Как научились читать историю земной коры

Как научились читать историю земной коры

В предыдущей главе мы пытались окинуть взглядом великую книгу природы. Но и это самое общее представление могло сложиться только в результате упорного труда выдающихся умов как основателей геологической науки, так и оставшихся неизвестными скромных тружеников: мастеров горного дела, землемеров, рудоискателей — бескорыстных наблюдателей.

Геология как наука еще очень молода. Она окончательно оформилась как отдельная, самостоятельная отрасль знания лишь в начале прошлого столетия и существует, таким образом, менее полутора веков.

До этого времени даже наиболее высоко поднявшиеся в культурном отношении народы имели лишь смутное представление о геологической летописи.

Такое состояние знаний не случайно: запутанность и отрывочность великой книги природы затрудняли осмысливание исторического развития Земли. Чтобы научиться ее читать, человечеству пришлось проделать большой путь общего развития и освободиться от предрассудков.

На десятки столетий задержали развитие науки религиозные представления как древнего, так и нового времени. В каждом из них, — возьмем ли мы вавилонские сказания об Издубаре, или греческий миф о Девкалионе, или библейскую историю о всемирном потопе, — мы видим представление о быстром сотворении окружающего мира и затем уничтожение всей прежней жизни всемирным потопом, после которого возникает современный исторический мир.

Это представление долго господствовало в умах людей, и даже геология в течение длительного периода не могла вполне от него отделаться. Очень медленно в человеческие умы проникало понятие об огромной длительности геологического времени, о специфичности, неповторимости изменений поверхности Земли и, наконец, о длительной эволюции органического мира, в результате которой появился человек, как звено в бесконечной цепи развития.

Более или менее достоверные представления о геологическом развитии, дошедшие до нас в письменных источниках, мы находим у древних греков. Ксенофан, живший в VI веке до н. э., писал о нахождении морских раковин в горах, далеко от моря, и делал из этого правильный вывод о затоплении суши морем в древние времена.

Аристотель (IV век до н. э.) в своей «Метеорологии» высказал поразительную по своей проницательности мысль. Одни и те же места не остаются всегда землею, либо всегда морем. Море приходит туда, где прежде была суша; суша вернется туда, где теперь мы видим море. Еще более замечательным было утверждение Аристотеля, что эти изменения следуют одни за другими в известном порядке и представляют какую-то периодичность. Вместе с этими правильными представлениями Аристотель оказал плохую услугу делу познания геологической летописи, утверждая, что раковины сами зарождаются во влажной земле «от теплоты воздуха». Это абсолютно неверное, фантастическое утверждение господствовало в течение очень долгого периода и особенно было принято в средние века как удобное для богословской софистики. Живший на 2 столетия позже Аристотеля известный географ Страбон уже говорил, ссылаясь на находки морских раковин в горах, о колебательных движениях земли и о возникновении новых материков и островов.

После античного периода в течение всего средневековья познание геологической летописи нисколько не продвинулось вперед. Известные еще в древности находки морских раковин в горах объяснялись особым возникновением сходных с животными минералов под воздействием звезд и другими, столь же нелепыми обстоятельствами.

Только великий ученый и художник Леонардо да Винчи воскресил и дополнил правильные представления античных ученых. Он считал, что изменения суши и моря были не внезапны, а происходили постепенно, в течение долгих лет, подобно тому, как происходят и теперь. Отсюда Леонардо да Винчи делает вывод, что ископаемые раковины не попали в горы вследствие наводнений, а являются предшественниками ныне живущих.

Датчанин Стенон во второй половине XVII века уже сравнивает ископаемых животных с современными, различает морские слои от слоев, образовавшихся в пресных водах, и отмечает, что одни слои пород залегают горизонтально, в то время как другие наклонены вследствие действия подземных сил.

Наш великий ученый Ломоносов в своем сочинении «О слоях Земли» значительно опередил современную ему геологическую мысль. Ломоносов уже представлял себе периодические наступления моря на сушу — морские трансгрессии и связывал их с медленными движениями земной коры. Он связывал происхождение гор, континентов и морских пучин с внутренними слоями Земли — «жаром земной утробы». В начале своего сочинения Ломоносов впервые дает анализ земного рельефа, говорит о его происхождении и зависимости от подъема больших участков земной коры. Такие перемены, по выражению Ломоносова, произошли на свете не за один раз, но случались в разные времена, несчетным множеством крат, ныне происходят и едва ли когда перестанут. В этом сочинении Ломоносова мы видим все основы современных геологических представлений и впервые ясно очерченную мысль о большой продолжительности геологического времени.

Но Ломоносов слишком ушел вперед от современного ему, уровня науки и высказанные им взгляды получили признание только после появления труда эдинбургского натуралиста Хеттона «Теория Земли» в 1788 году, во многом уступавшего по широте взглядов труду Ломоносова.

В самом начале XIX века английский землемер Уильям Смит на основании наблюдений над различными слоями осадочных пород обнаружил, что даже для удаленных друг от друга осадочных пластов можно восстановить последовательный порядок напластования, изучая находящиеся в них остатки животных или растений. Основываясь на сходстве или различии погребенных в слоях органических остатков, можно решить вопрос о возрасте слоев. Открытие Смита дало науке возможность читать геологическую летопись. Он нашел способ определять исторический порядок напластования и горизонтальное распространение пород на больших участках земной коры. Смит же предложил отмечать на карте распространение слоев, а также составлять профили или вертикальные размеры земной коры. Так родилась геологическая карта.

Почти одновременно знаменитый французский ботаник и зоолог Ламарк с невиданной доселе ясностью поставил вопрос о значении геологии, геологической летописи для познания истории развития органического мира. Он первый понял, что изучение современных животных и растений не может быть полноценным без изучения древних форм, погребенных в слоях земной коры.

Ламарк считал, что по ископаемым органическим остаткам мы можем судить не только об истории жизни, но и об истории самой Земли. В своей «Гидрогеологии» с удивительной смелостью и проницательностью он отвергает общепризнанный по библейским данным шеститысячный возраст Земли, утверждая, что древность земного шара так велика, что для человека нет никакой возможности оценить ее. Ламарк указал, что для природы время ничего не значит, она всегда имеет его в своем распоряжении и с помощью его производит и самое великое и самое малое. Так постепенно он приходит к представлению о медленном совершенствовании, эволюции живых существ в течение геологических периодов истории Земли.

Великий основатель палеонтологии французский ученый Кювье положил начало точному научному изучению, определению и описанию ископаемых животных. С работами Кювье изучение геологической летописи быстро двинулось вперед. Огромное количество научных фактов и наблюдений, строго систематизированных и объясненных, влилось в фонд геологических знаний, дав основу для развития геологии и палеонтологии в XIX веке. К сожалению, Кювье не принял высказанного Ламарком представления о постепенном и непрерывном развитии органического мира. Он создал теорию катастроф — периодически повторяющихся всеобщих изменений на поверхности Земли, в результате которых все живое погибало и вновь возрождалось новыми творческими актами. Эта теория долго процветала, препятствуя эволюционному учению. Отголоски теории катастроф и поныне встречаются в современных научных работах, разумеется, в сильно модернизованном виде.

Любопытно отметить, что в опубликованных Кювье и его помощником Броньяром работах имеются данные о постепенном исчезновении древних форм животных и смене их в более высоких слоях новыми, близкими к современным. Таким образом, эти палеонтологические исследования говорят об идее постепенного, эволюционного развития жизни, а не о теории катастроф.

В первой половине XIX века английские геологи, особенно Мурчисон и Седжвик, разрабатывают геологическую хронологию, устанавливая постепенную смену одних крупных осадочных пород другими во времени. К 40-м годам в работе англичанина Джона Филипса мы имеем уже законченную в основных чертах геологическую хронологию всех осадочных напластований с подразделениями на эры, периоды и ярусы, близкую к принятой в настоящее время (см. таблицу).

В той же первой половине XIX века великий английский геолог Ляйель опубликовал свои «Основы геологии», отвергавшие учение о катастрофах и положившие начало актуализму — изучению геологических явлений прошлого, основанному на наблюдениях над современными явлениями. Создалась школа «актуалнстов», исходивших из представления о неразрывной цепи геологических процессов в истории Земли, медленно и постепенно изменяющих поверхность планеты. С очевидностью было доказано, что основой ошибки «катастрофистов» — Кювье и его последователей — было отсутствие представления об огромной длительности геологического времени.

Идеи Ляйеля о непрерывном ходе геологических процессов, естественно, должны были привести к представлениям о таком же непрерывном и медленном развитии жизни — эволюционному учению.

Основатель эволюционного учения Дарвин и принял за основу своих исследований указанные выше геологические идеи Ляйеля. В 1859 году появилось его «Происхождение видов», создавшее эпоху во всех биологических науках, обеспечившее быстрое развитие палеонтологии и выделение ее в самостоятельную научную дисциплину.

Помимо величайших заслуг Дарвина в развитии эволюционного учения, ему принадлежат еще очень важные идеи о неполноте геологической летописи. Дарвин показал, что в силу геологических процессов дошедшая до нас летопись Земли должна быть неполной и отрывочной и что в длительно поднимавшихся областях могут быть нацело смыты огромные толщи осадочных пород вместе со всеми погребенными в них органическими остатками. До того как отложились самые первые слои с ископаемыми остатками, жизнь существовала в таких формах, которые, не имея панциря, раковин или костей, не могли сохраниться. Этот период истории жизни был более длительным, чем вся совокупность периодов с ископаемыми остатками.

С момента появления работ Дарвина можно считать установившемся законченное представление о сущности геологической летописи. В дальнейшем развитии геологии и палеонтологии в конце XIX века и в текущем столетии с накоплением огромного количества фактов и наблюдений происходит постепенное разделение геологии на ряд отдельных дисциплин.

Одной из первых выделилась петрография — наука, изучающая изверженные породы, которая в настоящее время все более уклоняется в сторону физико-химии. Осадочные породы составляют поле деятельности литологии.

Чрезвычайно большое развитие, охватывающее наибольшее число работ, получила за последнее время тектоника — наука, изучающая движение масс в земной коре и структуру земной поверхности (геотектоника).

Непосредственно геологической летописью занимается историческая геология с точки зрения истории Земли и палеонтология — с точки зрения истории жизни. Однако сама палеонтология, восприняв дарвиновское учение, превратилась в биологическую дисциплину и тем самым отошла от поля деятельности исторической геологии.

В первой главе мы видели, что слои горных пород возникают в результате взаимодействия самых различных процессов, происходивших и происходящих на земной поверхности. Без геотектонических исследований мы не можем расшифровать те колебательные движения земной коры, которые обусловили поднятия и опускания, а следовательно, и накопление толщ осадочных пород или размывов более древних отложений. Без литологии мы не поймем особенностей образования осадочных пластов, отражающих геологические процессы и климат прошлого. Без палеонтологии для нас чуждым останется значение окаменелостей, вкрапленных в слоях-листах геологической летописи. Без исторической геологии мы утеряем величественную перспективу времени — едва ли не самое главное в упорно и терпеливо собираемых данных.