здесь было дано, и требует иной методики.
Представим себе иерархию статических систем, включающую шесть рангов, и соответствующую ей иерархию геологических про цессов. к шестому (низшему) рангу отнесем кристаллы (минералы)
исоответственно процессы образования, изменения и разрушения минералов, к пятому — горные породы и процессы образования, изменения и разрушения горных пород, к четвертому — слоистые толщи и геологические формации и процессы их формирования и изменения, к третьему — ассоциации формаций (структурные эле менты осадочной оболочки, такие, как геосинклинали, геосинкли нальные области, платформы и т. д.) и соответствующие процессы,
163
ко второму — осадочную оболочку (в петрографической специализа ции статического пространства) и земную кору (в физической специа лизации) и процессы формирования и преобразования осадочной обо лочки и земной коры, к первому — Землю в целом и процесс ее разви тия.
Шестой ранг принадлежит первому главному уровню органи зации вещества, пятый ранг — как первому, так и второму уровням, остальные ранги — второму уровню. В зависимости от уровня орга низации вещества находится не только структура статических систем, но и физическая природа процессов, их сложность, заключающаяся, в частности, в том, что процесс высшего ранга включает процессы всех низших рангов,' и их длительность, возрастающая от низших рангов к высшим. C длительностью процессов связаны границы той их области, которая подлежит компетенции динамической геологии и тектоники. Так, процессы шестого ранга могут непосредственно наблюдаться в природных и экспериментальных условиях и изучение их входит полностью в сферу динамических систем в области кристал лографии и минералогии. Процессы пятого ранга принадлежат этой сфере лишь в основном. При изучении процессов четвертого ранга использование динамических систем возможно лишь в отдельных случаях (застывание последовательных лавовых потоков, накопле ние толщ эоловых песков, аллювиальных отложений, в меньшей сте пени — морских осадков). При изучении процессов высших рангов непосредственно могут наблюдаться лишь некоторые их компоненты (элементы) — отдельные частные быстротекущие процессы. Одни процессы, например процессы образования минералов, являются «сквозными» в том смысле, что они входят в сложные процессы всех более высоких рангов, другие же процессы, например движений земной коры, являются компонентом процессов только трех высших рангов.
Исследование динамических систем имеет по крайней мере три практических аспекта. Первый аспект относится к изучению среды обитания человека. Изучение геологических процессов может быть направлено к предсказаниям и предупреждениям стихийных бед ствий, связанных с движением земных масс (землетрясения, цуны, селевые потоки, оползни, извержения вулканов и т. д.). Оно может быть также направлено к изучению условий строительства в связи
сдвижениями земной коры. Второй аспект связан с природными ре сурсами. Направлен на изучение движений и температур подземных вод в интересах использования подземного тепла, а также динамики залежей флюидов (нефть, газ, минеральные воды) в интересах рацио нализации их разработки, а именно, определения мест заложения скважин, полноты извлечения из недр и т.. д.). Третий аспект связан
сретроспективными конструктами, основанными на исследовании динамических систем и используемыми для построения прогнозных моделей и в конечном счете для определения направления поисков полезных ископаемых.
Выделяются две группы процессов, соответствующих главным уровням организации вещества. Процессы первой группы (в основном
11*