Опубликовано в сб.  «Труды XIII Всероссийской (с международным участием) Ферсмановской научной сессии, посвящённой 50-летию Дня геолога. Апатиты, 4-5 апреля 2016 г ». Апатиты, 2016. Стр. 54-56

Б.С. Левин    Систематика геологических наук

Система геологических наук строится как матрица (см. рис.), горизонтали которой отражают объекты наук, вертикали – их предметы изучения, а пересечением тех и других определяется каждая геологическая дисциплина. Объект науки – это изучаемое ею конкретное природное проявление, а предмет – отдельные свойства и стороны такого объекта.

Отправная точка при выделении объектов науки – представление об иерархии уровней организации вещества. В неживой природе выделяется следующая последовательность уровней: атомы – молекулы – минералы – горные породы – формации горных пород – оболочки земли – планета Земля, и из них два первые – это область физики и химии, последний – планетологии, а все остальные – ведомство геологии. Геологические уровни объективно заданы природой, и потому соответствуют объектам геологических наук.  При этом достаточно широко принято, что каждый следующий уровень иерархии представлен парагенезом (сообществом) объектов предыдущего уровня. И такое сообщество не может быть просто произвольным объединением – оно должно подчиняться каким-то ограничивающими условиям (Еганов, 1971; Мейен, 1974). Формулирование этих ограничивающих условий – залача не тривиальная. На каждом уровне она решается по-разному, т.е., по-сути, распадается на несколько разных задач. Эти решения подробно рассмотрены в трех статьях по разным уровням иерархии (Левин 2016-а,б,в  в настоящем сборнике), ну а здесь, для понимания схемы, нужно акцентировать из тех работ только один аспект: несмотря на все различие решений этих задач, логика подхода к ним сходна –Она в том, что на каждом уровне иерархии выделяются два понятия – вещество и тело: вещество – это наполнитель для тела, а тело отлично от вещества наличием границ. При переходе с одного уровня организации на другой тела первого из них становятся элементами, слагающими вещество следующего уровня, которое, будучи заключенным в какие-то определенные границы, образует уже тело этого нового уровня. И дальше цикл неоднократно повторяется, что графически отражено в левой части рисунка – в блоке уровней организации.

Тела каждого уровня принципиально отличны от тел других уровней, а значит и принцип их объединения в вещество следующего уровня (т.е. сущность парагенеза) на каждом уровне должен быть свой собственный, хотя всегда он связывает элементы в какую-то структуру. Каждый такой принцип вводится, как правило, сторонней, не геологической, наукой. На минеральном уровне это – теория симметрии, определяющая структуры кристаллических решеток.

На горнопородном уровне в структурном плане имеем пробел. Место вводной науки тут пока занимает эмпирика – тот или иной комплект зарисовок различных структур и текстур горных пород, который в принципе не может быть до конца исчерпывающим. Лишь в последнее время началось продвижение в направлении создания математической теории структур горных пород (Войтеховский 2015 а, б).

Горнопородные тела на этом же уровне разделяются на два типа – напластованные и внедренные, различающиеся по топологии границ: не пересекающиеся, субпараллельные – у первых и, как правило, секущие – у вторых. Эти два типа тел горных пород образуют на следующем уровне – формационном – два различных ряда формационного вещества: напластованные тела объединяются в пачки, а внедренные – в ассоциации. Напластования собираются в пачки исходя из принципа «выше-ниже», который опирается на понятие гравитационного потенциала (Левин, 1980) . Для внедренных тел основанием их объединения в ассоциации, является близость вещественного состава и некоторые их структурные взаимоотношения (секущие границы, включения друг в друга и др.).

Тела формаций объединяются в латеральные ряды через отдельные науки, внешние, относительно геологии, в первую очередь через палеонтологию. Эти ряды формаций облекают Землю и наполняют последнее крупнейшее геологическое тело – внешнюю оболочку Земли.

Существуют еще так же объекты, названные ранее диспергитами (Поспелов, 1972) , перескакивающие через один или несколько уровней. Аморфные вещества не образуют собственно минералов и с атомного (молекулярного) уровня переходят сразу на породный, являясь наполнителями уже для породных тел – жил, лавовых потоков и др. Жидкости и газы, перескакивают через два уровня – с молекулярного сразу же на уровень пачек-формаций. Наконец, есть мнение, что на глубинных уровнях Земли отсутствуют все привычные нам формы, и вещество там перескакивает с атомного уровня или даже непосредственно с ядерного сразу на оболочечный (Капустинский, 1956)  .

Итак, объектами геологических наук являются тела (и их наполнения) четырех уровней – минералы, горные породы, формации и ряды формаций (биоты), представленные в виде строк общей таблицы. А в ее столбцах в качестве предметов наук выступают вещество и структура геологических образований, и каждый из этих предметов подразделяется на два вида, т.е. обособляются четыре предметные типа геологических наук. Два структурных столбца отличны друг от друга в силу того, что на каждом уровне можно выделить базовую структуру, которая воспринята из вводной науки или вводного принципа (на рис. это столбец «структурные-I») и структуру того или иного нарушения этой базовой структуры («структурные-II»).

На минеральном уровне сейчас есть только одна структурная наука – кристаллография, но именно под ее крышей находятся оба структурных направления. Первое изучает кристаллические решетки в их идеальных вариантах, а второе – нарушения тех идеальных решеток, без которых, по сути, невозможен рост кристалла и вообще его жизнь. В таблице это второе направление условно названо «структурной минералогией».

Как уже говорилось, на породном уровне исходной структурной науки пока нет, но зато нарушения первоначальных (эмпирических) структур исследуются конкретной наукой под названием структурная петрология. На уровне формаций разделение двух структурных наук имеет свое четкое место. Исходная структура в напластованных образованиях – это ведомство литостратиграфии, а искажениями ее занимается структурная геология. На уровне биота первая структурная наука – (био)стратиграфия, а вторая входит разделом в обобщающую науку – тектонику и потому названа здесь условно «структурной тектоникой».

Два типа дисциплин вещественного направления разделены на другой основе. Первый из них – это науки, прямо построенные в соответствии со ступенями иерархической лестницы. В них изучение вещества какого-то уровня основано на материале, поставляемом с предыдущего уровня. Эта последовательность вещественных наук такова: кристаллохимия, петрография, формационный анализ и не имеющая пока собственного названия часть обобщающей тектонической науки. Второй вещественный столбец объединяет науки, совершающие скачок по типу диспергитов – перескок с химического уровня на геологические уровни со второго и дальше. Это науки – петрохимия, «формациохимия» и геохимия, средняя из которых пока не обособилась в качестве самостоятельной науки, а существует, очевидно, в рамках третьей из них.

Наконец, на каждом уровне имеется наука, объединяющая все структурно-вещественные дисциплины. Таковы науки – минералогия, петрология с литологией*, формациология, тектоника. Их уже лучше параллелизовать не с вещественным подуровнем каждого уровня, а с уровнем завершенного тела (элемента).

Из известных геологических дисциплин здесь не нашли себе места только динамическая геология и историческая геология в силу того, что построение таблицы шло в системе статического аспекта геологии, абстрагирующегося от понятий динамики и истории. Эти дисциплины могут быть вписаны в аналогичную таблицу, но только построенную не на понятиях вещество и тело. а на понятиях время, процесс и т.д.

Литература

1.      Войтеховский Ю.Л. Структурная парадигма петрографии. Сб. «Петрография магматических и метаморфических горных пород. Мат-лы XII Всероссийского Петрографического совещания с участием зарубежных ученых»  Петрозаводск, 2015. Стр.547-549.

2.      Войтеховский Ю.Л. К математическим основаниям петрографии. Сб. «Труды  XII  Всероссийской  (с  межд. участием) науч. школы «Матем. исследования в естественных науках»».  Апатиты, 2015. Стр.11-25.

3.      Геология и математика. Новосибирск, «Наука», 1967, 248 с.

4.      Еганов Э. А. О выделении объектов исследования в геологии. В кн.: Пути познания Земли. М., «Наука», 1971, с. 263-272.

5.      Капустинский А. Ф. К теории Земли. В кн.: Вопросы геохимии и минералогии. М., Изд-во АН СССР, 1956, с. 37-71.

6.      Левин Б.С. О статической стратиграфии. В сб. «Экосистемы в стратиграфии. Материалы Всесоюзного совещания. Владивосток, октябрь 1978 г.» Владивосток,1980. Стр.68-72.

7.      Левин Б.С. Определение понятия «минерал»  (Настоящий сборник)

8.      Левин Б.С. Определение понятия «горная порода»  (Настоящий сборник)

9.      Левин Б.С. Определение понятия «формация» и два направления его формулирования. (Настоящий сборник)

10.  Мейен С. В. Понятия «естественность» и «одновременность» в стратиграфии. «Изв. АН СССР, сер. геол.», 1974, №6, с. 79-90.

11.  Поспелов Г.Л. Диспергиты и автодиспергация, как важная проблема физики лито-, петро- и тектогенеза.— «Геология и геофизика», 1972, № 12, с. 53-73.