Геология в век изучения космоса

Геология — одна из молодых наук о Земле. Однако геологические наблюдения велись с давних времен, когда человечество стало добывать полезные ископаемые с помощью подземных выработок и проводить глубокие оросительные каналы.

Горные породы первоначально были необходимы в качестве орудий охоты, средств труда и материалов для строительства, позже они стали использоваться как топливо и сырье для выплавки металлов. С горными породами связаны многие области человеческой деятельности; от знания горных пород, от умения их добывать и использовать зависело дальнейшее развитие общества. Потребность в изучении полезных свойств горных пород и выяснение основных закономерностей их размещения на поверхности и в глубинах Земли обусловили быстрый рост геологических знаний.

В настоящее время все области науки, включая геологию, переживают качественный скачок, связанный с научно-технической революцией. Изучение дна Мирового океана, обширные геолого-геофизические исследования на континентах, включая Антарктиду, бурение глубоких и сверхглубоких скважин, моделирование условий земных недр, анализ космических снимков — все это способствовало познанию Земли в планетологическом аспекте. В земных лабораториях уже анализируются образцы лунных пород и дешифрируются с геологических позиций снимки Луны, Марса, Венеры, Меркурия, спутников Юпитера и Сатурна. Появился богатый материал для сравнительного анализа.

Космические методы предоставили геологам богатейшие сведения, позволяющие в глобальном масштабе изучать строение земной поверхности, решать важнейшие проблемы теоретической геологии и выявлять закономерности размещения полезных ископаемых. Для анализа и обобщения приобретенной космическими путями информации возникла необходимость в создании нового направления в геологической науке — космической геологии. Уже сейчас можно с уверенностью сказать, что ему принадлежит будущее как в изучении строения земной коры, так и в изучении геологии планет Солнечной системы.

Среди многих преимуществ космической съемки важнейшей является возможность широкого охвата местности. Высокая обзорность обеспечивает анализ изображений огромных площадей, полученных при одинаковых условиях съемки. Высокая обзорность достигается за счет большой высоты съемки и использования широкоугольной оптики и сканирующих устройств. Следующим достоинством космической съемки является ее объективность. На одном космическом снимке перед исследователем предстают геологические структуры, развитые на огромной площади, контуры которых не искажены геологом или картографом. Существенное значение имеет периодичность космической съемки, т. е. получение изображений геологических объектов через определенные промежутки времени, что способствует изучению динамики геологических структур. Преимущество космической съемки заключается еще и в возможности изучения геологической структуры, отснятой одновременно с помощью специальной аппаратуры в нескольких зонах спектра.

Космической съемке свойственны оперативность, большая эффективность и значительная экономичность. Она позволяет детально изучать труднодоступные районы земной поверхности. Материалы космических съемок удобны еще и тем, что их с успехом можно обрабатывать с помощью ЭВМ. Преимущества такой съемки очевидны, однако наиболее оптимальные результаты она дает только при комплексном ее использовании с другими традиционными наземными видами геологических работ.

Как же космическая геология способствует поиску минеральных богатств Земли? Изучение космических снимков позволило четко выделить несколько типов геологических структур, которые наземными методами либо не устанавливались, либо устанавливались со значительными трудностями. К ним относятся прямолинейные структуры — линеаменты, прослеженные на многие сотни и даже тысячи километров, и кольцевые образования различных радиусов. Оба типа геологических структур интересны в теоретическом и практическом отношениях.

Линеаменты — это линейные или пологие дугообразные структуры планетарного значения, связанные в начальном этапе, а иногда на протяжении всей истории развития земной коры с глубинными расколами. Они устанавливаются геологическими, геоморфологическими и геофизическими методами, а теперь в большом количестве обнаруживаются и на космических снимках. При этом установлены две интересные особенности их проявления. Во-первых, степень и количество выявленных структур зависят от масштаба съемки: чем меньше масштаб, тем ярче, отчетливее и протяженнее выглядят линеаменты на космических снимках. Следовательно, особенность космической съемки заключается в генерализации мелких деталей строения в единое целое. Во-вторых, современная геологическая структура, как правило, является секущей по отношению к линеаментам. Это свидетельствует о том, что линеаменты — более древние образования, чем современная геологическая структура. Какова же природа линеаментов, выделяемых по космическим снимкам? Пока на этот вопрос существует несколько ответов: первый отождествляет линеаменты с глубинными разломами земной коры; второй связывает их с зонами повышенной трещиноватости и третий рассматривает линеаменты как поверхностные образования.

Изучение линеаментов показало, что в большинстве случаев они связаны с расколами в земной коре и отождествляют собой зоны повышенной трещиноватости, где, как известно, происходит концентрация большинства полезных ископаемых. Значит, выявляя с помощью космических снимков новые линеаменты, мы увеличиваем перспективы поисков новых месторождений полезных ископаемых.

Другим важным объектом, который устанавливается с помощью космических снимков, являются кольцевые структуры. Диаметр их разнообразен и колеблется в широком диапазоне. Вопрос о происхождении многих из них до сих пор остается открытым. Пока еще трудно определить, являются ли они следами древней метеоритной бомбардировки, как на Луне, Марсе и других планетах, отражением глубинной структуры Земли или представляют собой кольцевые разломы. Какое из объяснений окажется ближе к истине — покажут дальнейшие исследования.

Очевидно одно — что с помощью космических снимков устанавливается огромное число ранее неизвестных кольцевых структур, которым принадлежит весьма существенная роль в строении земной коры и с которыми связываются некоторые типы рудных месторождений.

Прогресс в развитии космической техники позволил вплотную подойти к изучению геологии отдельных планет Солнечной системы и выделить новую отрасль естествознания — сравнительную планетологию, т. е. научное направление, которое должно заниматься сравнительным анализом геологического строения планет и Земли.

Планеты солнечной системы

Что же дает сравнительная планетология для познания геологии нашей планеты? Прежде всего, методы сравнительной планетологии позволяют понять процессы формирования первичной коры Земли, ее состава, ранних стадий развития, процессов океанообразования, возникновения рифтогенеза, вулканизма и т. п. Все эти данные помогают выявить новые закономерности размещения месторождений полезных ископаемых в земной коре. Сравнительно-планетологические исследования смыкаются с такими прогрессивными методами как глубинное сейсмическое зондирование и проходка сверхглубоких скважин.

Во-вторых, сравнительно-планетологический метод показал, что в развитии тектонических структур планет земной группы[1] имеется много сходных черт. Было установлено, что все планеты земной группы имеют ядро, мантию и кору. Кора всех планет может быть подразделена на континентальную, океаническую и переходную. Примечательной особенностью всех планет земной группы является их глобальная асимметрия, выраженная в несимметричном расположении участков коры океанического или континентального происхождения. В коре всех планет и Луны установлены системы разломов. Отчетливо видны трещины растяжения, приведшие к образованию на Земле, Марсе и Венере рифтовых систем. Только на Земле и Меркурии пока установлены структуры сжатия. Только на Земле выделяются складчатые пояса, гигантские сдвиги и шарьяжи. В дальнейшем предстоит выяснить, в чем же причина отличия строения коры Земли: связана она с повышенными ресурсами внутренней энергии или обусловлена другими причинами.

Обнаружение древних вулканов на Марсе и современного вулканизма на спутнике Юпитера Ио показало общность процессов дифференциации вещества, становления литосферы и ее последующих преобразований. Похожими оказались даже формы вулканических аппаратов. С другой стороны, изучение метеоритных кратеров Луны, Марса и Меркурия привлекло внимание к поискам подобных образований на Земле. Сейчас уже выявлены многие десятки достоверно доказанных древних метеоритных кратеров — астроблем, диаметром до сотни километров.

Сравнительно-планетологический метод имеет практические аспекты применительно к геологии. Проникая все глубже в недра в поисках рудных залежей, геологи теснее сталкиваются с проблемами становления начальной коры. Намечается связь рудных месторождений с элементами строения кольцевых структур.