Лекции.Орг


Поиск:




Категории:

Астрономия
Биология
География
Другие языки
Интернет
Информатика
История
Культура
Литература
Логика
Математика
Медицина
Механика
Охрана труда
Педагогика
Политика
Право
Психология
Религия
Риторика
Социология
Спорт
Строительство
Технология
Транспорт
Физика
Философия
Финансы
Химия
Экология
Экономика
Электроника

 

 

 

 


История становления сейсморазведки, современное состояние




Сейсморазведка – геофизический метод, появившийся еще в 19 в., и начавший играть большую роль в изучении глубоких недр Земли. 18 апреля 1889 г. в Потсдамской геофизической обсерватории сломались магнитометры. Когда стали устанавливать причину поломки, то выяснилось, что время ее совпадает со временем сильного землетрясения, произошедшего в Японии и зафиксированного всеми сейсмическими станциями. Поскольку это явление показывало, что сейсмические волны прошли значительную толщy земных недр, возникла идея использовать это явление для расшифровки внутреннего строения Земли. Особую роль в становлении данного направления сейсмологии сыграли исследования немецкого геофизика Э. Вихерта, русского физика Б. Б. Голицына. (1862-1916) и английского физика Дж. Милла (1836-1913). Дж. Милл создал теорию сейсмоприемников. Э. Вихерт разработал теорию прохождения сейсмических волн в реальных средах. Б.Б. Голицын, физик по образованию, много сделал в области создания теории сейсмометрии, изобрел сейсмограф оригинальной конструкции.

В первой четверти XX в. начали развиваться сейсмические методы разведки. В 1915 г. американский геофизик Л. Митроп запатентовал метод первых вступлений и провел успешные исследования соляных куполов и нитяных месторождений Калифорнии. В 1922 г. русский геофизик B.C. Воюцкий показал, что для разведочных целей можно использовать отраженные волны, уже в 30-е гг. метод отраженных волн был успешно опробован в Забайкалье Г.А. Гамбурцевым и Л.А. Рябинкиным (1910-1985). Для регионального изучения строения земной коры в начале 50-х гг. на базе корреляционного метода преломленных волн (КМПВ) Г.А. Гамбурцев разработал метод глубинного сейсмического зондирования (ГСЗ). Позже методами сейсморазведки было установлено наличие астеносферы.

С началом применения мощных компьютеров (конец XX-XXI вв.) появилась возможность резкого ускорения получения геофизической информации, ее регистрации, обработки и интерпретации с применением цифрового кодирования. В геофизике произошла, как теперь принято выражаться, цифровая революция, во много раз повысившая эффективность применения геофизических методов исследования земной коры и более глубоких недр. Наиболее впечатляющие результаты были достигнуты в сейсмологии и сейсмометрии. Созданная сеть сейсмических станций позволила выявить характер глобального распределения эпицентров землетрясений, наметить границы литосферных плит, установить кинематические характеристики подвижек земной коры и литосферы, провести сейсмотектоническое районирование и выявить принципиальные различия сейсмологических процессов для разных типов границ литосферных плит, с одной стороны, и внутриплитных областей — с другой. Сейсмическими методами отраженных волн было изучено строение земной коры в пределах покровноскладчатых сооружений и платформ, а методом преломленных волн были выявлены границы раздела внутри коры. Особенно информативным для выявления глубинной структуры оказался метод отраженных волн в области закритических отражений. Полученные результаты по Аппалачам, затем Альпам, Апеннинам и Уралу подтвердили наличие крупных горизонтальных перемещений по шарьяжам, достигающих сотен километров. Подобные перемещения установлены в древнейших толщах Балтийского и Канадского щитов.

Развитие глубинной сейсмики позволило установить расслоенность земной коры и литосферы, выявить различные геологические свойства глубинных участков земной коры континентов, определить аномальные мощности литосферы. Под осевыми зонами срединно-океанических хребтов литосфера ограничивается лишь верхней частью коры (3-5 км), под щитами древних платформ толщина литосферы достигает 200-400 км.

Новые перспективы познания глубинной структуры 3емли открылись с применением сейсмической томографии, данные которой позволили представить геодинамические процессы, проходящие в различных оболочках Земли до ядра включительно. Данные сейсмотомографии подтвердили идею о конвективных процессах в мантии, показали ее анизотропию не только по вертикали, но и по латерали. Оказалось, что тектонические события, определяющие лик Земли, представляют собой процессы самоорганизации вещества, энергетический компонент которых находится на разных глубинах, достигающих границы ядро-мантия, ранговый анализ иерархически соподчиненных геосфер позволил выявить их влияние на формирование различного класса тектонических структур во времени и пространстве. Эти данные существенно расширили наши представления о тектоносфере и дали возможность предложить новую глубинную модель Земли.

 

История сейсмологии.

Сейсмология — наука о распространении сейсмических волн в недрах Земли. Только с помощью сейсмологии удалось составить картину глубинного строения земного шара (кора, мантия, внешнее и внутреннее ядро). Также сейсмология занимается землетрясениями, движениями платформ, мониторингом разработок рудных месторождений и пр.

Основная задача сейсмологии состоит в изучении внутреннего строения Земли. Поэтому очень важно знать, как отклонения от однородности влияют на распространение сейсмических волн. По существу все прямые данные о внутреннем строении Земли, имеющиеся в нашем распоряжении, получены из наблюдений за распространением упругих волн, возбуждаемых при землетрясениях.

Первые сейсмологические наблюдения восходят к глубокой древности. С 19 в. начал играть все большую роль в изучении глубоких недр Земли сейсмический метод. Сейсмические явления изучались геологами с самого начала как проявление мгновенных подвижек зем­ной коры, причем высказывались различные предположения об их причинах, изучались последствия. Физики конструировали приборы для регистрации этих подземных толчков.

Как самостоятельная наука сейсмология возникла во 2-й половине 19 в. (описательная сейсмология), с конца 19 в. в сейсмологии стали применяться приборные наблюдения. В России для развития сейсмологии в 1888 г. была создана сейсмическая комиссия Русского географического общества. Начало русский приборной сейсмологии связано с созданием в 1900 г. Постоянной центральной сейсмической комиссии Петербургской AH.

В последней трети 19 в. наука о землетрясениях оформилась в самостоятель­ную научную дисциплину — сейсмологию, которая ставила перед собой задачу определения потенциальной сейсмической опасности, т.е. сейсмического районирования. Появились термины «эпицентр», «гипоцентр»; стали издаваться каталоги землетрясений. Сейсмические волны стали использовать для расшифровки внутреннего строения Земли.

Особую роль в становлении сейсмологии сыграли исследования Э. Вихерта, Б. Б. Голицына и Дж. Милла. Дж. Милл создал теорию сейсмоприемников. В 1893 г. Э. Ребер-Павшиц установил в Страс­бурге первый современный стационарный сейсмограф. Э. Вихерт раз­работал теорию прохождения сейсмических волн в реальных средах и предложил двухслойную модель Земли — первую сей­смическую модель ее оболочечного строения.

Основополагающие работы в области сейсмологии в России были выполнены Б. Б. Голицыным, создавшим первый высокочувствительный сейсмограф (с гальванометрической регистрацией) и сеть сейсмологических наблюдений, подготовившим первый курс лекции по сейсмологии. Он также уделял большое внимание разработке глубинной модели Земли. Голи­цын выделил слой Земли на глубинах 400-1000 км с особыми сейсмическими свойствами, названный «слоем Голицына», переходным от верхней к нижней мантии. Т.о., в конце 19 - начале 20 в. были сформирова­ны теоретические основы сейсмологии и начата разработка моде­ли оболочечного строения Земли.

Выдающуюся роль сыграл также И. В. Мушкетов, заложивший основы сейсмотектоники. В CCCP большой вклад в развитие сейсмологии внесли советские ученые: П. М. Никифоров, разработавший сейсмограф для регистрации местных землетрясений, организовавший Сейсмологический институт в Ленинграде и сеть региональных сейсмических станций в CCCP; Г. А. Гамбурцев, предложивший метод глубинного сейсмического зондирования и начавший исследования по прогнозу землетрясений; Е. Ф. Саваренский, внесший вклад в реорганизацию сейсмической службы CCCP, изучение сейсмичности, внутреннего строения Земли, микросейсм и др.; Ю. В. Ризниченко, разработавший количественные методы изучения сейсмичности; С. В. Медведев, создавший основы инженерной сейсмологии и др.

За рубежом большой вклад в развитие сейсмологии внесли Э. Вихерт и Б. Гутенберг (Германия), Дж. Милн и Х. Джефрис (Великобритания), К. Буллен (Австралия), Ф. Омори, А. Имамура и К. Вадати (Япония), А. Мохоровичич (Югославия).

Сейсмологические исследования в CCCP ведутся в институте физики Земли им. О. Ю. Шмидта, а также в Институтах сейсмологии, созданных в основном в 60-е гг.

Для координации деятельности учреждений создан межведомственный Совет по сейсмологии и сейсмостойкому строительству при Президиуме Академии Наук CCCP. В международном масштабе координацию по сейсмологии осуществляет Международная ассоциация сейсмологии и физики недр Земли при Международном союзе по геодезии и геофизики.

 

История палеонтологии.

Сведения об окаменелостях были известны уже античным философам-натуралистам (Ксенофан, Ксант, Геродот, Теофраст, Аристотель). В эпоху Возрождения, сменившую тысячелетний (5-15 вв.) период застоя, природа окаменелостей получила первую правильную интерпретацию — сперва у китайских натуралистов, а затем и у европейских (Леонардо да Винчи, Джироламо Фракасторо, Бернар Палисси, Агрикола и др.), хотя в большинстве случаев не хватало важнейшего для науки представления о том, что это остатки вымерших организмов. Вероятно, датский натуралист Н. Стено и английский Р. Гук были одними из первых, кто начал говорить о вымерших видах, а с середины 18 в., с развитием идей М. В. Ломоносова в России, Ж. Бюффона и Жиро-Сулави во Франции, Дж. Геттона в Великобритании и др., взгляды о постоянных изменениях в живой природе прошлого (теория развития) и значении актуалистического подхода к его познанию, хотя и стихийно, стали завоевывать все больше сторонников. Единство системы ископаемых и современных организмов признавал и К. Линней, но он также совершенно отвергал идею изменяемости видов. Решающим периодом для становления палеонтологии было начало 19 в., когда произошло взаимосвязанное возникновение палеонтологии и биостратиграфии, создавших основу для полноценного геологического карти­рования. До этого расчленение разрезов осадочных толщ производилось по литологическому составу, а ископаемые остатки организмов, обнаруживаемые в слоях изучались сами по себе, без привязки к конкретным слоям.

Решающую роль в определении относительного возраста слоев с использованием остатков организмов, заключенных в этих слоях сыграли работы В. Смита. Смит доказал закономерное распределение ископаемых остатков организмов в слоях земной коры и тем самым выявил возможность их распознавания палеонтологическим (биостратиграфическим) методом. Ж. Кювье и Ал. Броньяр провели исследования стратиграфического разреза Парижского бассейна и установили, что по ископаемым остаткам можно не только расчленить осадочные напластования по возрасту, но и восстановить физико-географическую обстановку их образования. В более молодых слоях встречаются ископаемые организмы, аналоги которых можно найти и в современном органическом мире. Древние слои содержат ископаемые остатки животных и растений, которые не встречаются среди ныне живущих и принадлежат к вымершим родам. Эти исследователи выделили среди ископаемых организмов пресноводную и мор­скую фауну и восстановили историю формирования Парижского бассейна. В отличие от В. Смита они не ограничивались в своих ис­следованиях изучением слоев и содержания в них определенных видов ископаемых остатков, т.е. не были, подобно Смиту, чис­тыми эмпириками; в основе их работ уже была заложена про­грессивная идея oб изменении органического мира в ходе эво­люции Земли, поэтому основной упор в своих изысканиях они делали на исследование самой ископаемой фауны и флоры. Ж. Кювье, которого считают основателем палеонтологии исравнительной анатомии позвоночных, понимал значение ископаемых для восстановления истории Земли.

Создателем первой теории эволюции был Ж. Б. Ламарк, явившийся по существу и основателем палеонтологии беспозвоночных. Однако он не мог противостоять авторитету Кювье; т.о., в 1-й половине 19 в. преобладающей была идея неизменяемости видов и последовательных резких смен в их существовании. Одновременно с накоплением огромного чисто описательного материала в Великобритании, Германии, Франции, Швеции, Италии, России эти общие идеи продолжали энергично развивать швейцарский геолог и палеонтолог Л. Агассис, английский геолог А. Седжвик и особенно французский палеонтолог А. Д’Орбиньи.

В 1840 г. А. д'Орбиньи, горячий сторонник Ж. Кювье, описал около 12000 ис­копаемых беспозвоночных, расположенных в хронологическом порядке, предложил понятие «ярус» и выделил 27 ярусов в разре­зе мезозоя. В 1841 г. Дж. Филлипс предложил разделить все извест­ные в то время системы на три группы — кайнозой, мезозой и палеозой.

Однако положительным результатом этих идей явились формирование стратиграфической палеонтологии и завершение разработки уже к началу 40-х гг. общей стратиграфической шкалы Земли. В России успехи палеонтологии до-дарвиновского периода связаны с именами Фишера фон-Вальдгейма, Э. И. Эйхвальда и др. Особое место занимают выдающиеся исследования по стратиграфии, палеонтологии и зоологии предшественника Ч. Дарвина — К. Ф. Рулье, совершенно чуждого идей Креационизма.

Палеонтология 60-х гг. 19 в., а затем 20 в. знаменует совершенно новый этап в развитии этой науки. Его начало отмечено появлением наиболее завершенной теории эволюции («Происхождение видов» Дарвина, 1859), оказавшей огромное влияние на все дальнейшее развитие естествознания. Идеи эволюционизма стали быстро распространяться и нашли в палеонтологии превосходную почву для своего дальнейшего развития, например в трудах английского естествоиспытателя Т. Гексли, австрийского геолога и палеонтолога М. Неймайра, американского палеонтолога Э. Копа. Но самое выдающееся место, несомненно, принадлежит В. О. Ковалевскому, которого с полным правом называют основателем современной эволюционной палеонтологии. Только после работ Ковалевского по палеонтологии позвоночных и Неймайра по палеонтологии беспозвоночных дарвинизм приобрел ту палеонтологически обоснованную базу, в которой еще продолжала нуждаться эволюционная теория. На основе теории эволюции сделаны важные палеонтологические обобщения последователями Ковалевского: бельгийским палеонтологом Л. Долло, американским — Г. Осборном, немецким — О. Абелем и др. В дальнейшем эволюционную палеозоологию в России, а затем в СССР развивали А. П. Карпинский, С. Н. Никитин, А. П. Павлов, Н. И. Андрусов, А. А. Борисяк, Н. Н. Яковлев, Ю. А. Орлов, Д. В. Обручев и др.

Фундаментальной сводкой результатов палеонтологических исследований 19 в. были труды К. Циттеля «Руководство» и «Основы палеонтологии». Наиболее значительным, полностью законченным современным справочным изданием по палеонтологии являются «Основы палеонтологии» (15 т., 1958—64) под редакцией Ю. А. Орлова. 24-томное издание по беспозвоночным начало публиковаться в США (с 1953) под редакцией Р. Мура и пока не завершено; переиздается с 1970 под редакцией К. Тейхерта.

 

История литологии.

Изучение осадочных пород в первой четверти 20 в. еще не носило систематического характера. Положение начало меняться в 30-е гг., когда петрография осадочных пород стала оформляться в самостоятельную дисциплину, к концу периода окончательно отделившись от петрографии магматической и метаморфической и превратившись в особую науку — литологию, когда в США появился капитальный трактат В. Твенхофела «Уче­ние об образовании осадков» (1925, 1932). Начавшееся с этого времени быстрое развитие литологии и седиментологии, несомненно, стимулировалось практическими запросами нефтегазовой и угольной геологии и геологии других осадочных полезных ископаемых.

Литология быстро превращалась из чисто описательной науки в учение о происхождении осадочных пород. Важным шагом на этом пути было появ­ление в 1940 г. «Петрографии осадочных пород» Л.В. Пустовалова. Стержневой идеей этого труда было представление о том, что разнообразие осадочных пород и особенности их простран­ственно-временного распределения обусловливаются двумя факторами: поверхностной механической и химической дифференциацией вещества и периодичностью тектонических процессов, вызывающих оживление или затухание сноса исходного материала осадков.

Эта теоретическая концепция Л.В. Пустовалова подверглась критике со стороны Н.М. Страхова, расценившего ее как умозрительную и даже «натурфилософскую». Сам Страхов вслед за своим учителем А.Д. Архангельским развивал в своих работах сравнительно-литологический, т.е., актуалистический подход, и в 1960-1962 гг. опубликовал ка­питальный труд по теории литогенеза, в котором, в отличие от Пу­стовалова, на первое место среди факторов, контролирующих осадкообразование, поставил климатическую обстановку, призна­вая одновременно некоторую роль тектонического режима. Соот­ветственно им были выделены четыре главных типа литогенеза: ледовый, гумидный, аридный и вулканический, причем лишь послед­ний считается тектонически обусловленным. Но Страхов еще не располагал сколько-нибудь пред­ставительным материалом по осадочному чехлу океанов. Анализ этого материала, включающего данные глубоководного бурения, результаты многочисленных морских экспедиций показали, что, по современным данным, осадочные породы помимо сведений о физико-географических условиях осадконакопления несут инфор­мацию об изменении координат, связанном с движением разреза по латерали. Стала очевидной связь осадконакопления с текто­никой.

По данным А.П. Лисицина, общепризнанного лидера это­го направления науки, оказалось, что господствующее ранее по­ложение о наличии в осадках океана сноса рек неверно. Более 90% терригенных осадков остается в приустьевых частях рек и на окраинах континентов - зоны лавинной седиментации. Были от­крыты высокотемпературные гидротермы, где интенсивно идет обмен веществом и энергией между морской водой и эндогенным базальтовым веществом. Объем подводного вулканизма на поря­док выше континентального, а количество поставляемого им эн­догенного материала превышает объем, поставляемый реками. Было доказано, что значительное количество элементов захваты­вается из воды и поставляется в донные осадки. Таким образом, литологам при изучении осадочных пород необходимо учитывать осадочное вещество всех внешних сфер Земли (атмосферы, гидросферы, биосферы, литосферы), поскольку оказалось, что вклад эоловых и ледовых компонентов равен вкладу терригенного Бе­гства рек. Биогенный материал по донным осадкам составляет около 50%, а во взвешенном веществе морской воды — 90-99%. Мировой океан фильтруется биоорганизмами за 1-1,5 года. Нормирование осадочного процесса стало рассматриваться во взаимосвязи со всеми оболочками Земли, что нашло отражение в развитии учения о диагенезе, катагенезе и возможности изучения осадков методами стадиального анализа. Тем самым литология впервые стала глобальной наукой, как и другие отрасли геологии.

 





Поделиться с друзьями:


Дата добавления: 2015-11-05; Мы поможем в написании ваших работ!; просмотров: 3333 | Нарушение авторских прав


Поиск на сайте:

Лучшие изречения:

Бутерброд по-студенчески - кусок черного хлеба, а на него кусок белого. © Неизвестно
==> читать все изречения...

2407 - | 2328 -


© 2015-2024 lektsii.org - Контакты - Последнее добавление

Ген: 0.013 с.