Файл: Косыгин, Ю. А. Основы тектоники.pdf

18

могут иметь иерархическое строение; изучив структуру данной си­ стемы, можно перейти к изучению ее элементов, рассматриваемых в качестве систем второго ранга, а затем переходить таким путем к системам третьего ранга и т. д. Таким образом, вводится понятие об иерархии и рангах систем (или элементов), широко используемое

встратиграфии.

Вприроде в качестве системы мы можем выделить, например,

множество космических тел, связанных пространственными от­ ношениями и гравитационными связями. В качестве системы можно представить множество физических тел и явлений, связи которых определяются физическими законами. К иной системе будут относиться химические соединения и реакции. Эта система требует своей методики исследований, отличной от физической.

Геология настолько сложна и многопланова, что'сведение ее к еди­ ной системе с едиными принципами и методикой исследования не представляется возможным. При исследовании Земли могут выде­ ляться и рассматриваться разнообразные системы, слагающиеся из различных по существу (тела, события и т. д.) элементов и обладаю­ щих структурами, определяемыми различными отношениями и свя­ зями.

C выделенными выше тремя направлениями и группами задач геологических исследований можно сопоставить три типа систем — статический, динамический и ретроспективный, разных по ха­ рактеру связей элементов, принципам и методам исследований. При этом имеется в виду, что важной особенностью ретроспективных систем является отсутствие у них оригиналов. По этому признаку можно различить два класса систем: 1) системы, имеющие оригинал, и 2) системы, не имеющие оригинала. К первому классу принадле­ жат статические и динамические, ко второму — ретроспективные системы.

Статические, динамические

иретроспективные системы

Вкачестве статических систем рассматриваются сложные объекты, состоящие из геологических тел. Объекты эти выделяются в соответствии с принципом специализации, т. е. по определенным наборам признаков. Например, совокупность слоев, выделяемых по

биостратиграфическим признакам (кембрийская, ордовикская, силу­ рийская стратиграфические системы и т. д.), совокупность слоев, вы­ деляемых по физическим свойствам (земная кора, мантия, ядро, слой высокого сопротивления), совокупность тел, выделяемых по петро­ графическим или литологическим свойствам (слой песчаника, глини­ стая толща, гранитный массив, соляной шток), должны рассматри­ ваться как различные системы одного типа. В статических системах время является фиксированным, иными словами, рассматриваются только пространственные отношения между элементами. При пере-

----------------- --------------------------------------------------------------------------- I9

ходе от статической системы одной специализации к статической си­ стеме другой специализации следует проводить корреляцию призна­ ков, что позволяет интерпретировать одну статическую систему на языке другой статической системы.

В качестве динамических систем могут рассматри­ ваться планета Земля в целом с ее современными движениями и со­ временными процессами, земная поверхность и ее современные дви­ жения, земная кора и ее сейсмические колебания, один из сейсми­ ческих районов, совокупность современных вулканов, один из вул­ канов и его извержения, процессы переноса и отложения осадков в какой-либо речной системе, любой геологический процесс, модели­ руемый на экспериментальных стендах, и т. д. В основе исследования динамических систем лежат принципы физики, химии и механики с использованием физического времени и с применением часов, при­ чем под часами понимается любой периодический процесс (качание маятника, суточное вращение Земли, годовое обращение Земли вокруг Солнца и т. д.). Структуры систем образуются пространственно-вре­ менными отношениями и причинно-следственными связями их эле­ ментов.

Ретроспективные системы занимают особое поло­ жение. Как было показано при рассмотрении направлений и групп задач, они полностью выводятся из результатов исследований стати­ ческих и динамических систем и потому могут характеризоваться только на уровне конструктов. Короче говоря — это системы, пред­ ставленные только моделями и не имеющие оригиналов. Точнее, оригиналы их находятся полностью в прошлом и не могут быть иссле­ дованы на уровне наблюдений. Мы можем иметь дело только с моде­ лями, которые строим косвенно, исходя из данных исследования ста­ тических и динамических систем.

В основе построения и исследования ретроспективных систем лежат историко-геологические принципы (аксиомы) — прежде всего это принцип актуализма и принцип последовательности формирова­ ния геологических тел. Принцип актуализма понимается широко как возможность сравнения ископаемых геологических образова­ ний с образованиями, полученными в результате современных при­ родных и экспериментальных процессов и использования получаю­ щихся при этом аналогий. В построениях фигурирует геологическое время, т. е. время, реконструируемое как последовательность собы­ тий (логическое время).

Нетрудно заметить, что принцип последовательности напласто­ вания является именно модификацией принципа актуализма. Дей­ ствительно, почему мы имеем право утверждать, что верхний слой моложе нижнего? Только по аналогии с наблюдаемыми природными и экспериментальными процессами. Последовательность слоеобразования видна в результатах современных эоловых процессов, ее можно наблюдать в реках, быстро формирующих свои аллювиаль­ ные отложения, на вулканах при формировании лавовых или грязе­ вых потоков. Последовательность слоеобразования легко воспроиз-

2*

кости последовательными порциями различных сыпучих материалов). Следовательно, чем позднее образуется слой, тем он занимает более высокое положение в разрезе. Используя принцип актуализма, при­ ходим к выводу, что и в древних толщах имеет место такая же по­ следовательность. Однако принцип последовательности напласто­ вания (так же, как и более общий принцип актуализма) не абсолютен, т. е. не ведет к совершенно достоверным решениям. Он не распро­ страняется на такие случаи, когда слои образованы не за счет на­ копления материала на поверхности Земли, а за счет последую­ щего преобразования осадков (диагенез), горных пород (например, доломитизация), за счет зарастания торфяных болот сверху вниз и т. д.

Структуры ретроспективной системы определяются реконструи­ рованными отношениями последовательности (раньше, позже, одно­ временно) и реконструированными причинно-следственными свя­ зями. В первом случае ретроспективные системы могут быть пред­ ставлены реконструкциями геологического времени, например си­ стемами хроностратиграфических подразделений; во втором слу­ чае — генетическими схемами или теориями (например, теория про­ исхождения нефти, гипотеза об эндогенной природе яшмовых фор­ маций, представление о палеогеографической и палеоклиматической обстановке образования различных типов осадочных пород и т. д.); синтез реконструкции времени и реконструкции генетического типа позволяет перейти к высшему типу ретроспективных систем — исто­ рико-геологическим реконструкциям.

Основные различия трех групп задач и типов систем иллюстри­ руются табл. 1, представляющей собой лишь предварительную схему. В процессе исследований может оказаться необходимым под­ разделить типы систем на подтипы. Так, уже намечается подразделе­ ние типа динамических систем на подтипы природных и эксперимен­ тальных динамических систем, а типа ретроспективных систем — на хроностратиграфический, генетический и историко-геологический подтипы.

То обстоятельство, что каждой группе (подгруппе) задач и каж­ дому типу (подтипу) систем присущи свои принципы исследования, сообразные с типами связей и отношений между изучаемыми элемен­ тами систем, а также свой подход к оценке времени, определяет осо­ бую методику при решении задач каждой из выделенных групп в гео­ логических исследованиях.

Методологические системы

В отдельных научных дисциплинах, относящихся к геологии, могут быть представлены или одно или два из трех охарактеризованных направлений исследования.

Например, в экспериментальных дисциплинах (эксперименталь­ ная тектоника, экспериментальная минералогия), а также в сейсмо-

22

логии используется одно ■— динамическое направление; в страти­ графии — два направления ■— статическое, представленное описа­ нием пространственных последовательностей слоев в разрезах, и ретроспективное, выясняющее последовательность образования слоев во времени и разрабатывающее системы хроностратиграфических подразделений разрезов.

В петрографии представлены все три направления. Первое на­ правление хорошо характеризуется словами А. Н. Заварицкого [74, стр. 101: «Ответы на вопросы трех групп: 1) из чего состоит дан­ ная горная порода, т. е. вопросы минерального и химического состава; 2) как горная порода сложена из этих составных частей, т. е. вопросы структуры и текстуры; 3) как эта горная порода находится в при­ роде — вопросы, касающиеся ассоциаций ее с другими породами и заключающие тот фактический материал, который составляет содер­ жание собственно петрографии, т. е. описательная часть науки о гор­ ных породах». Второе направление в петрографии представлено глав­ ным образом, экспериментальной петрографией, а также в немногих

•случаях непосредственными наблюдениями в природе за формирова­ нием горных пород в результате быстро протекающих процессов (застывание лав, современные минералообразования в кальдерах вулканов, затвердение потоков глинистых брекчий грязевых вулка­ нов и т. д.); результаты этих экспериментов и наблюдений при ис­ пользовании принципа актуализма позволяют строить генетические модели горных пород.

Ретроспективные реконструкции, составляющие третье направле­ ние, основываются на наблюдении над статическими петрографиче­ скими структурами и заключаются в определении последователь­ ности формирования минералов, составляющих горную по­

роду.

Выясним соотношения основных направлений геологических ис­ следований, которые, в конечном счете, реализуются в решении прак­ тических и иных геологических задач. Практические задачи можно, по-видимому, свести к двум основным группам. Во-первых, эти задачи так или иначе связаны с разведкой и поисками полезных ископаемых, в том числе минеральных вод, термальных вод, как теплоносителей, и т. д. Во-вторых, эти задачи связаны с изучением земной поверхности и отчасти земных недр как элементов геогра­ фической среды обитания человека (изучение землетрясений, море­ трясений, вековых колебаний земной поверхности, геологической деятельности текучих вод и ветра и т. д.). Под иными геологическими задачами разумеются такие, которые, на первый взгляд, в настоящее время не связаны непосредственно с практическими целями. Такими задачами могут быть, например, установление залегания какого-либо лишенного полезных ископаемых пласта, выяснение условий (тем­ пература, соленость вод, глубина водоема, глубина магматического очага) формирования горной породы, происхождения и механизм образования складок в слоистых толщах и т. д. Однако опыт показы­ вает, что никакая геологическая задача не может и не должна сво­