Энциклопедия о строении земли

Формирование геологической науки

XVIII век явился важным этапом в развитии геологической науки. Быстро развивались фабрики, заводы и особенно горнозаводские предприятия, призванные обеспечивать растущую промышленность металлом и топливом. Резко возрос спрос на самые различные полезные ископаемые, возникла необходимость поиска новых месторождений. Поэтому во многих странах были созданы горные службы и научные общества, которые организовывали поиск угля, железа, меди и т. д. В учебных заведениях и школах стали готовить знатоков горного дела, появились первые научные журналы. Именно в это время были заложены основы многих современных отраслей естествознания. Выдающиеся труды французского естествоиспытателя Жоржа Луи Леклерка Бюффона (1707—1788), русского ученого Михаила Васильевича Ломоносова (1711—1765), немецкого философа Иммануила Канта (1724—1804) совершили революцию в науке.

Жорж Кювье.

«Всеобщая естественная история и теория неба» Канта сыграла важную роль в развитии прогрессивных идей, особенно в космогонии и геологии. В этом произведении Кант показал, что для происхождения жизни окружающего нас мира не было никакой необходимости в творческом акте или толчке со стороны бога. Земля и вся Солнечная система имеют свою историю, свое развитие во времени.

Чарлз Лайель.

Ломоносов в сочинении «О слоях земных» утверждал: «...напрасно многие думают, что все... с начала творцом создано». Его положение о связи «наступаний» и «отступаний» моря в прошлом с медленными поднятиями и опусканиями земной поверхности стало впоследствии общепризнанным. Эти перемены, по мнению ученого, возможны только в течение огромного периода геологического времени, намного превосходящего те 6 тыс. лет, которые, по утверждению библии, составляют всю историю Земли. Внутренним (глубинным) геологическим процессам он отводил решающую роль в формировании лика Земли. Будучи прекрасным химиком, Ломоносов считал, что природные водные растворы занимают видное место в образовании некоторых минералов, руд и горных пород, а животные и растения играют большую роль в круговороте веществ в природе.

Чарлз Дарвин.

Бюффон в труде «Эпохи природы» разделил историю Земли на семь периодов, определив общую продолжительность существования нашей планеты в 75 тыс. лет. Позднее Джеймс Геттон (1726—1797) в «Теории Земли» писал, что Земля — это машина, построенная на химических и механических принципах. Основными действующими силами, по его мнению, являются сила тяжести, нагрев и охлаждение, солнечный свет, электричество и магнетизм. Они, утверждал Геттон, не только обусловливают современные геологические явления, но действовали и в прошлые времена. Подобно Ломоносову, он отводил «внутреннему жару» основную роль среди геологических агентов, изменяющих земную поверхность.

Геттон точно так же, как Бюффон, Ломоносов и Кант, утверждал, что в окружающей нас живой и неживой природе происходят непрерывные изменения, а планета наша существует многие и многие тысячелетия. Такие взгляды были очень смелыми для XVIII столетия, когда большинство ученых считало, что все существующее сохраняется неизменным со времени своего появления на Земле, как это утверждало духовенство.

В XVIII в. на территории Западной Европы, Азии и Северной Америки оставалось сравнительно мало так называемых «белых пятен» — пространств, которые были до того времени совершенно неисследованными. Начали изучать обширные площади Австралии, Африки и Южной Америки. В России работали академические экспедиции, организация которых осуществлялась по проекту Ломоносова, при участии его учеников и последователей. Во главе этих комплексных экспедиций, которые занимались изучением фауны, флоры, минеральных богатств, климата и т. п., стояли широкообразованные ученые-естествоиспытатели. Маршруты экспедиций, работавших по единой программе и охвативших огромную площадь, позволили собрать колоссальный материал, в том числе и о геологическом строении Земли.

В конце XVIII в. среди геологов вновь, как и в античное время, возродились два течения, по-разному толковавшие условия образования горных пород. Глава нептунистического направления немецкий геолог Абраам Готлоб Вёрнер (1750—1817) полагал, что все горные породы произошли в результате их осаждения из вод первозданного океана. В противоположность этой точке зрения Геттон — глава школы плутонистов — считал важнейшим геологическим фактором огонь, порождением которого являются как различные горные породы, так и всевозможные формы наземного рельефа. Эти два направления яростно боролись между собой. Особенно ожесточенным был спор по вопросу о происхождении базальта, пластообразное залегание которого дало нептунистам основание считать его не застывшей лавой, излившейся из вулканического кратера, а обычным морским осадком.

В науке нередко бывает, когда одно и то же загадочное явление пытаются объяснить с противоположных позиций. Вместо того чтобы спокойно и терпеливо искать истину, ученые во время горячего спора доходят до абсурдных утверждений. Однако такая полемика обычно не вредит развитию науки. Спорящие стороны для доказательства своей правоты углубленно изучают новые, ранее неизвестные природные явления. Так, нептунисты много сделали для развития учения о растворах и выяснения условий накопления осадков.

Плутонисты, отстаивая свои взгляды, немало преуспели в изучении вулканических явлений, подробно описали граниты, порфиры, лавы и т. д. Они доказали магматическое происхождение базальта, так как обнаружили значительные изменения осадочных пород в местах соприкосновения их с лавовыми потоками. Известняки, например, под влиянием высокой температуры нередко приобретали явно мра-моровидный облик. В конечном счете перевес оказался на стороне плутонистов.

В период этих споров на рубеже XVIII и XIX вв. было положено начало созданию шкалы относительного возраста горных пород. Появление ее стало возможным благодаря разработке палеонтологического метода. К открытию этого метода почти одновременно подошли ученые Франции, Англии, Швейцарии и Германии. Важнейшими были наблюдения английского землемера Уильяма Смйтта (1769—1839). Он показал, что по характерным окаменелостям можно уверенно узнавать слои, даже если они расположены на огромном расстоянии один от другого, сопоставлять геологические разрезы по относительному возрасту пластов и строить по ним геологические карты.

Французский естествоиспытатель Жорж Кювье (1769—1832) много сделал для развития палеонтологии. Он открыл способ реконструкции внешнего вида вымерших существ по одной их кости или даже по одному их когтю.

Изучая отложения в окрестностях Парижа, Кювье заметил, что каждый из вышезалегающих слоев содержит различные, несходные между собой ископаемые формы организмов, при этом чередование наземных, пресноводных и морских видов свидетельствовало о неоднократных резких сменах физико-географической обстановки прошлого. Не обнаружив между окаменелостями, найденными в различных пластах, переходных форм, Кювье в 1812 г. сделал вывод о том, что история Земли делится на ряд эпох, в течение каждой из которых существовал особый животный и растительный мир. Эти эпохи прерывались эпизодическими катастрофами, во время которых на обширных участках Земли погибали все живые существа. Затем опустошенные пространства суши и морские бассейны вновь заселялись животными и растениями, переселившимися из других областей.

Ученики и последователи Кювье живо восприняли его идеи и, развивая их, пришли к абсурдному выводу о геологических переворотах — «катаклизмах», периодически уничтожавших все живое на нашей планете. Они считали, что в каждую из эпох, следующих за подобным «переворотом», в результате божественного акта творения появлялся совершенно новый органический мир.

Идеи катастрофистов, доведенные в своей крайности до антинаучных выводов, имели все же и положительное значение: они как бы объясняли вывод Смйтта о том, что каждому слою присущи специфические органические формы. Это побудило геологов усиленно изучать строение земных напластований. В чрезвычайно короткий срок — за два-три десятилетия — по остаткам вымерших животных и растений была создана шкала расчленения всех осадочных горных пород, которая в общем виде сохранилась до наших дней.

Появление стратиграфии — учения о последовательности 'залегания слоев — привело к возникновению исторической геологии, которая изучает историю нашей планеты и населявших ее поверхность животных и растений. Накопившиеся в результате экспедиций XVIII в. геологические сведения, пополненные обширным материалом по относительному возрасту горных пород, позволили приступить к составлению геологических карт сначала небольших площадей, а потом и целых государств. К середине XIX в. появились обзорные геологические карты Англии, Франции, Германии, Австрии и т. д. В 1841 г. были опубликованы первые три геологические карты Европейской части России, охватившие площадь, значительно превышающую всю Западную Европу.

Ученые установили, что в геологической истории происходили многократные перемены, серьезно изменившие облик земной поверхности. Но за какое время могли произойти все эти изменения? Катастро-фисты, следуя священному писанию, попытались доказать, что все глубокие ущелья, обрывистые горные хребты, широкие речные долины и т. п. образовались почти мгновенно, в результате сильнейших «потрясений» земного шара, происходивших под действием мощных сил, которые не проявляются в наши дни.

Александр Петрович Карпинский.

Однако эти представления шли вразрез со многими геологическими фактами. И вот английский геолог Чарлз Лайелъ (1797—1875) выступил против гипотезы Кювье, доказывая, что ныне действующих сил природы вполне достаточно для грандиозных преобразований на Земле и нет необходимости в катастрофах. Правда, для этого требуются миллионы лет. Кроме того, в результате тщательного изучения геологических разрезов Лайель показал, что животный мир вовсе не исчезал при каждой перемене условий обитания, а происходила постепенная смена форм органического мира и, следовательно, не было катастроф, уничтожавших все живое. Факты и логичность изложения геологических наблюдений Лайелем побудили многих геологов-катастрофистов отказаться от гипотезы Кювье.

Владимир Иванович Вернадский.

Лайеля и приверженцев его взглядов стали называть в истории науки униформистами. В основе их представлений лежали следующие положения: силы, преобразовывавшие земной шар на протяжении геологических эпох, всегда были однообразными и такими же, как те, которые проявляются ныне; силы эти действуют непрерывно; крупные преобразования являются результатом суммирования постоянных малозаметных изменений. Униформисты подчеркивали, что люди не замечают грандиозной деятельности обычных геологических процессов, ибо вся история человечества лишь мгновение в сравнении с бесконечной длительностью геологического времени. Объяснив, что для расшифровки прошлого Земли можно и нужно исходить из наблюдаемых закономерностей, характеризующих современные геологические процессы, униформисты доказали познаваемость геологической истории. С победой униформизма элементы фантастики и непознаваемость геологического прошлого Земли были исключены из арсенала научных исследований.

Иван Михайлович Губкин.

Первая половина XIX в. вошла в историю геологических знаний как «героический период», во время которого было сделано много открытий и шла ожесточенная борьба мнений, плодотворно сказавшаяся на развитии науки. В эти годы оформились почти все основные отрасли современной геологической науки, зародились многие идеи и направления, развивающиеся в наши дни.