Геолог использует какие науки: Укажите , знания каких наук используют в своей работе люди перечисленных профессий . Агроном…

Геология – наука о Земле

Еще будучи студентом, я попал как-то случайно домой к одному чудаку, не геологу, но страстно увлеченному науками о Земле. Он действительно немало размышлял над закономерностями рисунка рельефа земной поверхности. Комната его была завалена, завешана картами, заставлена глобусами разных размеров. На мне была форма, которую в то время носили студенты геологических факультетов и вузов, и хозяин с первой фразы начал атаку:

— Вы геолог? Учитесь? Ну, и чему же вас там учат?
— Геологии. Наукам о Земле.
— Но ведь геология не наука! Это просто сумма практических приемов и навыков, которые передаются от дедов к внукам, и с помощью этих сведений вы ищете полезные ископаемые. Вы тычетесь по Земле, как слепой щенок по комнате: нашел молоко — хорошо, попал в банку с ваксой — плохо.
— Ну, это не совсем так. (Я был тогда студентом только первого курса.)
— Нет, это так. И геология не наука, а ремесло. Подобное шитью сапог. Тут тоже могут быть свои таланты, художники, но к науке это отношения не имеет.
— Но есть же в геологии связь явлений, закономерности. Нефть надо искать только в определенных местах, а руды полиметаллов — в других. И выбор места для поисков определяется всей суммой сведений о геологическом строении того или иного района. Что же тогда наука?..
— Наука — это когда не приходится искать так, как это делаете вы, геологи. Нужно аналитическим путем, сидя за столом с карандашом и бумагой, точно устанавливать, что где лежит. А дальше остается только брать то, что нужно.
— Это же нереально. В природе все очень сложно, запутано. Как это все можно вычислить?
— Но вы ведь не отрицаете того, что в этой сложности должна быть система. Нет? Ну, а если все в природе подчинено каким-то закономерностям, а не пребывает в хаосе, то надо просто найти ключ. Представьте, вы попали в библиотеку, где собраны миллионы томов, и вам надо найти определенную книгу. Вы знаете, что книги стоят в каком-то порядке, но не знаете, в каком, и каталога у вас нет. Если искать эту книгу без всякой системы, то вы рискуете бродить по такой библиотеке всю жизнь и не найти того, что хотите. Но если не полениться и потратить какое-то время на то, чтобы разгадать систему, по которой поставлены книги, и составить каталог…

Разговор этот происходил лет сорок назад, когда попытки применить точные методы в геологии были очень немногочисленны, а опубликованных на эту тему работ почти не было.

«Геология и математика», «применение математических методов в геологии» — такие и подобные этим сочетания слов можно слышать в последнее время все чаще и чаще. В геологических журналах печатаются статьи, посвященные математическим методам, выходят книжки, специальные сборники на эту тему, проводятся совещания по применению математических методов и компьютеров в геологии.

Что же происходит? Не присутствуем ли мы при начале нового этапа в развитии геологии? Все мы — свидетели гигантских успехов так называемых точных наук, наглядно показавших, как далеко в тайны природы способен проникнуть человеческий разум, вооруженный математикой. Мы видим, какие огромные, даже сенсационные, открытия происходят на стыках разных наук: достаточно назвать хотя бы одну кибернетику. Так, может быть, теперь настал черед геологии? И, может быть, математические методы, применение компьютеров создадут возможность для гигантского скачка к тайнам нашей планеты, к тайнам процессов, рождающих горы или вызывающих землетрясения и извержения вулканов, к тайнам процессов, формирующих в недрах Земли месторождения полезных ископаемых?

Черед, видимо, и в самом деле настал. Но на практике все и сложнее и проще. Возникла довольно странная ситуация. У представителей обычной, «классической», или «традиционной», по выражению сторонников математизации, геологии чаще всего нет достаточных знаний математики, чтобы оценить в полной мере попытки внедрения математики в геологию. Большей частью при этом чувствуется скрытое или явное сопротивление такому внедрению, порожденное убеждением, что такая сугубо описательная, сложная по огромному разнообразию изучаемых объектов наука, как геология, не может быть втиснута в жесткие рамки сухих формул и уравнений.

У сторонников же математизации геологии, как правило, даже если и есть специальное геологическое образование, то нет достаточного опыта, нет глубокого понимания существа геологии. Зато есть полемический задор и очень энергичное желание «вытащить» геологию на уровень авангардных наук нашего века. Это подкрепляется твердым убеждением, что «человеческие знания лишь постольку могут считаться наукой, поскольку в них присутствует число». В результате возникает непонимание между этими двумя группами исследователей и даже порой антагонизм. Разумеется, между двумя крайними, противоположными точками зрения существует гамма всех возможных переходных, промежуточных взглядов, отражающих стремление к компромиссу.

Что же предлагают сторонники «математизации»? В нарастающей лавине работ, посвященных этому вопросу, можно увидеть два принципиально разных подхода. Первый — различные методы и приемы, разработанные в разных областях математики, просто предлагается использовать для обработки и интерпретации геологических данных. Взгляд исследователей в первую очередь обращается к математической статистике и к теории вероятностей, поскольку именно эти разделы математики кажутся наиболее пригодными для описания сложных, зависящих от влияния многих факторов естественных процессов и явлений. Дело не ограничивается только этими разделами математики — для решения геологических задач привлекается теория множеств, некоторые разделы топологии и другие математические дисциплины. Уже видны определенные успехи на этом пути, в особенности в тех отраслях геологии, где первичные геологические данные с самого начала имеют количественную форму. Это геохимия, литология, подсчет запасов полезных ископаемых, некоторые задачи гидрогеологии.

В основе второго направления математизации геологии лежит идея пересмотра всех основ и исходных положений этой науки. Этот пересмотр предполагается предпринять для выработки строгих формальных определений основных понятий геологии — таких, как «геологические границы», «геологические тела» и т. д., из которых затем строго логическим путем, поддающимся математическому описанию, можно было бы вывести формализованные понятия всех явлений, с которыми имеет дело геология. По строгим математическим законам предлагается перестроить все геологические классификации. И дальнейший прогресс геологии, по мысли сторонников этого пути, должен состоять в математическом развитии вот этого формализованного фундамента, заключенного в математические символы и формулы описания всех геологических явлений.

То есть, по существу, предполагается создать новую науку, которая была бы математической по форме и геологической по содержанию. По аналогии с другими, родившимися вновь науками (скажем, бионикой) эту, может быть, следует называть «геоматикой».

Первый путь математизации геологии можно назвать симбиозом этих наук. Для второго пути больше подходит определение синтез. Трудно сейчас отдавать предпочтение какому-либо из этих путей, но читатель, вероятно, уже догадался, что автор отдал. Все, что написано дальше, посвящено тому, чтобы оправдать и обосновать это предпочтение. Предпочтение первого пути — симбиоза.

Геология – наука интуитивная?

У читателя, вероятно, уже возникли кое-какие вопросы. И первый из них наверняка — что же такое классическая геология и ее традиционные методы? Прежде всего — один пример, который, как нам кажется, наглядно демонстрирует если не методы геологии, то характер и методы мышления геолога. В структурной геологии и геотектонике существует понятие «интенсивность складчатости». Понятие это очень неопределенное в буквальном смысле, так как оно не имеет строгого определения. Но, тем не менее, геологи довольно часто пользуются им, пытаясь с его помощью подчеркнуть степень деформированности пластов, степень сложности складок. При этом обычно употребляются сравнительные прилагательные: «менее», «более», «очень интенсивная» и т. д. Никаких способов измерения интенсивности складчатости нет, хотя неоднократно предпринимались попытки разработать приемлемую методику для этого, и геолог судит об интенсивности складчатости, просто глядя на облик складок, их форму.

В нашем опыте было предложено разложить 30 карточек, на каждой из которых была нарисована одна складка, в ряд по возрастанию интенсивности. Этот пасьянс раскладывало несколько геологов, и оказалось, что ряды складок в каждом случае близки между собой. Некоторые отличия заключались в том, что иногда менялись местами две соседние складки. Но было ясно, что все геологи интуитивно вкладывают в понятие интенсивности складчатости один и тот же смысл. Такой же ряд было предложено разложить одному физику. Причем не просто первому попавшемуся, а такому, который хорошо представлял, что такое складки, с которым неоднократно обсуждалось, как попытаться количественно оценить интенсивность складчатости.

Но, тем не менее, ряд, в который этот физик разложил 30 складок, ничем не был похож на ряды геологов. На взгляд геолога, никакой закономерности обнаружить в таком ряду было нельзя.

Из одного этого эксперимента вряд ли можно делать далеко идущие выводы. Но все же, как кажется, этот случай обнаруживает одну очень существенную черту подхода геолога к объектам своего изучения. Совершенно очевидно, что важную роль при оценке явлений у геологов играет специфическая профессиональная интуиция, обусловленная опытом и воспитанная средой. И во многих случаях такие интуитивные оценки, понятия и определения с большим трудом поддаются не только формализованному, но и вообще логичному описанию. Я не собираюсь ставить это обстоятельство в заслугу геологам или считать это каким-то достоинством геологии. Скорее наоборот. Однако, так или иначе, с этой спецификой геологии необходимо считаться во всех случаях, и полезнее, не отвергая всего накопленного опыта, понять природу особенностей этой науки. (А еще геологию можно отлично связать с фотоискусством, к примеру могли бы отлично смотреться фотообои с изображениями разных геологических пород, подобные фотообои вполне могли бы пользоваться спросом на сайте https://walldeco.ua/fotooboi-detskie).

Геология – наука эклектическая?

На одном геологическом совещании, довольно представительном по количеству участников и по столкнувшимся на нем различным геологическим направлениям и школам, возник спор о том, какие движения считать первичными, определяющими развитие Земли — горизонтальные или вертикальные. Спор старый, традиционный, издавна разделяющий геологов на два непримиримых лагеря, но от этого не менее острый и горячий. Как это всегда бывает в подобных ситуациях, спор продолжался и за пределами зала заседаний. И вот в фойе два уважаемых, известных геолога, сторонники первичности вертикальных движений, насели на третьего — маститого профессора (имена в данном случае необязательны), никогда не высказывавшегося определенно в пользу той или иной точки зрения.

Эти двое хотели, чтобы третий все-таки рассудил объективно и с высоты своего большого опыта дал оценку — какая концепция меньше противоречит фактам, и, в конце концов, сформулировал бы свою позицию в этом споре. Неприлично вроде тектонисту не иметь определенного отношения к этому главнейшему и актуальнейшему вопросу геотектоники. Приводилась разная аргументация в пользу вертикальных движений — от фактов до методических концепций.

Профессор яростно отбивался и старательно уходил от ответа на главный вопрос. Он апеллировал к геологическому строению разных областей земного шара, блестяще показывая, что есть факты, подтверждающие одни взгляды, а есть другие, не менее ярко свидетельствующие в пользу противоположных. При этом он очень наглядно, образно «рассказывал геологию» самых разных и далеких районов, в которых ему довелось побывать. Я подчеркиваю — рассказывал. Это очень трудно сделать не показывая, без помощи рисунков. Для этого необходимо действительно хорошо знать и очень ясно представлять себе геологическое строение территории. Атакующие продолжали требовать четкого ответа на основной вопрос. И вот припертый к стене (и буквально, и фигурально) профессор вдруг серьезно сказал:

— Знаете, друзья, я думаю, что ни те, ни другие не, правы. Геология в основе своей наука эклектическая, в природе бывает все, что угодно, и задача наша не строить какие-то обобщающие концепции, а заниматься подробным изучением геологического строения каждого конкретного региона.

Руки опустились, спор был окончен. Неожиданно и странно было это слышать из уст известного крупного геолога. И не стоило бы об этом говорить, если бы высказанное отношение к геологии принадлежало бы только этому профессору. Подобные взгляды очень распространены среди геологов, хотя, может быть, и не высказываются столь решительно и определенно. И эти взгляды основываются на том вполне реальном факте, что каждая область, каждый район обладает своими специфическими индивидуальными особенностями геологического строения, полного сходства никогда нет. Нет двух абсолютно одинаковых пластов или пачек, нет двух совершенно похожих друг на друга складок, нет двух полностью совпадающих по составу и структуре магматических тел. В этом состоит одна из существеннейших черт объектов исследования, с которыми имеет дело геолог.

И все же первая задача науки заключается в первую очередь в том, чтобы искать и устанавливать черты сходства в разных явлениях, а уж затем на этом фоне фиксировать различия. «То, что мышь и жираф — животные разные, скажет любой смертный, а вот что оба они — млекопитающие и обладают массой сходных черт, скажет только ученый», — так неоднократно говорил мне тот «чудак», о котором мы упомянули вначале.

Геология – наука не экспериментальная?

Генетики для своих опытов и наблюдений предпочитают иметь дело не с китами или жирафами, а с мухами и бактериями — таким образом они «снимают время». Быстрая смена поколений позволяет гораздо быстрее выявить законы наследственности, общие для всего живого. У геологов такой возможности нет. А ведь и им тоже нужно определить законы «геологической наследственности». Геология, не меньше чем биология, — наука историческая. Все многообразие геологических тел, структур, вся та сложная картина геологического строения, которую геолог наблюдает на земной поверхности, есть результат сложного и длительного развития земной коры, продолжающегося миллионы, десятки и сотни миллионов лет.

Шкала геологического времени относительна. Геолог еще 100 лет назад находился, как писал один видный ученый, «в положении историка, который может доказать совершенно точно, что за Августом следовал Юлий Цезарь, потом Карл Великий, Карл V, Фридрих II, Наполеон I и Вильгельм I, но не обладает никаким средством, чтобы установить, сколько лет протекло со времени начала царствования одного правителя до воцарения другого».

Только в последние годы мы получили возможность измерять геологическое время в абсолютных величинах, да и то пока довольно приблизительно. Вместе с тем влияние фактора времени на все геологические процессы и явления огромно. Подчас невозможно даже предположить, хотя бы приблизительно, как будут проявляться и изменяться физические свойства вещества горных пород при длительно (в геологическом смысле) действующих нагрузках, к чему могут привести микроскопические изменения каких-либо свойств или количеств за колоссальной длительности промежутки времени.

Эта особенность геологии лишает исследователей возможности ставить прямые эксперименты в лаборатории. Экспериментальные исследования различных тектонических, геохимических и других явлений в лаборатории, так называемое моделирование, безусловно, имеют огромное значение, но, тем не менее, результаты этих работ, по выражению известного геолога Р. ван Беммелена, «…могут служить только иллюстрацией наших представлений, но никак не доказательством того, что в природе процесс идет именно так». Главнейшей лабораторией для геолога остается сама природа, а здесь мы можем наблюдать только один краткий миг в бесконечной истории ее развития. Поэтому одним из важнейших методов геологии является сравнительно-исторический метод. Только он позволяет построить эволюционные ряды структуры земной коры и выявить направленность процесса ее развития и, в конечном счете, подойти к построению теории.

Историзм — настолько неотъемлемое свойство геологии, что без хоть какого-то представления о последовательности событий, об истоках тех или иных явлений невозможно расшифровать наблюдаемую структуру. Поэтому все попытки сторонников создания формализованной математической геологии на время абстрагироваться от фактора времени, от всех вопросов генезиса и описать формально наблюдаемую статическую картину неизбежно приведут к большим ошибкам и искажениям. Вместе с водой при этом выплескивается (пусть хоть на время) и «геологический ребенок», самая суть геологии.

Неизбежно, что в этих условиях мышление геолога во многом вынуждено основываться на воображении и даже, как это ни кажется не совместимым с наукой, на фантазии. Ограничения накладываются наблюдаемыми геологическими фактами и общими для всего реального мира физическими законами, хотя границы их применимости в геологии далеко не всегда ясны. Подчас разобраться в истинности или ложности того или иного положения оказывается очень не легко — ведь геология все еще наука описательная.

Часто правым оказывается тот, кто более красноречив, хотя он, может быть, и дальше от истины. В наше время любому исследователю, оказывается, очень трудно справиться со все нарастающей лавиной фактов, он неизбежно должен их сортировать. Без строгих объективных критериев для такой сортировки вполне возможен или даже неизбежен неосознанный субъективный подбор их.

Как привнести математику в геологию?

В отличие от биологии в нашей науке сами объекты исследования грандиозны по масштабам, и, соответственно, так же грандиозны различия между этими двумя науками. Геологические структуры и их компоненты всегда огромны и на несколько порядков превышают рост человека. При наблюдениях в поле геологические объекты просто-напросто подавляют даже привычного геолога, гипнотизируют его своими масштабами, размером, величественностью. От этого эмоционального воздействия, чаще всего неосознанного, не так легко отвлечься при анализе собранного фактического материала.

Однако для строгого научного подхода все же необходимо вырабатывать объективные критерии, которые лучше всего было бы основывать на числе и мере. Подобно тому, как в биологии с привлечением математической статистики возникла биометрия, так и в геологии, видимо, должна развиться на основе союза со статистикой новая ветвь, позволяющая объективно и строго классифицировать все объекты исследования геологов. (Поскольку «геометрия» — термин, занятый уже давно, эту ветвь можно было бы назвать «геометрикой» или как-то в этом роде.)

Тут не нужно ломать традиции и создавать какие-то новые формализованные понятия, пытающиеся на основе формальной логики описать все объекты и явления геологии. Скорее наоборот, надо стараться среди разноречивых существующих в геологии определений находить что-то среднее, пусть условно, наиболее употребительное и распространенное понимание того или иного термина. И в соответствии с этим классифицировать, искать границы между классами в самих объектах; а не ломать копья из-за разнобоя в терминологии. К примеру, упоминавшееся понятие «интенсивность складчатости» — очень неопределенное и неясное по существу, но часто употребляемое.

Как показывает анализ геологической литературы, касающейся этого вопроса, большинство авторов возрастание интенсивности складчатости связывает с увеличением угла наклона пластов на крыльях складок, характером перегиба пластов, увеличением амплитуды складок. Все это касается геометрии, формы складок, и таким образом понятие интенсивности складчатости является мерой сложности формы складок, мерой отклонения пластов от их первоначально горизонтального положения. А это уже поддается количественной оценке. А получив формализованную по всем правилам строгую шкалу интенсивностей складок, с помощью той же математической статистики можно попытаться решить и коренной вопрос: от чего и в какой мере она зависит. Широкое пространство для союза геологии с математикой!

Трудность геологии заключается еще и в том, что непосредственному наблюдению геолога доступна только тонкая верхняя пленка — 10—12 км — земной коры, а по площади она составляет всего лишь 29 процентов поверхности земного шара — такова площадь суши. Обо всем остальном еще вчера приходилось судить по неполным и косвенным геофизическим данным, а сейчас еще по немногим пока сериям океанического бурения. А ответы и решения, которые стремится дать теоретическая геология, большей частью касаются всей Земли в целом. Неизбежные при этом экстраполяции и интерполяции данных делаются и здесь большей частью на глаз и зависят от вкусов и пристрастия того или иного исследователя. И здесь тоже достаточно очевидно, что математическое сито для оценки правомерности тех или иных умозаключений необходимо.

Как в любой естественной науке, в геологии большая роль принадлежит случайности, связи между разными явлениями не строго однозначны, то есть влияние разных условий и одинаковых факторов не всегда ведет к одним и тем же результатам. Кроме того, нет и никогда не будет возможности с достаточной степенью точности оценить влияние некоторых факторов — скажем, мы никогда не сможем установить абсолютно точно направление и силу течений на дне палеоморей, переносивших и сортировавших осадочный материал. Но все это, конечно, не делает предмет геологии непознаваемым, и уж тем более не дает права считать эту науку эклектичной (эклектизм может быть только в голове).

Мы далеки от мысли, что математика позволит геологии разрешить все сомнения, избавит геологию от всех «проклятых» вопросов, которые служат предметом ожесточенных споров на протяжении всего развития геологической науки. Споры, не приводящие к положительным результатам, когда противники остаются на своих позициях, возникают обычно на том месте, где ощущается острый недостаток фактов. И этот недостаток фактов не восполнят никакие математические методы. Однако математические методы могут помочь оценить степень соответствия той или иной точки зрения имеющимся фактам. Хотя, разумеется, окончательное решение геологических проблем будет принадлежать геологическим методам, которые с помощью математики, возможно, поднимутся на более высокий уровень.

Итак, симбиоз… Следует заметить, что мы рассматривали всю проблему ограниченно, только с точки зрения геолога, и поэтому союз наук здесь представляется неравноправным: выгоды от этого союза получает только геология. Геология использует существующие математические методы, и это дает интересные результаты. Однако мне кажется, что если глубже рассмотреть некоторые конкретные геологические задачи (скажем, деформации горных пород в природных условиях) и дать им математическую оценку, то мы увидим, что сложность задачи не позволяет ее решать существующими методами математики, математический аппарат понадобится развивать для решения таких и подобных задач. Сложность, многообразие и неоднородность геологических объектов позволяют думать, что геология тоже способна поставить перед математикой проблемы, способствующие ее прогрессу. В этом случае симбиоз будет полным, то есть будет взаимовыгодным сосуществованием.

Автор: В. Шолпо.

Геология XXI века как наука данных о Земле / Хабр

Сразу оговорюсь, что деление на века немного условно. Например, спутниковая интерферометрия используется с конца 1980-х годов, при этом высококачественные данные стали общедоступными только в 2000-х годах. Трехмерные модели тоже отнюдь не новинка, и делали их ну очень давно — ведь и плоская Земля на трех китах вполне себе объемная модель. Так в чем же разница геологии века прежнего и настоящего?

Слева — фрагмент геологической карты США, справа — 3D геологическая модель с интерферограммой на поверхности рельефа по данным радарной спутниковой съемки (на шкале Density Gradient,% является характеристикой неоднородности геологической плотности, а Band Magnitude обозначает разность фаз отраженного сигнала радара для пары разновременных снимков)

Геология: ремесло или наука

Как нам подсказывает википедия:

Геоло́гия (от др. -греч. γῆ «Земля» + λόγος «учение, наука») — совокупность наук о строении Земли, её происхождении и развитии, основанных на изучении геологических процессов, вещественного состава, структуры земной коры и литосферы всеми доступными методами с привлечением данных других наук и дисциплин.

Таким образом, геология требует использования знаний и методов многих разных наук. Думаю, многие геологи согласятся с такой формулировкой: мастерство геолога заключается в умении интерпретировать данные разных наук и масштабов для построения непротиворечивой геологической модели. Вдумайтесь — с течением времени все науки делятся на множество специализаций, а геология требует знания и применения различных наук, не говоря уже о знании самой геологии. Конечно, и геологи тоже специализируются на разных разделах геологии, но об этом как-нибудь в другой раз. При этом многие геологические эксперименты не воспроизводимы из-за своей сложности или продолжительности, а результат интерпретации всех данных зависит от опыта геолога и того, насколько он понимает и умеет использовать разнородные данные.

Век XX

Как мы обсудили выше, физика или математика или наука о данных (data science) сами по себе ценности для геологов не представляют — все зависит от того, насколько каждый геолог способен понять их и интерпретировать имеющиеся данные. Общедоступны ли геологические данные в условиях, когда для их получения нужен доступ к специальным архивам (бумажным) и, зачастую, авторам этих данных для получения объяснений? Повторимы ли результаты геологических обследований, выполняемых геологоразведывательными группами из десятков и даже сотен специалистов годами и даже десятилетиями? Может ли физик или математик или специалист по данным получить геологически значимые результаты без участия геолога? За редким исключением, ответ очевиден.

На картинке до хабраката показан фрагмент геологической карты США, достаточно точной пространственно и качественной — но только для определенного масштаба. Просто взять и сравнить эту карту с другими данными [очень] сложно, равно как и оценить степень совпадения и имеющиеся отличия (а тем более — найти их причины).

Век XXI

Что изменилось в нашем веке? Многое, или даже почти все. Данные стали как общедоступными, так и регулярными благодаря дистанционному зондированию Земли с искусственных спутников Земли. В предыдущей статье я перечислил лишь некоторые из общедоступных наборов данных Общедоступные данные дистанционного зондирования Земли: как получить и использовать и многие из них обновляются для каждой точки поверхности планеты каждые несколько дней, так что мы можем проанализировать изменения, их динамику, оценить зашумленность данных, да и просто работать с этими данными с помощью всей мощи статистических методов. Вместо работы со статичной моделью без возможности ее валидации стали доступны динамические модели и разнообразные методы их оценки.

На картинке до хабраката справа на поверхности рельефа показана интерферограмма (смещение каждой точки земной поверхности в единицах длины волны радара), полученная по разновременной паре радарных снимков Sentinel-1 (до и после близкого к поверхности землетрясения в центре). Сама модель посчитана методом инверсии по данным точного рельефа США (построенного по данным спутниковых наблюдений, кстати), подробности смотрите в предыдущей статье Методы компьютерного зрения для решения обратной задачи геофизики. Поскольку нам сразу известны точные координаты как спутниковых снимков, так и участка рельефа, мы легко совмещаем их — нам больше не нужно выезжать на местность и картировать координаты наземных легко узнаваемых на спутниковых снимках точек и потом по ним заниматься так называемой географической привязкой исходных материалов. На интерферограмме мы видим разломы как линии разрыва значений фазы, отражающие поверхности как резкие границы, позиции максимального смещения геологических блоков как центры колец… Добавим, что направления и значения смещений также вычисляются по радарным данным. На картинке внизу слева показана статичная модель и справа к ней добавлены (черным пунктиром) линии смещения геологических блоков:

Разломы можно выделять старым добрым геологическим методом — линеаментным анализом. Линеаменты представляют собой геологически значимые штрихи, получаемые с помощью преобразования Хафа на рельефе или космических снимках. Преобразование Хафа выполняется легко (также доступно во множестве библиотек, например, OpenCV), а вот геологически значимые штрихи это те, которые… сочтет значимыми геолог. Мда. Так вот теперь мы можем выделенные штрихи просто сравнить с интерферограммой для выделения из них геологически значимых.

На следующей картинке показано сечение модели через эпицентр землетрясения — правый от центра блок поднялся вверх и левый от центра опустился вниз в результате этого сейсмического события:

Откуда мы это знаем? Да мне знакомый геолог сказал. Серьезно. А еще мы можем посчитать значения вертикального смещения (в миллиметрах, кстати, это к слову о точности) и убедиться в этом без помощи геолога. На картинке выше хаброката показана фазовая картинка, обратите внимание на порядок чередования окраски полос (желтым или красным к центру) и поведение рельефа — для работающих с интерферограммой специалистов достаточно первого, а для опытного геолога достаточно второго. А можно просто взять и программно посчитать вертикальное смещение поверхности в каждой точке (vertical displacement). Кстати, для анализа смещения при наличии шумов и разрывов используются алгоритмы роутинга на растре — задача нетривиальная, поскольку при миллиметровой точности измерений в результате землетрясений возможны вертикальные разрывы поверхности Земли в метры и десятки метров.

Итак, сегодня возможно построить детальную статичную геологическую модель без участия геолога, используя вычислительные методы и открытые данные дистанционного зондирования Земли, подробнее в статье по ссылке выше. И более того, сопоставляя эту статичную геологическую модель с интерферограммой, мы можем детально проверить положения разломов при их выходе на поверхность, местоположения центров геологических блоков, ограниченных этими разломами, направления и значения смещения геологических блоков — и все это сделать без участия геолога! Кроме того, анализируя интерферограммы по серии снимков (есть примеры анализа лет за 40), можно узнать еще больше о геологической динамике. Если раньше сложные динамические модели создавались годами и целыми коллективами, а точность моделей оставляла желать лучшего, то в наше время ситуация кардинально изменилась. Стоит отметить, что это лишь один из примеров. Например, по данным спутниковых гравитометров публикуются модели движения геологических масс, по данным спутниковых магнитометров изучается движение расплавов и жидкостей,… Само собой, и геолог, получивший такие результаты, сможет дать намного более точный прогноз о состоянии вулканов, разрушительности и вероятности землетрясений, перспективах бурения на полезные ископаемые,…

Геологические науки — Карьера

Кто такой геолог?

Геологи изучают физический состав Земли, структуру, историю и
естественные процессы. Они предоставляют информацию обществу для использования в решении проблем
и установление политики управления ресурсами, защиты окружающей среды, общественного
здоровье, безопасность и благополучие. Например, геологи:

• Исследуйте и открывайте новые идеи о мире природы из глубин океанов
  от ядра Земли до дальних уголков космоса, которые помогают нам лучше понять
  как устроены Земля и Вселенная.
• Поиск адекватных запасов природных ресурсов, таких как грунтовые воды, нефть, природные
  газа и металлов.
• Сохранение почв и поддержание продуктивности сельского хозяйства.
• Разработка природных ресурсов с сохранением окружающей среды.
• Поддержание качества и количества воды.
• Уменьшение человеческих страданий и ущерба имуществу в результате стихийных бедствий, таких как вулканические
  извержения, землетрясения, наводнения, оползни, ураганы и цунами.
• Определение геологического контроля над природными средами и местами обитания и прогнозирование
  воздействие на них деятельности человека.
• Определение баланса между спросом общества на природные ресурсы и необходимостью
  поддерживать здоровые экосистемы.
• Понимание прошлых моделей глобального климата для прогнозирования будущих изменений климата.

Больше всего земля нравится геологам. Это открытая лаборатория, заполненная
возможность наблюдать за земными процессами в действии. Применяя знание сил
которые формируют Землю, ученые-геологи стремятся реконструировать прошлое и предвидеть
будущее.

Важно отметить, что рынок труда силен. Согласно недавнему исследованию , к концу десятилетия в этой востребованной области будет не хватать 135 000 ученых-геологов. Кроме того, геология является одним из
области с наименьшей вероятностью приведут к неполной занятости.

Специальности, которые с наибольшей и наименьшей вероятностью приведут к неполной занятости 
– Washington Post

Как проходит день из жизни геолога?

Большинство геологов говорят, что им нравится сложность и разнообразие их работы и
что не бывает «типичного» дня. Геологи работают с людьми, данными, информацией,
идеи и технологии. Геофизики часто работают с другими учеными и инженерами.
в командах, отражая сложность проблем, которые они решают. Информационные технологии
и Интернет значительно повысили доступность данных и скорость
общение между людьми во всем мире, а также повлияло на скорость и разнообразие
наук о Земле.

Геофизические работы часто включают интересное сочетание внутренних и наружных работ, что
редко встречаются в любой другой профессии. Геологи делят свое время между
радости работы на открытом воздухе, в лаборатории и офисе. Полевые работы
может повлечь за собой подготовку геологических карт и сбор образцов, которые впоследствии
быть проанализированы в лаборатории. Например, образцы горных пород могут подвергаться рентгеновскому излучению, изучаться под
поляризационный или электронный микроскоп и анализируют на химический состав. Геологи
может также проводить эксперименты или проектировать компьютерные модели для проверки теорий, чтобы
предоставить данные, которые смягчят последствия землетрясений, извержений вулканов и
наводнение.

В офисе они собирают и интерпретируют данные, генерируют идеи и сообщают
результаты своей работы в письменных отчетах и ​​устных презентациях, включающих карты
и диаграммы, иллюстрирующие результаты их исследований. Такие карты могут указать
районы, благоприятные для залегания руд, угля, нефти, природного газа или подземных вод,
или указать подземные условия строительных площадок.

Каковы некоторые из различных поддисциплин геонаук?

Науки о земле состоят из пяти основных дисциплин: геологии, геофизики, атмосферных
наук, космических наук и океанографии. Существует множество субдисциплин, отражающих
разнообразные области специализации. Каждое из этих полей позволяет комбинировать различные
дисциплины — такие как физика, химия, математика и биология с науками о Земле.
Одна из основных причин, по которой студентов привлекают геолого-геофизические науки, заключается в том, что они могут легко
объединить свои интересы в большинстве научных областей с геологией — подход, который
хорошо подходит для решения экологических проблем, так как изучение Земли также включает в себя
понимая его физику, химию и биологию!

Некоторые профессии в области наук о Земле:

Ученые-атмосферники изучают погодные процессы; глобальная динамика климата; солнечное излучение и его
последствия; и роль химии атмосферы в разрушении озонового слоя, изменении климата,
и загрязнение.

Геологи-экономисты изучают месторождения полезных ископаемых, которые можно использовать в хозяйственных и/или промышленных целях.

Геохимики-экологи исследуют естественные и загрязненные водные ресурсы и почвы.

Геологи-экологи работают над решением проблем загрязнения, удаления отходов, городского развития и опасностей,
таких как затопление и эрозия.

Геохимики исследуют природу и распределение химических элементов в горных породах и минералах.

Геоморфологи изучают влияние земных процессов и исследуют природу, происхождение и развитие
нынешних форм рельефа и их связи с нижележащими структурами.

Геофизики расшифровывают недра Земли и ее магнитные, электрические и гравитационные поля.

Гляциологи изучают физические свойства и движение ледников и ледяных щитов.

Гидрогеологи изучают наличие, движение, изобилие, распределение и качество недр
воды и связанные с ними геологические аспекты поверхностных вод.

Гидрологи занимаются водой с момента выпадения осадков до момента ее испарения в
в атмосферу или сбрасывается в океан; например, они изучают речные системы
для прогнозирования последствий наводнения.

Минералоги изучают образование, состав и свойства минералов.

Океанографы исследуют физическую, химическую, биологическую и геологическую динамику океанов.

Петрологи определяют происхождение и генезис горных пород путем анализа соотношения минералов или зерен.

Палеонтологи изучают окаменелости, чтобы понять формы прошлой жизни и их изменения во времени, а также
реконструировать прошлую среду.

Геологи-нефтяники занимаются разведкой и добычей нефти и природного газа.

Планетарные геологи изучают происхождение и геологию других планетарных тел.

Седиментологи изучают осадочные породы и процессы осадкообразования, транспорта и
показания

Сейсмологи изучают место и силу землетрясений и отслеживают поведение землетрясений
волны для объяснения строения Земли.

Почвоведы изучают почвы и их свойства, чтобы определить, как поддерживать продуктивность сельского хозяйства
а также для обнаружения и восстановления загрязненных почв.

Стратиграфы исследуют временные и пространственные отношения слоистых пород и их ископаемых и
минеральное содержание.

Геологи-строители анализируют силы Земли, изучая деформацию, трещинообразование и складчатость земной коры.
корка.

Вулканологи исследуют вулканы и вулканические явления.

Где работают геологи?

Правительство

• • Геологическая служба США
  • Государственная геологическая служба
  • Агентства по охране окружающей среды (например, CT DEEP)
  • Государственное дорожное управление
  • Городские и окружные власти
  • Министерство обороны США
  • НАСА

Природа/Научные центры и музеи

Промышленность

• • Экологические и геотехнические консалтинговые фирмы
  • Горнодобывающая промышленность
  • Нефтяная промышленность

Образование

• • Университетские профессора
  • Университетские исследования
  • Учителя K-12 и старших классов

Какие курсы я должен пройти в старшей школе?

• Наши программы по геологическим наукам требуют сильного школьного образования в области естественных наук
  и математика. Вы должны взять химию, биологию, физику и математику (в идеале по крайней мере
  через предварительный расчет)
• Также необходимы хорошие навыки письма, общения и критического мышления.

Как далеко тебе нужно идти в школе?

• 4-летняя степень бакалавра достаточна для многих отраслевых должностей начального уровня.
• 2-летняя степень магистра является предпочтительной для продвижения в промышленности и правительстве.
• степень доктора философии (3+ года) требуется для обучения в большинстве колледжей/университетов и повышения квалификации.
  исследовательские позиции.

Предметные области

Геология — это всеобъемлющий термин, обозначающий широкий спектр различных областей исследования. Эти области сосредоточены на более конкретных аспектах Земли или Солнечной системы (таких как вулканология или седиментология) и используют аспекты математики и других наук. Например, палеонтология во многом пересекается с биологией, а дистанционное зондирование использует физику для исследования Земли над и под землей.

Ниже приведен список с краткими описаниями некоторых основных областей исследований в области наук о Земле.