| |
НАПРАВЛЕНИЯ НАУЧНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ
|
|
| |
 |
|
Стратиграфия
К конечной цели геологии – разработке полезных ископаемых – подходят не сразу. Этому предшествуют трудоемкие геологические работы, выясняющие, что и где нужно искать. Ведь полезные ископаемые, оказывается, не разбросаны по Земле беспорядочно, а приурочены к породам определенного возраста, накапливавшимся в определенных ландшафтно-климатических условиях. Если бы можно было взять лопату и копать, где захочется, мы бы и горя не знали. Однако так не получается. Приходится искать их, осуществляя последовательные, вполне определенные стадии геологических работ с последовательной их детализацией. И первое, с чего надо начинать, – с определения геологического возраста пород.
Осадочные породы очень разнообразны и накапливались продолжительное время в истории Земли. Одновременно, но в разных обстановках отлагались породы разного состава, а похожие породы могли формироваться в разное время. Поэтому не так просто узнать, что за чем накапливалось (то есть определить последовательность образования пластов) и что накапливалось одновременно, но в разных условиях. Этим и занимается стратиграфия – наука о временных и пространственных взаимоотношениях слоев земной коры. На основе геологического возраста, выходящих на земную поверхность пород, создается самый первый, базовый, документ для дальнейших поисков полезных ископаемых – геологическая карта.
Главным методом стратиграфии, позволяющим наиболее точно определить геологический возраст пород, является палеонтологический (или биостратиграфический). Но кроме него также имеется целый ряд других способов выяснения пространственно-временных соотношений пород.
На фото - опробование обнажения бучакских песков на р. Реутец (Курская область).
|
| |
|
|
|
|
|
| |
|
|
|
|
|
|
|
| |
|
|
Палеогеография
Палеогеография – наука о древних физико-географических условиях, существовавших на поверхности Земли, или, другими словами, наука о ландшафтах прошлого и их развитии в течение 4 млрд. лет. Для любого региона Земли они кардинально менялись со временем – климаты, рельеф, растительность, животный мир. Многократно воздымались и разрушались горы, превращаясь в равнины, возникали и исчезали вулканы, оставляя после себя следы в виде лав и пепла. Суша становилась морским дном, моря наступали и отступали, менялись флоры и фауны. Еще недавно по геологическим меркам, 200 млн. лет назад, по болотистым равнинам бродили громадные динозавры, в морях плавали удивительные аммониты, а 65 млн. тому назад, на границе мелового и палеогенового периодов, все они исчезли. Всё это создало неповторимый облик для каждого конкретного временного эпизода в развитии Земли.
Задача геолога, как художника, по облику, составу горных пород, остаткам растительного и животного мира воссоздать картины из ландшафтов прошлого, а заодно и показать какие полезные ископаемые могут быть связаны с ними, т.е. дать прогноз на различные виды полезных ископаемых. Ведь те же железные руды могут образоваться в корах выветривания, в озерах и болотах, на дне морей и океанов, угли – только на суше, поваренная соль в виде минерала галита – в лагунах засушливого климата.
Изучение комплексов палеозойских миоспор позволяет реконструировать древние ландшафты, существовавшие на нашей планете сотни миллионов лет назад. Так например, в результате изучения в световом и электронном микроскопах девонских миоспор, которые имеют размеры 50-100 мкм, удалось восстановить различные обстановки с фрагментами растительности в пределах континентов.
На рисунках - реконструкция девонских ландшафтов.
|
| |
|
|
|
|
|
| |
|
|
| |
|
|
Историческая геотектоника
Слово тектоника (синоним геотектоника) в переводе с греческого языка означает строительное искусство. Геотектоника наука, изучающая структуру, движения, деформации и развитие земной коры. В задачу раздела этой науки – исторической геотектоники - входит восстановление истории формирования тектонических структур и тектонических элементов в глобальном и региональном аспектах. Это реконструкции положений материков и океанов в прошлом, направлений движения литосферных плит, образование и дальнейшая история платформ и подвижных поясов, формирование на месте прогибов протяженных горных хребтов, рассмотрение различных теорий, объясняющих все эти явления. Тектонические движения часто сопровождаются магматизмом – глубинным (интрузии кристаллических пород различного состава) и поверхностным (вулканизм), а также метаморфизмом. С этими процессами связано формирование многих полезных ископаемых – алмазов, руд черных, цветных, благородных (золото, платина), редких и рассеянных металлов.
(По Monroe James S., Wicander Reed. 1994 г.) |
| |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| |
Раннеальпийские (135-65 млрд. лет) эндогенные месторождения на континентах Земли. А.Д. Савко, Л.Т. Шевырев. 2112 г. (С использованием схемы В.Е. Хаина.) |
|
Историческая минерагения
Минерагения – наука о закономерностях образования и размещения твердых полезных ископаемых. Историческая минерагения – её раздел об установлении их особенностей размещения во времени и эволюции в истории Земли, как для отдельных видов месторождений, так и для ассоциаций месторождений в виде историко-минерагенических провинций для конкретных временных этапов. При этом необходимо решение следующих задач. 1 – получение палеонтологических, стратиграфических, радиологических свидетельств для возрастной привязки событий минерагенеза; 2 – расшифровка эволюционного тренда и этапности становления рудных и нерудных скоплений полезного для человека вещества, оценка вклада каждого минерагенического этапа в этот процесс; 3 –выявление ареалов минерагенеза, выделение историко-минерагенических провинций для этапов минерагенеза; 4 - установление истории рудоносных структур как отражения глубинных и приповерхностных энергетических обстановок недр (практическое приложение исторической минерагении). Решение этих задач позволит прогнозировать различные виды полезных ископаемых регионах в породах определенного возраста.
|
| |
|
|
|
|
|
|
|
| |
|
|
Геологическое картирование и поиски полезных ископаемых
С 1992 г. НИИ геологии ВГУ и геологический факультет ведет работы по ГДП-200 (Геологическому Доизучению Площадей масштаба 1:200 000). Работы проводятся на территории Центрально-Черноземного региона коллективом сотрудников НИИ геологии и геологического факультета с привлечением студентов-старшекурсников. В состав работ входит: проведение геологических маршрутов, проходка горных выработок, бурение картировочных скважин, описание и опробование карьеров, обнажений и керна скважин. Студенты, участвующие в ГДП-200, получают практические навыки проведения геологических работ и материалы для написания курсовых, дипломных и магистерских работ и диссертаций.
С 1992 года по настоящее время проведены работы по ГДП-200 на территории следующих листов:
1992-1999 годы – M-37-XVI (Россошь), M-37-XXII (Кантемировка);
1999-2003 годы – N-37-XXX (Тамбов), N-37-XXXVI (Рассказово);
2003-2006 годы – N-37-XXIX (Мичуринск), M-37-I (Курск);
2006-2009 годы – N-37-XXXI (Малоархангельск);
2009-2011 годы – M-37-II (Кшенский).
В настоящее время проводятся работы на территории листа M-37-III (Касторное).
В ходе выполнения вышеперечисленных работ было сделано много нового для понимания геологического строения, стратиграфии и состава толщ осадочного чехла Воронежской антеклизы. Впервые в цифровом виде, были составлены геологические и специальные карты нового поколения, с привязанными к ним базами геологических данных. Выявлены десятки прогнозных площадей и перспективных участков на целый ряд полезных ископаемых: титан-циркониевых россыпей, огнеупорных, керамических и бентонитовых глин, фосфоритов, цеолитов, карбонатного сырья, опираясь на материалы предшествующих работ и уточненные геологические данные, в породах кристаллического фундамента выделены прогнозно-минерагенические площади на золото, медь, никель, кобальт.
С 1992 года и по настоящее время работами бессменно руководит, заведующий кафедрой исторической геологии и палеонтологии, профессор А. Д. Савко. Ответственными исполнителями работ были: в 1992 году - Трегуб А.И., с 1993 по 2006 г.г. – Глушков Б.В. (на фото на переднем плане), и с 2006 г. по настоящее время - доцент кафедры исторической геологии и палеонтологии Черешинский А.В.
|
| |
|
|
|
|
|
|
|
|
 |
|
Фациальный анализ и прогноз осадочных полезных ископаемых
Фациальный анализ является основным методом палеогеографии. Его сущность состоит в в составлении фациальных карт, на которых отражены палеоландшафтные (фациальные) обстановки в определённом регионе для конкретного временного интервала. На картах показана их смена в горизонтальном направлении, т. е. в классическом случае группа континентальных обстановок сменяются группой переходных (дельтовых и лагунных), а затем морских. Каждая из трех групп включает серию фаций, отличающихся друг от друга по условиям образования. Виды осадочных полезных ископаемых привязаны к определенным ландшафтам, что после составления фациальной карты позволяет осуществлять их прогноз. Так в лагунах теплого влажного климата образуется торф, который затем превращается в уголь, а в лагунах засушливого (аридного) климата образуются различные соли, которые выпадают в осадок из пересыщенного раствора.
|
| |
|
|
|
|
|
|
|
| |
 |
|
Минералогия глинистых пород
Глинистые минералы - группа минералов, входящих в состав глин, в качестве основной составляющей. Они характеризуются тонкодисперсностью, образуются, в основном, в связи с выветриванием пород и процессами осадконакопления (Горная энциклопедия, 1984).
Одним из направлений кафедры исторической геологии и палеонтологии является изучение глинистых минералов, включающее исследование структурно-текстурных особенностей, минерального состава, распределение по латерали их генезис. Глинистое сырье – одно из наиболее важных и востребованных, спрос на него постоянно растет в связи с ростом строительных работ. В керамической промышленности глины являются необходимым сырьем для изготовления различной продукции (кирпич, керамические изделия, фаянс, керамическая плитка, химически стойкая посуда, дренажные трубы и т.д.).
Сотрудники кафедры неоднократно проводили работы по поискам и разведке наиболее дефицитных бентонитовых, керамических и огнеупорных глин в Воронежской, Курской, Орловской, Белгородской и Липецкой областях, а так же научные исследования по определению генезиса и закономерностей формирования данного вида сырья. В ходе работ были выявлены не только перспективные проявления, но и месторождения.
На рисунке - электронномикроскопический снимок глинистого минерала - каолинита. Увеличение х3000. |
| |
|
|
|
|
|
|
| |
|
|
Минералогия карбонатных и кремнистых пород
Среди отложений осадочного чехла Центрально-Черноземного региона широким распространением пользуются неглубоко залегающие образования кремнисто-карбонатной формации позднего мела. Обнажаясь по склонам долин современной гидросети, верхнемеловые отложения образуют грандиозные естественные обнажения, протягивающиеся на многие километры в виде ослепительно белых обрывов, достигающих порой высоты в несколько десятков метров. Ведущие роли среди этих отложений принадлежат писчему мелу. Писчий мел не только широко распространенная, но и уникальная горная порода, давшая название целому периоду геологической истории Земли. Исключительная белизна, высокая карбонатность, тонкая дисперсность, высокая пористость, слабая цементация – критерии, определяющие практическую значимость мела как вида полезного ископаемого. В регионе сосредоточены многочисленные объекты химической, строительной, пищевой, сельскохозяйственной и многих других отраслей промышленности, использующих минеральное сырье на базе карбоната кальция. Кремнистые породы (трепела, опоки, кремнисто-глинистые разновидности) представляют собой ценный природный материал, обладающий целым набором полезных свойств, таких как адсорбционная способность, высокая пористость, термостойкость, гидравлическая активность, химическая стойкость к кислотам и щелочам, что позволяет использовать его в различных отраслях народного хозяйства. Кремнистое сырье применяют в качестве гидравлических добавок, адсорбентов, теплоизоляционных и полировальных материалов, наполнителей, фильтров, катализаторов, для производства изделий из керамики, а также в строительной промышленности, сельском хозяйстве и т.д.
На фото: выходы белого писчего мела турон-коньякского возраста в р-не с. Нижние Борки Белгородской области в нижней части активно растущего склонового оврага. Скальные выходы образуют столбы - «дивы» высотой до 2,5-3,0 м. Видимая мощность меловой толщи 6 м. |
| |
|
|
|
|
| |
|
|
|
|
|
| |
 |
|
Акцессорная минералогия
Акцессорные минераллы - минералы, содержащиеся в горных породах в незначительных количествах (менее 1%). B осадочных породах A. м. представлены в основном обломочными, часто скатанными зёрнами. При разрушении пород в коре выветривания A. м. обычно сохраняются и накапливаются в россыпях, часто образуя промышленные скопления (Горная энциклопедия, 1984).
Полученные знания по данному направлению позволяют выпускникам кафедры восстанавливать условия осадконакопления в древние этапы развития Земли, выявлять источники сноса полезных компонентов, помогают найти и оценить россыпные месторождения золота, алмазов, ильменита, циркона, касситерита и т.д. Работа с данными объектами интересна и тем, что исследователь посредствам работы с микроскопами погружается в микромир, по разнообразию и красоте сопоставимый с природными весенними красотами.
На фото: акцессорные минераллы терригенных отложений Воронежской антеклизы - ставролит, циркон, рутил, шпинель. |
| |
|
|
|
| |
|
|
|
| |
|
|
|
|
|
|
|
| |
Положение основных проявлений золота Воронежской золотоносной провинции в пределах зон влияния глубинных разломов: 1. “Жесткие глыбы” (им отвечают в фундаменте срединные массивы, практически свободные от эпигенетического золота: Курского ( КЖГ ), Россошанского ( РЖГ ); 2. Прочие области, потенциально проницаемые для восходящих ртутных потоков. Эпигенетические россыпи вероятны.; 3. Зоны влияния глубинных разломов, отразившихся в строении верхней мантии. В них расположены все открытые эпигенетические россыпи. Указаны с учетом данных А.П. Таркова и А.И. Дубянского; 4. Основные эпигенетические россыпи.(По материалам статьи Савко А.Д., Шевырев Л.Т.и др. 1996.) |
|
Золото
В разновозрастных породах осадочного чехла Воронежской антеклизы установлено золото, содержащее примеси ряда редких металлов, в том числе платиноидов, таллия, теллура и других. Значительные (до 13 %) концентрации в золоте ртути и других летучих элементов позволяет предположить гидротермально-осадочный генезис, значительный вклад в мобилизацию и осаждение благородных металлов процессов, происходящих в верхней мантии, относительную геологическую молодость проявлений этого благородного металла.
Сотрудниками кафедры в 90-х годах были инициированы поисковые работы на золото в пределах Воронежской антеклизы, в ходе которых было отобрано 139 проб из базальных горизонтов осадочного чехла. Благодаря применению новых совершенных технологий разделения минералов золото оказалось обнаруженным в 111 пробах. С применением микрозондового анализа было изучено 60 золотин из 21 пробы.
Минеральный состав зерен золота оказался весьма необычным, свидетельствующим о наличии ряда разновидностей золота. Нетрадиционным явился и набор элементов примесей, содержание которых в отдельных пробах может достигать 60 % от веса минерала.
Открытие многочисленных проявлений россыпного платиноидного золота Воронежской золотоносной провинции поднимает множество проблем, связанных с их дальнейшим изучением, возможным промышленным освоением (золото легкообогатимо, высокопробно, содержания его значительны). |
| |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| |
 |
|
Алмазы
Начиная с 1990-х годов, на кафедре проводится изучение ассоциаций минералов индикаторов кимберлитов в осадочном чехле Центрально-Черноземного региона. За это время было открыто пять новых проявлений алмазов, ряд местонахождений пиропов, хромшпинелидов, пикроильменитов. Мелкие алмазы установлены на северо-востоке антеклизы в песчаных отложениях у села Волчье Липецкой области.
На рисунке: фотографии алмазов из Волчинской россыпи (Липецкая область): а – октаэдр; б – сростки октаэдров; в – идиоморфный октаэдр с гладкими гранями; |
| |
|
|
|
|
|
| |
|
|
|
|
|
|
|
Палеонтология
"Несмотря на противоречивость и недостаточность многих рабочих гипотез, палеонтология обладает суммой неоспоримых фактов, которые нам показывают, что у носителей жизни имеется история, что между всеми вымершими и живыми существами пролегает лента физической связи и что настоящее является функцией прошлого. Благодаря этому в органическом мире, который мы теперь называем биосферой, господствует больше единства, больше порядка, больше прочности и гармонии. Палеонтология обновила наш образ мышления, поставив проблему развития жизни на уровень точных дефинитивных знаний." Марцелен Буль (1861-1942), Жан Пивто (1899-1991). |
|
|
Когда вы разглядывали рисунки динозавров в книжных магазинах или смотрели фильмы с участием доисторических животных, такие как «Парк юрского периода», «Прогулки с динозаврами», «Миллион лет до нашей эры» и другие, не приходила ли вам в голову мысль, а здорово было бы их поизучать? Самому. Ведь откуда-то же берутся палеонтологи, которые их изучают. Правда, реклама у нас какая-то однобокая: везде сплошные динозавры, и в фильмах, и в цветных книгах... Между тем, находки динозавров в нашей стране очень немногочисленны, но есть много чего другого, что завораживает не меньше, если этого захотеть. Хотение – это самый первый стимул, который заставляет стремиться реализовать свое желание. И это возможно на кафедре ИСТОРИЧЕСКОЙ ГЕОЛОГИИ и ПАЛЕОНТОЛОГИИ. Заметьте, что специализацию по изучению ископаемой жизни можно получить не на биологическом факультете, а на ГЕОЛОГИЧЕСКОМ. Правда, чтобы действительно стать специалистом-палеонтологом, одного хотения мало: нужно потрудиться.
Изучать ископаемый органический мир можно в разных аспектах. Традиционно геологи используют остатки животных и растений в качестве своеобразных «часов» – для определения геологического возраста вмещающих отложений. Другой аспект – эволюционный: откуда что взялось, как и почему. Третий аспект – экологический: изучив, в каких условиях обитали те или иные организмы, можно сделать выводы о том, в каких условиях происходило формирование местонахождения (палеогеография). Само по себе захоронение органических остатков – очень сложный процесс, завязанный на множество совпадений (случайностей), и изучение этого процесса (тафономии) – тоже интересно.
На рисунках представлены: реконструкции внешнего вида одного из головоногих моллюсков - аммонитов, испопаемая раковина другого аммонита и реконструкция коритозавра - одного из утконосых растительноядных динозавров, живших в позднем мелу. |
| |
|
|
|
|
| |
|
|
| |
 |
|
Микропалеонтология
Изучение микроскопических остатков животных и растений позво-
лило выделить важный раздел палеонтологической науки – микропалеонтологию. Круг объектов микропалеонтологии чрезвычайно широк и включает остатки многих групп животных и растений, а также многочисленные проблематики. Развитие науки стимулируется использованием
микроскопических организмов для зонального расчленения и корреляции отложений различного возраста, а также способствуют решению вопросов реконструкции палеообстановок, палеособытий, палеобиогеографии, палеоокеанологии и палеоклиматологии.
Особое значение микропалеонтология имеет в нефтяной геологии и геологии океанов, осадочный чехол которых охарактеризован почти исключительно микроскопическими группами.
Остатки микроскопических организмов могут служить связующим звеном между историческим развитием океанов и континентов.
На фото - радиолярии – микроскопические организмы, имеющие чаще всего кремневую (опаловую) раковину. Размеры радиолярий от 40–
50 мкм до 1 мм. |
| |
|
|
|
|
| |
|
|
| |
 |
|
Палинология
Среди палеонтологических методов широкое развитие на кафедре получил палинологический метод. Это один из методов палеоботанических исследований, который занимает ведущее место.
Палинология – наука о пыльце и спорах ныне живущих и ископаемых растений. Она изучает проблемы эволюции флор и исторического развития растительности, ее данные используются для палеоклиматических реконструкций, решения вопросов установления переломных эпох, на протяжении которых происходили необратимые изменения во всей биосфере Земли. Наиболее широко метод используется в стратиграфических исследованиях из-за массовой встречаемости и хорошей сохранности материала. Не менее важна его роль в инженерной геологии, археологии (для установления времени жизни древнего человека и восстановления среды его обитания), криминалистике, в медицине (для выявления пыльцы растений, вызывающих аллергические заболевания), мелиссопалинологии (установление качества меда), палеогеографии, палеофлористики, палиноморфологии. Столь широкое и разностороннее использование палинологического метода, проникновение и взаимосвязь с другими науками обусловлены большим количеством его положительных качеств.
Наиболее важными исследованиями палинологии последних лет являются: 1 – изучение особенностей и причин изменения климата, масштабы, влияние на развитие органического мира, формирование ландшафтов прошлого, настоящего и будущего; 2 – палиноиндикация качества окружающей среды.
За время активной индустриализации человеческого общества деятельность человека привела к возновновению и развитию глобального экологического кризиса, охватившего всю Землю. Современные его проявления - загрязнение атмосферы и почв, уничтожение лесов, массовая гибель биологических видов и др. Необходимо научиться давать объективные оценки и прогнозы качества не только воздуха, воды и почв в разных регионах, но и биологической составляющей окружающей среды и в этом нам помогает палинологический метод.
На на верхнем риснке: Липа сердцевидная: ветка во время цветения (А), плоды с летучкой (В), пыльцевые зерна (С).
На на нижнем риснке: Сосна обыкновенная: ветка с мужскими шишками (А, В, С); пыльцевые зерна (D, D’). |
| |
|
|
|
|
|
|
|
| |
|
|
| |
 |
|
Геоинформационные технологии
Современная геология, оперирует огромными объемами разнородных эмпирических данных. Их совместная обработка и анализ становятся возможны благодаря широкому применению современной компьютерной техники и программного обеспечения (ПО), без которых в настоящее время немыслима работа геолога. Неотъемлемым «офисным» инструментом геолога давно стало специализированное программное обеспечение, среди которого условно можно выделить следующие классы: геоинформационные системы (ГИС), обеспечивающие картографическую поддержку работ, базы данных, научное ПО для различного рода аналитических и специальных рассчетов, системы для объемного моделирования и подсчета запасов месторождений, системы для работы с материалами цифровой многоканальной космической съемки. Геологические ведомства и горнодобывающие компании России и многих стран мира давно пришли к пониманию необходимости использования геоинформационных технологий в своей деятельности.
Интегрирующим компонентом среди всего разнообразия программных средств выступают геоинформационные системы. Они представляют собой пространственные базы данных, обеспечивая сбор, организацию, хранение, обработку, анализ, моделирование, отображение и распространение пространственнной информации в виде высококачественных карт различного содержания и назначения. Функциональные возможности ГИС предопределяют широчайшую область их применения. Кроме природопользования и экологии, возможности геоинформационных технологий используются в земельном кадастре и землеустройстве, управлении городским хозяйством, региональном планировании, демографии и исследовании трудовых ресурсов, управлении дорожным движением, оперативном управлении и планировании в ЧС, социологии и политологии.
На геологическом факультете ВГУ сотрудниками кафедры в рамках образовательной программы «Геология» читаются курсы «ГИС в геологии», «Моделирование в картографии», «Геологические базы данных», «Математические методы в геологии», «Объемное моделирование рудных систем». Более углубленное знакомство с геоинформационными технологиями для студентов, кроме предлагаемых кафедрой курсов, доступно при выполнении курсовых и дипломных работ. |
| |
|
|
|
|
|
| |
|
|
|
|
|
| |
|
|
|
|
|
|
