Геология полезных ископаемых

ГЕОЛОГИЯ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ (а. eсоnomic geology, mining geology; н. Geologie der Воdenschatze; ф. geologie des mineraux utiles; и. geologia de los minerales utiles) — раздел геологии, изучающий условия возникновения месторождений полезных ископаемых в недрах Земли, их строение и состав. Геология полезных ископаемых исследует происхождение и закономерности размещения месторождений твёрдых, жидких и газообразных полезных ископаемых, формировавшихся на всём протяжении геологической истории, охватывающей период в 3,5 млрд. лет.

Геология полезных ископаемых опирается на две ветви геологических знаний: вещественную, изучающую состав полезных ископаемых и включающую геохимию, минералогию и петрографию; пространственную, выясняющую закономерности размещения месторождений полезных ископаемых и объединяющую структурную геологию, тектонику, историческую геологию и региональную геологию.

Учение о полезных ископаемых формировалось в связи с возрастанием потребностей человеческого общества в минеральном сырье и с развитием горного дела. Первые представления об условиях образования полезных ископаемых обнаруживаются во взглядах древнегреческих философов. Основоположник нептунистов Фалес (около 625 — около 547 до н.э.) считал основой материального мира стихию воды, а его противник плутонист Гераклит (около 520 — около 460 до н.э.) — стихию огня. Так возникли два направления геологических представлений, по одному из которых горные породы и находящиеся среди них залежи полезных ископаемых связаны с накоплением на дне водных бассейнов (см. нептунизм), а по другому — они образованы подземным жаром Земли (см. плутонизм). Наиболее значительные труды средневековых учёных о природе полезных ископаемых принадлежат немецкому учёному Г. Агриколе (1494-1555), стоявшему на позициях нептунистов, и французскому учёному Р. Декарту (1596-1650), защищавшему концепцию плутонистов. В 18 в. представления нептунистов развивал немецкий геолог и минералог А. Г. Вернер (1750-1817), плутонистов — шотландский натуралист Дж. Геттон (1726-97). В 19-20 веках происходит постепенный отход от монистических взглядов на природу полезных ископаемых. Учёные всех стран начинают выделять среди них как эндогенные образования, обусловленные внутренней энергией Земли, так и экзогенные, возникшие под воздействием поверхностных агентов. К началу 20 в. сложилось несколько мировых научных школ в сфере учения о полезных ископаемых.

Русская и советская школа прошла длительный путь развития, начиная с накоплений знаний о разработке полезных ископаемых на территории CCCP с древнейших времён (3-2-е тысячелетие до н.э.). В 1584 в Москве был организован Приказ каменных дел; к этому времени относится организация первых экспедиций по поискам различных полезных ископаемых. Со времени учреждения Российской Академии наук (1724) к изучению месторождений полезных ископаемых приобщились научные круги страны. Наиболее значительны труды М. В. Ломоносова, давшего первое описание эволюционного процесса формирования залежей полезных ископаемых и приёмов их геологической разведки ("О слоях земных", "Слово о рождении металлов от трясения земли" и др.), профессора Петербургского университета Д. И. Соколова (1788-1852) по месторождениям золота и работы профессора Московского университета Г. Е. Щуровского (1803-84) по геологии рудных и угольных месторождений.

Развитие капитализма в России привело к дальнейшему расширению поисков и разведки месторождений полезных ископаемых для обеспечения горной промышленности, сложившейся к этому времени в Сибири, на Урале, Кавказе и Южной России. В 1882 был создан Геологический комитет, призванный обеспечить государственное руководство выявлением минерально-сырьевых ресурсов страны.

После Октябрьской революции 1917 дифференциация исследований полезных ископаемых по видам минерального сырья привела к созданию крупных научных направлений: геологии нефти и газа, угольной геологии, рудообразования.

Наиболее значительные труды в области геологии нефти и газа принадлежат И. М. Губкину, защищавшему идею биохимического образования нефти и газа при низких температурах. На основе этих представлений Н. Б. Вассоевичем была создана осадочно-миграционная (биогенная) теория образования нефти и газа. Сформулирована гипотеза неорганического происхождения нефти (Н. А. Кудрявцев, В. Б. Порфирьев). Важное значение имеет разработка объёмно-генетических методов определения прогнозных запасов нефти и газа (А. А. Трофимук). Крупный вклад в угольную геологию осуществлён П. И. Степановым, создавшим представление о генетических типах угольных бассейнов, зонах и узлах угленакопления. Ю. А. Жемчужников разработал методы петрографического изучения состава углей под микроскопом и на этой основе предложил способ корреляции угольных пластов по составу содержащихся в них спор. Разработан формационный анализ угленосных комплексов (Г. А. Иванов, П. П. Тимофеев).

Углубление теории рудообразования связано с трудами К. И. Богдановича, В. А. Обручева и М. А. Усова по генетической классификации месторождений минерального сырья, с выделением магматогенной, седиментогенной и метаморфогенной серий рудных образований. Среди работ по генезису магматогенных месторождений существенное значение имели труды А. Н. Заварицкого по выделению в группе магматических рудных месторождений ликвационного, раннемагматического (аккумулятивного) и позднемагматического (фузивного) классов, вошедшие в мировую геологическую литературу. Большую роль сыграла дискуссия по происхождению пегматитовых месторождений, которые А. Е. Ферсман рассматривал как продукты остаточных магматических расплавов закрытой системы, а А. Н. Заварицкий (1950) их образование связывал с метасоматизмом. Важным было выделение новой группы карбонатитовых месторождений апатита и редких элементов, исследование которых началось в 40-х гг. (А. И. Гинзбург, Л. И. Бородин и др.). Не менее существенным было выявление рудных месторождений в полевошпатовых метасоматитах, впервые названных А. А. Беусом (1947) апогранитами. Теория образования скарновых месторождений как продуктов многостадийных скарнообразующих растворов (П. П. Пилипенко, 1939) была заменена концепцией Д. С. Коржинского (1945) об их диффузионно-инфильтрационном метасоматическом образовании. В. А. Николаев (1953) предложил термодинамическую модель такого рудообразования. А. Н. Заварицкий (1950) высказал представление о вулканогенной природе колчеданных месторождений, позднее развитое В. И. Смирновым (1965), Г. С. Дзоценидзе, Г. Н. Котляром, обосновавшими их комплексное вулканогенное гидротермально- метасоматическое и гидротермально-осадочное происхождение.

В серии работ по седиментогенным месторождениям важное значение для понимания процессов рудообразования в коре выветривания имели труды И. И. Гинзбурга (1947) и С. С. Смирнова (1951) о стадийном характере этих процессов. Теоретические основы генезиса россыпных месторождений заложены трудами Ю. А. Билибина (1955) о геоморфологическом анализе рудообразования и Н. А. Шило (1981) о россыпеобразующих формациях. Н. М. Страхов своими трудами по литогенезу и осадочному рудообразованию (1952) заложил научную базу для понимания генезиса железа, марганца и алюминия (бокситов) и их промышленной оценки. Метаморфизм как механизм формирования древнейших рудных месторождений разрабатывался начиная с 30-х гг. Я. Н. Белевцевым, К. О. Кратцем и В. С. Соболевым. Новая ветвь учения о месторождениях полезных ископаемых, трактующая региональные условия их возникновения и размещения в связи с процессами осадкообразования, тектоники, магматизма и метаморфизма, названная металлогенией, была заложена трудами В. А. Обручева (1926) и А. Е. Ферсмана (1932), развита С. С. Смирновым (1934) и Ю. А. Билибиным (1942). По данным исследования региональных закономерностей формирования и размещения месторождений полезных ископаемых составлены прогнозные карты различных масштабов, в т.ч. "Металлогеническая карта CCCP" масштаба 1:2 500 000 (1970).

Из зарубежных научных школ наиболее значительный вклад в развитие геологии полезных ископаемых внесли ученые американской, немецкой, французской и японской школ. Американское направление в геологии полезных ископаемых характеризуется глубоким анализом геологических структур, определяющих места нахождения залежей минерального сырья, и физико-химическим анализом условий их возникновения (В. Линдгрен, У. Эммонс, А. Леворсен, Д. Уайт и др.). Немецкая школа отличается тщательной характеристикой минерального вещества месторождений полезных ископаемых (Х. Шнейдерхён, П. Рамдор и др.). Французское направление знаменательно стремлением к региональному анализу условий размещения полезных ископаемых (Л. де Лоне, Л. Эли де Бомон и др.). Японская школа особенно содержательна исследованиями в области связи древнего вулканизма и рудообразования (Т. Като, Т. Ватанабэ, Т. Тацуми и др.).

В CCCP руководство поисками и разведкой месторождений полезных ископаемых осуществляется Министерством геологии CCCP с его разветвлёнными производственными геологическими организациями — объединениями, экспедициями, партиями и отрядами, действующими на всей территории страны. В тесном содружестве с этими производственными коллективами разведчиков недр работают научные учреждения, разрабатывающие учение о полезных ископаемых. Среди институтов Академии Наук CCCP головной — Институт геологии рудных месторождений, петрографии и геохимии (ИГЕМ) в Москве; в системе Министерства геологии CCCP ведущий — Всесоюзный научно-исследовательский геологический институт (ВСЕГЕИ) в Ленинграде. Существенная работа по теории формирования месторождений полезных ископаемых, методике их поисков, разведки и оценки ведётся на кафедрах полезных ископаемых в Московских, Ленинградских и других университетах, в Московском геологоразведочном институте, учебных горных институтах.

В 1964 создана Международная ассоциация по генезису рудных месторождений (IACOD); организовано несколько международных конгрессов по геологии и геохимии нефти.

В CCCP издаётся серия журналов, освещающих теорию формирования месторождений полезных ископаемых: "Геология рудных месторождений" (с 1959), "Геология нефти и газа" (с 1957), "Уголь" (Xap., с 1925), "Разведка и охрана недр" (с 1931); за рубежом наиболее значительным журналы — "Eсоnomie Geology" (США, с 1905), "Zeitschrift fьr Angewandte Geologie" (ГДР, с 1955).