Author: Хаин В.Е. Рябухин А.Г. Наймарк А.А.
Tags: науки о земле геологические науки методика преподавания учебных предметов в общеобразовательной школе геология учебное пособие
ISBN: 978-5-7695-4870-3
Year: 2008
Text
Высшее профессиональное образование
В. Е. Хайн
А. Г. Рябухин
А.А.Наймарк
ИСТОРИЯ
И МЕТОДОЛОГИЯ
ГЕОЛОГИЧЕСКИХ
НАУК
ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ
В.Е.ХАИН, А.Г.РЯБУХИН, А.А.НАЙМАРК
ИСТОРИЯ
И МЕТОДОЛОГИЯ
ГЕОЛОГИЧЕСКИХ
НАУК
Допущено
Учебно-методическим объединением
по классическому университетскому образованию
в качестве учебного пособия для студентов,
обучающихся по направлению «Геология»
ACADEMA
Москва
Издательский центр «Академия»
2008
УДК 55(075.8)
ББК 74.262.6я73
Х-156
Рецензенты:
д-р геол.-минералог. наук, проф. А. К. Соколовский
(зав. кафедрой общей геологии и геологического картирования Российского
государственного геологоразведочного университета
им. С. Орджоникидзе);
д-р геолого-минералог. наук, проф. В. 77. Гаврилов
(зав. кафедрой геологии Российского государственного университета
нефти и газа им. И. М. Губкина)
Хайн В.Е.
Х-156 История и методология геологических наук : учеб, пособие
для студ. вузов / В.Е.Хайн, А.Г. Рябухин, А.А.Наймарк. — М.:
Издательский центр «Академия», 2008. — 416 с.
ISBN 978-5-7695-4870-3
В учебном пособии рассмотрены общие вопросы истории развития гео-
логии, ее современное состояние и ближайшие перспективы. Проанализи-
рованы методологические основы и принципы построения научного ис-
следования в геологии. Изложены главнейшие философские вопросы гео-
логической эволюции нашей планеты.
Для студентов высших учебных заведений, обучающихся по направле-
нию «Геология». Может быть полезно специалистам, интересующимся воп-
росами истории и методологии геологических наук.
УДК 55(075.8)
ББК 74.262.6я73
Оригинал-макет данного издания является собственностью
Издательского центра «Академия», и его воспроизведение любым способом
без согласия правообладателя запрещается
© Хайн В. Е., Рябухин А. Г., Наймарк А. А., 2008
© Образовательно-издательский центр «Академия», 2008
ISBN 978-5-7695-4870-3 © Оформление. Издательский центр «Академия», 2008
ПРЕДИСЛОВИЕ
300-летию со дня рождения М. В. Ломоносова
(1711—1765) посвящается
Настоящее пособие соответствует учебной программе дисцип-
лины «История и методология геологических наук», которая чи-
тается в вузах студентам 5-го курса всех геологических специаль-
ностей, а также в классических университетах магистрам первого
года обучения по направлению «Геология».
Большинство студентов, обучающихся по данному направле-
нию, связывают свое будущее в сфере геологии не только с про-
изводством, но и с современной наукой, активно и глубоко пере-
сматривающей сейчас традиционные, линейные взгляды на мир,
а также на подходы к решению фундаментальных проблем про-
гнозирования будущих и реконструирования прошлых обстано-
вок и событий. При этом понимание специальных естественно-
научных и философских проблем, прежде всего методологических,
безусловно необходимо.
«В наше время наука подошла вплотную к пределам своей обще-
обязательности и непререкаемости. Она столкнулась с пределами
своей современной методики. Вопросы философские и научные
слились...» (В. И. Вернадский, 1988. С. 113). «Сейчас происходит та-
кой глубокий поворот и рост знаний в... геологических науках,
который совершенно не учтен логической мыслью» (Там же. С. 199).
Эти высказывания В. И. Вернадского в конце 1930-х гг. стали
еще актуальнее сегодня, когда отечественная геология широко и
плодотворно осваивает новейшие фундаментальные идеи разви-
тия Земли как открытой нелинейной неравновесной системы, вы-
водящие познание геологических процессов и структур на прин-
ципиально иной, более высокий уровень.
Стержневая идея, определившая структуру данного учебного
пособия, — взаимосвязь основных категорий: истории, методоло-
гии и философии, неотделимых от понятия «современная наука».
Соответственно в первом разделе книги (гл. 1 — 7) рассмотрены
вопросы истории становления и развития геологии, дана ее пери-
одизация, охарактеризован каждый период на общем фоне разви-
тия науки, приведены материалы новейших изысканий. Во вто-
ром разделе авторы стремились не к академически строгому и
полному своду существующих методологических знаний, а к до-
ступному изложению их основ, разъяснению возможностей их
освоения и практического применения как в производственно-
3
прикладных, так и в научных фундаментальных геологических ис-
следованиях. Здесь изложены основные элементы и принципы по-
строения этих исследований (гл. 8 — 9), освещены фундаменталь-
ные естественно-научные и философские аспекты строения и эво-
люции нашей планеты с учетом влияния ближнего и дальнего
космоса (гл. 10—11).
Созданию учебного пособия во многом благоприятствовало
издание в последние десятилетия большого количества работ,
освещающих основные этапы истории геологии и отдельных ее
дисциплин. Эти книги, написанные известными геологами Э.Хэл-
лемом, В. В. Белоусовым, В. И. Смирновым, Дж. Имбри, А. А. Ино-
странцевым и другими авторами, представляют собой не только
научные, но и яркие художественные произведения. Интересные
очерки о выдающихся отечественных ученых-геологах содержатся
jb мемуарах Ю. М. Пущаровского и В. Е. Хайна, в книге Е. Е. Мила-
новского. Вышли в свет сборники, посвященные замечательным
российским ученым В. В. Белоусову, М. В. Гзовскому, Л. П. Зонен-
шайну, Д.С.Коржинскому, А.Л.Яншину, Г.А.Гамбурцеву и др.
За рубежом опубликованы монографии по истории геологии фран-
цузского ученого Ф. Элленберже, австралийского ученого Д. Олд-
ройда; исследователя из Турции А. Шенгёра. Итальянские ученые
Г. Батиста, В.Кавасса (ред.), М.Эдизони, В. де Понти в 2004 г.
опубликовали книгу «400 лет термину «геология» Улисса Альдро-
ванди». Вышел ряд учебных пособий по методологии и филосо-
фии науки. Два издания выдержал учебник по истории и методо-
логии наук о Земле В. Е. Хайна и А. Г. Рябухина.
Предлагаемое пособие учитывает этот богатый материал и по-
лезный опыт. Главы 2, 6, 11 и подразд. 7.1 —7.5 написаны В.Е.Хаи-
ным, гл. 1, 3—5 и подразд. 7.6, 8.6, 8.7, 10.5, 10.6 — А. Г. Рябухи-
ным, гл. 9 и подразд. 8.1—8.5, 10.1 —10.4 — А.А. Наймарком.
За весьма содержательный и конструктивный анализ рукописи
авторы признательны коллективу кафедры геологии РГУ нефти и
газа им. И. М. Губкина и ее заведующему профессору В. П. Гаври-
лову. За ценные замечания, сделанные при подготовке пособия,
авторы благодарны заведующему кафедрой общей геологии и гео-
логического картирования РГГУ им. С. Орджоникидзе профессору
А. К. Соколовскому. За активную поддержку данного издания ав-
торы выражают благодарность заведующему кафедрой динамиче-
ской геологии геологического факультета МГУ им. М. В. Ломоно-
сова профессору Н. В. Короновскому.
Замечания по учебному пособию просьба направлять по адре-
су: 119991, Москва, ГСП-1, Ленинские горы, МГУ, геологиче-
ский факультет, кафедра динамической геологии. Все предложе-
ния по дальнейшему совершенствованию книги будут приняты
авторами с благодарностью.
РАЗДЕЛ ПЕРВЫЙ
ИСТОРИЯ ГЕОЛОГИЧЕСКИХ НАУК
Чтобы понять какую-либо науку,
необходимо знать историю этой науки.
О. Конт
, i
Глава 1
История геологических наук как самостоятельная
дисциплина
' 1.1. Объект, предмет, цели и задачи истории
геологических наук
Любая наука вступает в фазу зрелости с того момента, когда в
ней складывается определенная, теоретически выраженная си-
стема представлений об изучаемом объекте, осознается необходи-
мость причинного объяснения явлений и с помощью специаль-
ных или общенаучных методов изучается та или иная предметная
характеристика объекта. История геологии является частью всеоб-
щей истории естествознания и мировой культуры в целом. Геоло-
гия возникла в связи с потребностями общества и развивается
вместе с ним. История геологии изучает процесс становления гео-
логических знаний, раскрывает внутренние связи между развити-
ем геологии и развитием производительных сил, экономически-
ми, социальными, культурно-историческими особенностями со-
стояния общества, исследует взаимосвязи и взаимодействие гео-
логии с другими науками в рамках развития естествознания в це-
лом. Иначе говоря, историк геологической науки должен, с од-
ной стороны, ответить на вопросы: «кто?», «где?», «когда?», «по-
чему?» и «как?», с другой стороны, проследить логику развития
идей, становления парадигм и общие закономерности развития
геологических знаний. Следовательно, история геологической на-
уки включает не только ретроспективную оценку определенных
Уже пройденных этапов ее развития, но и попытку исследовать, в
какой мере понятия, позиции и предложенные в свое время мето-
ды остаются активно действующими на следующих этапах разви-
тия геологии и как шло становление современных ее парадигм.
Таким образом, объект истории геологических наук — это само
научное познание и закономерности его развития.
Предмет историко-геологических исследований включает не толь-
ко собственно историографию, но также изучение генезиса и струк-
туры геологических знаний. При этом в ходе разработки истории
геологии и развития самой геологии предмет историко-геологи-
ческих исследований изменялся. На первом этапе преобладало
хронологическое описание достижений геологии, становления
новых методов исследования, а также творческой биографии круп-
ных ученых. Основное внимание уделялось описанию процесса
накопления фактического материала, поискам предшественников
и истоков развивавшихся на данном этапе идей. При всей необхо-
димости и тщательности осуществлявшихся исследований хроно-
логическое описание само по себе не приводит к истолкованию
причин становления той или иной концепции. Историки, как
правило, не могут однозначно установить, кто первый и когда
открыл то или иное явление, поскольку каждая эпоха имеет свое
видение истории. Французский историк науки А. Койре (1892 —
1963) писал, что ничто не изменяется более быстро, чем непод-
вижное прошлое.
Например, закон постоянства углов кристаллов был открыт
Н.Стеноном в 1669 г., но остался почти неизвестным современ-
никам и был надолго забыт. Впоследствии такая же участь постиг-
ла высказывания других авторов, в том числе М. В. Ломоносова,
который в 1740 г. предложил свою формулировку этого закона.
Окончательно закон постоянства углов кристаллов был сформули-
рован и утвердился в науке более чем через сто лет после первого
его открытия, в 1783 г., после публикации французского минера-
лога Б. Роме де Лилля. В данном случае речь идет о строгом матема-
тическом законе. Если же анализируется история становления на-
учной идеи, то ее первого автора, как правило, определить невоз-
можно, поскольку всякого рода догадки и так называемые преж-
девременные открытия не могут считаться в строгом смысле слова
научными открытиями. Как правило, они не были восприняты уче-
ными-современниками и не сыграли поэтому какой-либо роли в
поступательном движении науки. Например, гелиоцентрическая
модель Солнечной системы задолго до Н. Коперника была подроб-
но изложена Аристархом Самосским еще в III в. до н. э. Хотя Н. Ко-
перник ссылается на его труды и детально анализирует их, основ-
ная заслуга в обосновании и утверждении данной концепции без-
условно принадлежит великому польскому естествоиспытателю.
Хороший пример дает в этом отношении история становления
тектоники литосферных плит. Близкая к ней по содержанию кон-
цепция была предложена в первой половине XX в. А. Холмсом, а
еще раньше, во второй половине XIX в., — другим британским
геологом О. Фишером, сама же идея мобилизма высказывалась
6
уже начиная с XVIII в. Но лишь в 60-е гг. XX в. после получения
первых точных данных по строению и возрасту ложа океанов она
получила развитие и широкое признание.
В первой половине XX столетия основное внимание историков
геологической науки стали занимать вопросы изучения законо-
мерностей развития геологии, установления общих и частных за-
конов ее развития, прослеживания внутренней связи историче-
ских этапов развития, смены парадигм, изменения структуры и
функции геологических наук вследствие общего развития есте-
ствознания. Уяснение исторических закономерностей помогает
понять динамику геологической науки и увидеть нить, связываю-
щую одно открытие с другим.
В. И. Вернадский писал, что изучение истории геологии стало
осознаваться не только как средство более глубокого понимания
ее настоящего, но и во многом как предвидение тенденций ее
развития в будущем. Каждое поколение научных исследователей
ищет и находит в истории науки отражение научных течений сво-
его времени. Двигаясь вперед, наука создает новое, но неизбежно
переоценивает старое, пережитое. Уже поэтому история науки не
может и не должна быть безразличной для любого исследователя.
Натуралист и математик всегда должны знать прошлое своей на-
уки, чтобы понимать ее настоящее. Только этим путем возможна
правильная и полная оценка того, что добывается современной
наукой, что представляется ею в качестве важного, истинного и
нужного.
Таким образом, история геологии изучает становление различ-
ных направлений геологической науки, развитие методов и мето-
дик, научных открытий и поисков, историю борьбы различных
идей, научных диспутов, событий жизни выдающихся ученых в
реальном времени и пространстве, повлиявших на ход развития
науки, устанавливает объективные закономерности развития гео-
логических знаний на фоне общего прогресса естествознания во
взаимосвязи с другими сторонами материальной и духовной ис-
тории общества.
Основная цель изучения истории геологии заключается в откры-
тии закономерностей ее развития, условйй и факторов, способ-
ствовавших ему, изучении современных функций геологии, а также
в предвидении тенденций будущего ее развития.
Главная задача истории геологических наук состоит в раскры-
тии механизма становления новых знаний о строении и истории
развития Земли, анализе условий формирования школ и направ-
лений, разработке методологической базы проведения геологи-
ческих исследований. Задачей истории геологии являются строгое
описание и регистрация фактов и событий, критический анализ
и оценка исторического материала с точки зрения современного
состояния геологии. Надо помнить, что история науки — это не
7
прогулка по «кладбищу» забытых идей, неретроспективный обзор
пройденных этапов, истинность которых сегодня не вызывает со-
мнений. Изучение истории — это попытка исследовать, в какой
мере понятия или устаревшие методы были прогрессивны в свое
время, в чем преодоленное прошлое остается действующим про-
шлым, для которого необходимо сохранить статус науки. История
науки дает возможность не только оценить вклад в науку исследо-
вателей прошлого, но и прежде всего получить представления о
том, каким путем рациональнее увеличить и расширить запас этих
знаний.
Данный анализ необходим, так как прошлое стремительно из-
меняется под пристальным изучением с позиции сегодняшнего
дня, но прошлое надо рассматривать, хорошо зная уровень раз-
вития общества и науки прошлого, имея в виду, что наука несет
в себе все издержки современной ей эпохи.
Историческое исследование — это всегда реконструкция, и на
каждом этапе развития науки ее история прочитывается по-раз-
ному.
Профессиональная история науки сложилась к концу XIX в.,
когда в Парижском университете в 1892 г. была создана кафедра
истории науки. Сегодня в мире насчитывается порядка 100 подоб-
ных кафедр.
1.2. Основы периодизации истории геологии
Становление геологии тесно связано с развитием человеческо-
го общества, его социальных структур, направлением движения
научной мысли естествознания в целом, с внутренней логикой
развития самой науки. Среди фундаментальных направлений ес-
тествознания геология никогда не принимала на себя роль лиде-
ра, однако чутко реагировала на смену лидеров, подчиняясь объек-
тивным законам развития естествознания. Периодизация представ-
ляет собой эволюционный срез, который демонстрирует динами-
ку развития научной мысли. В связи с этим выявление этапности
развития геологии, ее периодизации означает в какой-то мере
определение ее современного состояния и оценку будущего раз-
вития.
Существуют разные точки зрения на историю геологии и оценку
ее современного состояния. В 1950-х гг. Дж.Бсрнал (1901 —1971),
отмечая преобладающий в геологии индуктивно-эмпирический
стиль мышления, сомневался в научности этой области знаний.
Некоторые отечественные исследователи считают, что геология и
сейчас ешс нс достигла теоретической стадии зрелой науки.
Так, И. В. Назаров в 1990 г. писал, что подобного уровня разви-
тия геология как наука достигнет лишь в следующем столетии.
8
и. П. Шарапов (1907 — 1996) оценивал современное состояние гео-
логии как стагнацию, которая определяется большим распро-
странением логически слабых генетических гипотез и преобладани-
ем эмпиризма. И. А. Резанов (1927 — 2006) не увидел принципи-
ального различия геологии середины XX в. и современного пери-
ода ее развития. Со всеми этими взглядами невозможно согла-
ситься. Их авторы не заметили стремительного прогресса теорети-
ческой геологии второй половины XX в., благодаря которому гео-
логия, используя современные геохимические и геофизические
методы, поднялась на новый уровень исследований.
Историю науки, в частности геологии, нельзя изучать «вооб-
ще», необходимо выработать критерии, которые позволили бы
выделить определенные вехи становления данной науки. В насто-
ящее время можно отметить большое разнообразие точек зрения
по вопросу периодизации истории геологии. Хронологический
принцип, пользовавшийся большой популярностью в XIX — на-
чале XX столетия, в значительной степени основанный на пе-
речне открытий, фиксации вклада в науку различных ученых, в
настоящее время не удовлетворяет историков науки, поскольку
не дает возможности увидеть логику развития самой науки. Кри-
терий, основанный на связи развития науки с характером про-
изводственных отношений и развитием социально-экономиче-
ских формаций, полезен лишь для выделения крупных этапов раз-
вития естествознания в целом: наука античного мира, Средних
веков, эпохи Возрождения, Нового и Новейшего времени. Для
прослеживания истории конкретных наук, например геологии,
подобное подразделение является слишком общим, а более под-
робная увязка развития геологии и социально-экономического
уклада развития общества не обнаруживает надежной корреля-
ции.
В. В. Белоусов, излагая материалы по истории развития геоло-
гических знаний, высказал мысль о том, что на любом этапе раз-
вития науки существует своеобразный фон — научное сообще-
ство, которое определяет общий характер развития науки. Оцени-
вая тот или иной этап становления науки, мы, как правило, не
замечаем этого фона, сосредоточивая внимание на деятельности
отдельных ярких ученых, которые выделялись оригинальностью
мышления. Их идеи не воспринимались и часто считались ерети-
ческими. Затем научное сообщество ассимилировало эти идеи,
достигая уровня этих ученых. Но появлялись новые яркие лично-
сти, и цикл повторялся, т.е. развитие науки определялось суммой
накопленных фактов, и в общем фундаменте науки всегда нахо-
дилось место любой концепции по мере увеличения суммы зна-
ний. При подобном подходе к изучению истории науки ярким
идеям отводится пассивная роль ожидающего, и они не оказыва-
ют какого-либо влияния на развитие науки.
'9
Таблица 1.1. Периодизация истории геологических наук
Этап Период Характеристика периода. Ведущие тектонические концепции Научные рево- люции в естест- вознании. Лидеры развития естествознания Выдающиеся ученые
Научный Современный (конец XX — начало XXI в.) Глобальная геодинамическая модель Земли и планет земной группы. Глобальная геоэкология Синергетика
Новейший (60-90-е гг. XX в.) Тектоника литосферных плит. Исследования Мирового океана, включая глубоководное бурение. Исследование Земли из космоса. Геохронология докембрия. Изотопный уровень исследования вещества. Сверхглубокое бурение на континентах. Сейсмостратиграфия, сейсмотомография, палеомагнетизм. Экспериментальная минералогия и петрология, геохимия, космохимия. Математическое моделирование. Геоинформатика Физика, химия изотопов, вы- числительная математика, космонавтика Г. Хесс, Дж. Т. Вилсон, Д. С. Коржин- ский
Критический (до 1960-х гг.) Развитие учения о геосинклиналях, орогенах и платформах. Появление мобилизма. Кристалло- химический этап изучения вещества. Развитие геохимии, сейсмологии, разведочной геофизики, радиогеологии. Создание оболочечной модели строения Земли. Региональные геолого-геофизи- ческие исследования. Опорное континентальное бурение. Развитие прикладных дисциплин: неф- тяной геологии, геологии угля, инженерной геологии, геокриологии Физика Г. Штилле, Н. С. Шатский, В. В. Белоусов, В. Пенк, У. Г. Брэгг, В. И. Вернад- ский, А. Е. Ферсман, Викт. М. Гольд- шмидт,
Э.Арган, 1 А. П. Карпин- 1 ский, В. А. Обручев, Э. Ог А. Вегенер
Классический (вторая поло- вина XIX в.) Гипотеза контракции. Учение о геосинклиналях и платформах. Геоморфология. Создание общей стратиграфической шкалы фанерозоя. Региональная геология континентов, палеогеография, учение о рудных месторождениях, кристаллография, гидрогеология. Использование поляризационного микроскопа при изучении горных пород и минера- лов Химия, физика, биология Э. Зюсс, М. Бертран, Дж. Холл, Дж. Дэна, В. Дэвис, П. X. Грот, Е. С. Федоров, Л. Эли де Бомон, Ч. Лайель, Ч. Дарвин
Героический (первая поло- вина XIX в.) Гипотеза кратеров поднятия. Палеонтология. Биостратиграфический метод. Геологическое картирование. Химический этап изучения вещества, минералогия Биология, химия, физика К. Гаусс, В. Смит, Л. Бух, А. Гумбольдт, Ж. Б. Ламарк, Ж Кювье
Переходный (вторая половина XVIII в.) Физический этап изучения вещества. Космогоническая гипотеза И. Канта и П. С. Лапласа. Становление научной геологии ** Механика Р. Ж Гаюи, А. Г. Вернер, Дж. Хаттон, Ж Бюффон, Г.Б.Соссюр, П. С. Паллас, П. С. Лаплас, М. В. Ломоно- сов, И. Кант
Окончание табл. 1.1
Этап Период Характеристика периода. Ведущие тектонические концепции Научные рево- люции в естест- вознании. Лидеры развития естествознания Выдающиеся ученые
Донауч- ный Эпоха Воз- рождения (XV- XVII вв.- середина XVIII в.) Великие географические открытия. Развитие рудных промыслов. Возрождение философских взглядов античного периода на природу Механика Н. Стеной, А. Л. Моро, Г. В. Лейбниц, Р. Декарт, Г. Бауэр (Агрикола), Р.Гук, И. Нью- тон, Г. Гали- лей, И. Кеплер, Н. Коперник, Альберт Вели- кий, Ж. Бури- дан, Леонардо да Винчи, У. Гилберт
Схоластиче- ский (V— XV вв.) Развитие рудных промыслов Натурфилосо- фия Ибн Рушд (Аверроэс), Ибн Сина (Авиценна), Абу Рейхан аль-Бируни
Античный (V в. до н. э. — V в. н.э.) Зарождение представлений о минералах, горных породах и геологических процессах Античная 1 философия 1 Аристотель, Аристарх, Страбон, Фалес, Анаксимандр
Становление человеческой цивилизации (до V в. до н. э.) Развитие опыта использования минералов, пород, руд для создания орудий труда
Современные критерии периодизации истории геологии осно-
ваны на концепции скачкообразного, нелинейного развития на-
уки, когда периоды эволюционного развития сменяются перио-
дами интенсивного, революционного се развития. Эти скачкй
фиксируют смену ведущей теоретической концепции — парадиг-
мы, которая на определенном этапе оказывает решающее влия-
ние на эмпирические и теоретические разработки геологов. При-
ход новой идеи, как правило, подкрепляется развитием новых
методов исследования.
Подобная периодизация истории геологических наук была
предложена в работах Б.П.Высоцкого, И.В.Крутя, В.Е.Хайна и
А. Г. Рябухина и др. Выделенные этими авторами вехи развития
геологии хотя и отличаются по детальности расчленения, незна-
чительному различию границ и содержанию, вкладываемому ав-
торами в хронологические интервалы, в целом совпадают, что,
очевидно, отражает объективный ход и ритмику развития науки.
Соответственно в истории геологии выделяют два крупнейших
этапа: донаучный этап, охватывающий широкий хронологический
диапазон от начала развития человеческой цивилизации до сере-
дины XVIII в., и научный этап становления геологии — с начала
XIX в. Переход от одного этапа к другому не был мгновенным,
его продолжительность составляет несколько десятилетий и при-
ходится на вторую половину XVIII столетия. В пределах каждого из
этих крупнейших этапов выделяют периоды, которые для донауч-
ного этапа практически совпадают с периодами смены социаль-
но-экономических формаций человеческого общества. Смена пе-
риодов научного этапа соответствует смене парадигм геологии и
отвечает, как правило, периодам научных революций в естество-
знании (табл. 1.1). В это время прямое совпадение периодов разви-
тия науки и общечеловеческой истории уже не наблюдается.
Глава 2
Донаучный этап развития геологических знаний
2.1. Зарождение геологии
Геология как особая наука зародилась во второй половине XVIII
столетия, т.е. много позже, чем такие науки, как геометрия, оп-
тика, астрономия, география, механика, но немного раньше, чем
другие естественные науки. Становлению научной геологии пред-
шествовал длительный период первичного накопления геологи-
ческих знаний, настолько длительный, что определить началь-
ную точку его отсчета затруднительно. По существу, она совпада-
ет с зарождением человеческой культуры и цивилизации.
Первоначальное накопление геологических знаний шло по не-
скольким направлениям. Одно из них, самое важное по крайней
мере на первых порах, было связано с расширяющимся и нара-
стающим использованием человеком в хозяйстве и культуре раз-
личных полезных минералов и горных пород, начиная с кремне-
вых орудий и цветных драгоценных и полудрагоценных камней,
служивших украшениями, и продолжая медной, оловянной, же-
лезной рудой, углем, нередко из естественных источников, золо-
том, серебром и др. Это направление, все больше накапливая на-
блюдательный материал и проверяя свои выводы опытом, посте-
пенно вело к созданию таких геологических дисциплин, как ми-
нералогия и петрография, объединяемых вместе с геохимией в
понятие наук о веществе твердой Земли.
Другое направление заключалось в наблюдениях над естествен-
ными геологическими процессами. Оно берет начало в Древней
Греции, и первыми объектами таких наблюдений становятся дея-
тельность рек (эрозия, аккумуляция), процессы, изменяющие
морские берега, деятельность подземных вод — источники, кар-
стовые явления, столь распространенные в Средиземноморье.
Наряду с этими достаточно обычными и в общем медленно
текущими процессами большое впечатление на людей произво-
дили такие катастрофические явления, как вулканические извер-
жения, землетрясения, наводнения. Наиболее значительные из них
оставляли прочный отпечаток в памяти людей, и воспоминания о
них передавались из поколения в поколение, воспринимаясь по-
зднее уже в виде мифов, многие из которых гораздо позже были
закреплены в священных книгах, в частности в Ветхом завете
иудейской и христианской религий. Как теперь все больше стано-
вится ясным, в основе многих мифов лежат вполне реальные со-
15
бытия. Это относится, в частности, к наиболее знаменитому из
них — преданию о Всемирном потопе. Как показали австрийские
ученые, супруги А. и Х.Тольман, события, описываемые под этим
названием, в действительности могли быть связаны со столкнове-
нием с Землей крупного астероида около 10 тыс. лет до н.э., как
раз на рубеже геологических эпох, именуемых плейстоценом и
голоценом, которое и вызвало, в частности, вымирание мамон-
тов. По версии российского ученого Э. П. Изоха (1927 —1996), при-
чиной этой катастрофы могло быть падение кометы.
Реальную основу, вероятно, имеет и библейский рассказ о ги-
бели Содома и Гоморры, которая могла быть вызвана крупным
вулканическим извержением, имевшим место на территории со-
временной Сирии. Описание Платоновым гибели Атлантиды так-
же, скорее всего, представляет собой отражение катастрофиче-
ского вулканического извержения на о. Санторин в Эгейском море,
повлекшего за собой гибель критской культуры. Печальная участь
жены Лота, превращенной в соляной столб, навеяна, очевидно,
существованием соляного штока в ядре диапира на берегу Мерт-
вого моря. Предание о Сцилле и Харибде связано с трудностями
мореплавания в Мессинском проливе из-за своеобразного режи-
ма встречных течений. Под Геркулесовыми столбами подразуме-
ваются либо скалы Гибралтара, либо скалы горного окончания
Пелопоннеса. И наконец, знаменитое библейское повествование
о семи днях творения и последовательности актов такого творе-
ния в течение этих дней — это по существу, если не понимать
«дни» чересчур буквально, не что иное, как первая попытка чело-
века разумного наметить историю мироздания.
Таким образом, мифология, а вслед за ней и религия выступа-
ют не как антагонисты (таковыми они стали позднее), а как пред-
шественники научного мировоззрения. В них, как это ни парадок-
сально звучит, мы находим уже истоки и исторической (описание
таких событий, как Всемирный потоп или гибель Атлантиды), и
динамической геологии в описании геологических процессов.
2.2. Элементы геологических знаний в античном
мире (Древняя Греция, Древний Рим)
Общеизвестно, что наука зародилась в основном в Древней
Греции, хотя отдельные научные представления появились еще в
древних Египте и Китае. Она еще не носила сколько-нибудь диф-
ференцированного характера и обычно объединялась под назва-
нием натурфилософии. Недостаток наблюдательного материала,
практическая неспособность экспериментирования, моделирова-
ния естественных процессов, за исключением постановки самых
примитивных опытов, заставили древнегреческих мыслителей
16
Аристотель
(384— 322 гг. до н. э.)
опираться, прежде всего, на дедукцию,
придавая второстепенное значение ин-
дуктивному методу, т.е. эмпирическому
знанию. Но в этом умении абстрагиро-
ваться от реальной действительности,
использовать аксиоматический метод
построения теорий и заключалась прин-
ципиальная новизна методологии древ-
негреческих мыслителей, являвшихся од-
новременно и естествоиспытателями, и
философами, причем вторыми, пожа-
луй, больше, чем первыми.
Первейшей задачей родоначальников
античной натурфилософии являлось уста-
новление начала всех начал. Предлага-
лись, как известно, различные решения
этой задачи, неосознанно продиктован-
ные, очевидно, наиболее впечатляющи-
ми моментами личного опыта. Это хаос у Гесиода, вода у Фалеса,
апейрон (твердое первовещество) у Анаксимандра, воздух у Анак-
симена, позднее океан у Гомера. Но все это было еще достаточно
далеко от геологии. Гораздо актуальнее для нас высказывания ве-
ликого Аристотеля (384— 322 гг. до н.э.), оказавшие огромное вли-
яние на все дальнейшее развитие естественных наук и философии.
Аристотель в своей «Метеорологике» писал: «Одни и те же облас-
ти земли не остаются постоянно либо влажными, либо сухими,
но меняют свои свойства в зависимости от появления и исчезно-
вения рек. Поэтому и суша, и море меняются местами, и земля не
остается во все времена землей, а море морем, но там, где была
суша, возникает море, а где ныне море, там снова будет земля.
Однако эти перемены следует представлять себе происходящими
в определенном порядке и через определенные промежутки вре-
мени».
Эти мысли в еще более конкретной форме повторяются учени-
ком Аристотеля Теофрастом (372—287 гг. до н.э.), указавшим на
реальные свидетельства былого присутствия моря на участках со-
временной суши: галька, раковины, «другие предметы из тех,
которые обычно выбрасываются с пеной на морские берега».
В высокохудожественной форме упоминания о них мы обнаружи-
ваем в знаменитых «Метаморфозах» поэта Овидия (43 г. до н.э. —
17 г. н.э.): «Я лично видел, что то, что раньше было настоящей
сушей (буквально твердой землей), было морем (рукавом моря),
я видел сушу, образованную за счет моря, и весьма далеко от
открытого моря морские раковины, которые валялись (на земле)
и старинный якорь был обнаружен на самой высокой из гор; и
все, что было возделанной землей, быстрое течение воды превра-
17
тило в долину, и благодаря размыву гора была смыта в море; бо-
лотистая почва была осушена и превращена в сухие пески и те,
которые пропитались водой, стали влажными от стоячей воды
этих болот».
Указывая на периодические изменения в расположении суши
и моря, Аристотель вполне отдавал себе отчет в медленности этих
изменений. По Аристотелю, всякая физическая эволюция Земли
происходит постепенно и в течение времени очень длительного
по сравнению с нашей жизнью, эти изменения остаются незаме-
ченными нами, и разрушение и превращение в руины целых рас
имеют место раньше, чем они смогут проследить эти изменения
от их начала до их конца. На конкретных примерах Египта, земли
которого возникли благодаря осушению наносов Нила, все вос-
поминания о начале этого процесса оказались утраченными.
Надо сказать, что не только Египет с Нилом, но и Черное
море с дельтой Дуная, Азовское море, проливы Босфор и Дарда-
неллы с Мраморным морем между ними давали большой матери-
ал для наблюдений и размышлений древним грекам, которые де-
лали выводы о заполнении морских бассейнов осадками, о тече-
ниях, несущих черноморские воды через проливы в Средиземное
море, о существовании в прошлом в Египте морского залива, за-
полненного осадками Нила (Геродот).
Следующий шаг к истолкованию причин геологических собы-
тий был сделан знаменитым римским географом Страбоном (64 г.
до н.э. — 24 г. н.э.). У него мы впервые находим высказывания
относительно возможности образования островов и даже значи-
тельных участков суши (континентов?) в результате вулканиче-
ских извержений, а также опусканий, вызванных землетрясения-
ми. В основе этих утверждений лежали реальные наблюдения над
вулканическими архипелагами Эгейского и Тирренского морей и
некоторыми землетрясениями в Греции.
Вообще вулканическая деятельность — извержения Этны, Ве-
зувия (катастрофическое извержение 79 г., описанное Плинием-
младшим, дядя которого стал жертвой этого извержения), круп-
ные землетрясения были предметом описаний древних авторов.
Среди причин этих природных катастроф, если отбросить совер-
шенно фантастические толкования, вроде сравнения Земли с
живым организмом и приступами лихорадки, наиболее популяр-
ными, согласно римлянам Сенеке и Лукрецию, было объяснение
землетрясений существованием пустот в земной коре, своды ко-
торых могут испытать обрушение, а оттуда может вырываться ра-
зогретый воздух или пар, вызванный разогревом воды подземны-
ми пожарами. Представление о подземных пустотах было, несом-
ненно, навеяно широким распространением в Средиземноморье
карстовых явлений, с которыми, в частности, были связаны ис-
чезновение с поверхности и новое появление текучих вод, опи-
18
санное Страбоном. Причины вулканических извержений припи-
сываются воспламенению воздуха, поднимающегося из подзем-
ных пустот. При этом уже у Овидия в качестве возможного источ-
ника этих подземных пожаров упоминается возгорание битума или
серы.
Таким образом, уже у античных мыслителей мы обнаруживаем
определенные познания как экзогенных, так и эндогенных геоло-
гических процессов, хотя причины явлений были им либо не из-
вестны, либо неправильно поняты. Вместе с тем уже от этих ан-
тичных времен нам в наследство осталось заметное количество
специальных терминов для обозначения определенных типов гор-
ных пород', сиенит, базальт, сланец, мрамор (греч.), кремень, мел,
песок, наждак, туф, пемза, битум (лат.); минералов: гипс, топаз,
гематит, берилл, аметист, сапфир, агат (греч.), опал, аурипиг-
мент, авгит (лат.); ископаемых и живых моллюсков: Pecten, Buccinus,
Strombus, Ostrea, Murex, Pectunculus и др.
Приходится, однако, констатировать, что древние мыслители
не проявили никакого интереса к таким фундаментальным для
будущей геологической науки предметам, как земная кора, сла-
гающие ее породы, в частности осадочные пласты (за исключе-
нием перечисленных выше), условия их залегания (складки и пр.),
рассматривали остатки морских организмов лишь как следы бы-
лого пребывания моря. Следовательно, до возникновения настоя-
щей геологической науки было еще очень далеко, хотя отдельные
ее элементы уже обнаруживаются в их трудах.
Общие представления об эволюции Земли Аристотелю, его
ученикам и современникам вообще были еще чужды. Изменения
в распределении суши и моря, о которых писал Аристотель, он
рассматривал как периодические, циклические. Вселенную счи-
тал вечной и в общем неизменной. Впервые достаточно четко
выраженную идею развития мы находим у двух великих поэтов —
Лукреция в поэме 60-х гг. до н.э.* и Овидия в 9 г. н.э. Согласно
Лукрецию, Земля родилась из хаоса, из смеси элементов. Затем
самые тяжелые из них собрались в центре, а легкий флюид (эфир)
поднялся вверх, чтобы образовать небо, среди которого роди-
лись Солнце и Луна. Под влиянием солнечного излучения Земля
уплотнилась, из нее выделился солнечный пот, который ско-
пился во впадинах, образовав морс. В то время как равнины опус-
кались, горный рельеф становился более резко выраженным.
Далее на Земле появляются травы, деревья и цветы, затем жи-
вотные и, наконец, первобытный человек. И затем Лукреций
рисует вполне реалистическую картину развития человеческой
Цивилизации.
* Произведение Лукреция было поэтическим пересказом идей, высказанных
*>ного раньше греческим философом Эпикуром (341—270 гг. до н.э.).
19
Несмотря на то что Овидий уже знал поэму Лукреция и восхи-
щался ею, его собственная версия развития Мира представляет
шаг назад по сравнению с творением его римского предшествен-
ника. Это видно прежде всего из того, что основная роль в сотво-
рении Мира приписывается Богу-творцу, архитектору, организа-
тору всего миропорядка; все сущее создается им в готовом виде.
Хотя Овидий скорее всего не был знаком с Ветхим заветом, но в
его рассказе о сотворении Мира обнаруживается много общего с
библейским текстом. У Овидия мы находим и рассказ о Всемир-
ном потопе. Очевидно, у этих сказаний был общий и притом го-
раздо более ранний источник и, как указывалось выше, в их ос-
нове могло лежать реальное событие: действительно имевшая ме-
сто в истории Земли несколькими тысячами лет раньше гранди-
озная природная катастрофа.
Геологическая наука выросла из практики использования че-
ловеком пород и минералов, из опыта хозяйственного освоения
территорий, наблюдений за явлениями природы. Уже начиная с
отдаленных времен наметилось два противоположных направле-
ния в объяснении природных процессов: одно из них получило в
истории название нептунизма (от древнегреческого бога моря
Нептуна), другое — плутонизма (от бога подземного царства Плу-
тона). Основой мироздания нептунисты считали воду, плутонис-
ты же первичным источником всего существующего полагали
огонь, приписывая ему определяющую роль в создании и преоб-
разовании мира.
Древнегреческий философ Фалес (около 625 — 547 г. до н.э.) и
его последователи считали, что субстанцией, образующей мир,
Является вода: «Земля с живущими на ней тварями возникла из
воды и вновь в нее обратится...». Ксанф (500 г. до н.э.) и Ксено-
фан (14 г. до н.э.), опираясь на факты нахождения морских рако-
вин в горах, сделали выводы о прежних затоплениях суши морем.
Гераклит (544—474 г. до н.э.) первоначальной сущностью считал
огонь: «...путем сгущения огня и появляются все вещи и путем
разжижения в него превращаются...». Эмпедокл (около 490— 430 г.
до н.э.), живший в Сицилии, писал об огненно-жидком ядре
Земли и видел в этом причину извержения вулканов и образова-
ния горячих источников.
Разногласия этих философов впоследствии переросли в дис-
куссию о роли экзогенных и эндогенных процессов в формирова-
нии лика Земли. Эта дискуссия в течение времени то затухала, то
с новой силой разгоралась среди естествоиспытателей.
Вероятно, прав был Дж.Бернал, считавший, что наиболее важ-
ным наследием античного периода была сама идея существования
естественных наук. Именно в этом периоде было высказано мно-
гое из того, что позже получило дальнейшее развитие в естество-
знании и геологии: модели Солнечной системы — гелиоцентриче-
20
ская (Аристарх), геоцентрическая (Птолемей); идеи об экзоген-
ных и эндогенных процессах, о различных типах движения Земли
и изменениях ее лика (Аристотель); представления о морском про-
исхождении ископаемой фауны (Ксанф) и др.
2.3. Средние века — упадок науки на Западе,
расцвет на Востоке
С падением Рима и распадом Римской империи наступил но-
вый период в истории человечества, известный как Средние века.
Он длился с III до XIII в. н.э., почти целое тысячелетие. В это
время Европа переживала феодальную раздробленность, а хрис-
тианская религия стала господствующей и приобрела исключи-
тельное влияние на мировоззрение людей.
Папа Григорий I в VI в. н.э. сжег Римскую библиотеку, запре-
тил чтение античных книг, а также занятие математикой и есте-
ственными науками, как связанное с язычеством. Он объявил,
что «незнание есть мать благочестия».
Любые научные выводы могли рассчитывать на признание лишь
в том случае, если они согласовывались со Священным Писанием.
В противном случае их авторов ожидала суровая участь, как об
этом свидетельствуют печальные примеры судеб Галилео Галилея
(1564—1642) и особенно Джордано Бруно (1548 — 1600). Поэто-
му, в частности, находки ископаемых раковин и скелетов позво-
ночных рассматривались лишь как следы Всемирного потопа, если
только не как «игра природы», или как проявление свойственной
Земле «пластической, жизненной силы». Геоцентрическая систе-
ма Птолемея была дополнена предельной внешней сферой, рас-
сматривавшейся как жилище святых, как «царствие небесное».
< Как в этом, так и во всем остальном Европа вступила в этап
полного застоя научной мысли. По свидетельству известного фран-
цузского геолога Ф.Элленберже (1988) в его труде по истории
геологии, в это время греко-римская цивилизация угасает, а за-
тем погружается на Западе в хаос, который продолжается до на-
чала XI в. («темные времена», по определению британцев). Напро-
тив, на Востоке в VII и VTII вв. неожиданно расцветает новая и
блестящая цивилизация, цементируемая исламом и арабским язы-
ком («арабское чудо»), спасающая греческое научное наследие.
* На это важное обстоятельство раньше, еще в начале XIX в.,
Указал великий немецкий естествоиспытатель А. Гумбольдт, от-
метивший, что арабы не только возвратили человечество к исто-
*Кам греческой мудрости (они перевели на арабский язык основ-
ные сочинения греко-римских мыслителей), но и приумножили
Достижения своих античных предшественников. Арабы заимство-
вали также сведения из китайских и индийских источников, раз-
21
Абу Рейхан аль-Бируни
(973—1048)
работали основы алгебры, тригономет-
рии, геодезии, сделали ряд открытий в
области географии, астрономии, химии.
Эти достижения были справедливо оце-
нены также российскими, узбекскими и
таджикскими историками науки (см.
ниже).
Арабская культура сформировалась в
Южной Аравии. В VII в. началась быстрая
экспансия арабов, распространившаяся
на востоке на всю Переднюю и Централь-
ную Азию, включая Таджикистан и Уз-
бекистан, вплоть до границ Индии и
Китая, а на западе — на всю Северную
Африку и даже Пиренейский полуост-
ров. Возникло огромное теократическое
государство — Халифат, первоначально
с центром в Дамаске, затем в Багдаде.
Одной из крупных работ арабоязычных ученых явился коллек-
тивный энциклопедический труд, составленный в X в. в Басре
группой неизвестных авторов. В этом трактате описание геологи-
ческих процессов дано с полнотой и логической последователь-
ностью, превосходящими аристотелевские: речная эрозия, мор-
ская седиментация с отображением слоистых толщ (что отсутство-
вало у греков), их поднятие с образованием гор, затем размыв
этих гор дождями и реками, пока море не покроет прежнюю сушу.
Описывая такую циклическую последовательность событий, араб-
ские авторы как бы предвосхищают, по словам Ф. Элленберже,
идеи Дж.Хатгона — одного из основоположников научной геоло-
гии.
К той же эпохе относится научное творчество двух великих
центральноазиатских ученых — узбека Абу Рейхана аль-Бируни
(973—1048) и таджика ибн Сины (латинизированно — Авицен-
на, 980— 1037). Надо сказать, что почва для обобщений, выпол-
ненных этими учеными, была подготовлена расцветом горного
дела и металлообработки, в основном цветных и драгоценных
металлов и железа, а также добычи камней-самоцветов с ювелир-
ными целями в Центральной Азии, свидетельством чего являют-
ся остатки многочисленных средневековых рудников. Развивалось
здесь и использование подземных вод, а также ирригация засуш-
ливых земель.
Бируни не только придерживался мнения о шарообразности
Земли (в то время многие европейские средневековые схоласты
считали ее плоской), но и попытался довольно правильно опре-
делить длину ее окружности. Он составил географическую карту
Старого Света, превосходившую по точности карты западных гео-
22
я| графов того времени. Бирун и предложил
^правильное объяснение появления вос-
; ходящих источников воды и образова-
!Г ния речных наносов. Он справедливо ука-
зывал, что эти процессы требуют для
своего осуществления длительного вре-
s мени и что размеры отлагаемых рекой
обломков зависят от скорости ее тече-
ния. Он повторил также мысль древних
греков о том, что море и суша могут
меняться местами, и подтвердил это
конкретными примерами Аравии и За-
S. каспия. У Бируни можно найти и выска-
[' зывания, свидетельствующие о том, что
ему не чужда была мысль и о возмож-
ном перемещении материков: «...причем
возможно и то, что часть шарообразной
! Земли отошла от основного материка из-
Абу Али
Ибн Сина (Авиценна,
980- 1037)
за образовавшихся между ними глубоких впадин, в которые про-
никла вода окружающего моря, а участки над водой, от ее поверх-
/ ности до вершин гор, остались не занятыми океанами. И окружает
всю землю вода, а поднимается из нее лишь тот участок, из кото-
рого образовались горы».
Большой интерес представляет «Минералогический трактат»
Бируни, содержащий сведения по определению, обработке и при-
менению около 100 минералов и горных пород. Он использует в
качестве одного из диагностических признаков не только цвет и
прозрачность, но и удельный вес минералов, впервые разработав
способ его определения. Обратив внимание на жидкие включения
в минералах, Бируни сделал заключение, что последние пред-
ставляют собой продукт «окаменения воды».
Таджикский современник Бируни Ибн Сина (Авиценна) бо-
лее всего известен как врач и философ, но в его сочинении «При-
рода» содержатся и важные соображения о происхождении «кам-
ней» — минералов, горных пород, ископаемых остатков живот-
ных и растений, а также гор. По мнению Ибн Сины, «камни»
могут образовываться двумя путями — либо из грязи благодаря
нагреванию солнечными лучами, т.е. ее высыханию, либо из вод-
Ной среды путем коагуляции опять-таки вследствие разогрева и
высыхания; это касается и остатков животных и растений. Причи-
ной образования гор могли явиться землетрясения, в свою оче-
редь порожденные дуновением подземного воздуха (идея, вероят-
но, позаимствованная у древних). Но другой причиной горообра-
зования могло быть «окаменение» илистого материала.
Очень важно, что Ибн Сина в качестве причины такого ока-
менения допускает действие «интенсивного тепла под морем».
23
Не менее важно и высказывание о том, что обитаемый ныне
мир был некогда необитаемым и погруженным под океан. Нако-
нец, впервые, на шесть веков ранее Стснона, говорится о том,
что каждый раз, когда земля осушается вследствие отступания
моря, остается слой осадков, и мы видим, что некоторые горы
кажутся нагромождениями слоя за слоем; поэтому правдоподоб-
но, что грязь, из которой они состоят, в свое время была отло-
жена слоями. При этом отмечается, что последовательность сло-
ев отражает последовательность времени их отложения. Тем са-
мым мы находим у Ибн Сины первое изложение основопо-
лагающего для стратиграфии и геологии вообще принципа су-
перпозиции слоев. В минералогической части трактата Ибн Сины
предлагается классификация минеральных тел, продержавшаяся
до XVI в. Тела эти были разделены на четыре категории: 1) кам-
ни; 2) плавкие тела (металлы); 3) серные горючие вещества;
4) соли.
Но уже в начале XIII в. Центральная Азия подверглась мон-
гольскому нашествию, положившему конец развитию здесь куль-
туры и науки. Лишь в XV в. в Самарканде начинается их возрожде-
ние благодаря деятельности великого Улугбека, но оно касается в
основном астрономии.
Заканчивая на этом краткий обзор достижений арабоязычных
ученых, было бы несправедливым не упомянуть о достижениях их
восточных соседей из Индии и Китая, тем более что они оказали
определенное влияние на арабскую науку. Китайцам, как извест-
но, мы обязаны изобретением бумаги, магнитного компаса, сей-
смографа, составлением первого звездного каталога, первым опи-
санием некоторых минералов, причем все это относится еще к
античным временам. В X в. н. э. Ли Сицэн описывает или упомина-
ет уже около 200 минералов, горных пород, окаменелостей, ми-
неральных вод. Ученый XII в. Чжу Си писал о раковинах, находи-
мых на высоких горах, правильно истолковывая эти факты как
свидетельства превращения низменностей в горы и окаменения
мягкой материи.
Индия также с древнейших времен явилась областью интен-
сивного развития горного дела, добычи металлических руд, дра-
гоценных и полудрагоценных камней, орошения засушливых зе-
мель. Индийские ученые признавали шарообразность Земли, пред-
полагали ее осевое вращение и создали свой астрономический
календарь. Знали они и о свойствах многих горных пород и мине-
ралов, особенно драгоценных камней.
! С наступлением XI в. начал рассеиваться мрак, в который по-
грузилась Европа шестью веками ранее. Связано это было с неу-
кротимой поступью истории, с развитием горнодобывающей про-
мышленности, с открытием новых университетов (хотя в основ-
ном теологического направления) — Болонского в конце XI в.,
24
Парижского в начале XII в. Западная Европа принимает эстафету
в развитии науки от угасающей теперь арабской культуры.
Происходит новое открытие сочинений античных, греко-рим-
ских мыслителей, особенно Аристотеля, причем в значительной
мерс благодаря сохранению их наследия арабами, среди которых
особенно выделялся арабский философ Ибн Рушд (Аверроэс,
1126—1198), основавший в Кордове, на юге Испании, огромную
библиотеку, насчитывавшую сотни тысяч томов.
Одним из первых деятелей этого позднесредневекового пери-
ода, непосредственно предшествовавшего эпохе Возрождения,
был теолог немецкого происхождения Альберт, прозванный Ве-
ликим (1193—1280). Он учился в Италии, преподавал в Париже,
затем в Кельне, стал епископом в Регенсбурге (Бавария). Будучи
по своим убеждениям настоящим естествоиспытателем, ученый
утверждал, что «только опыт дает уверенность». Во многом сле-
дуя Аристотелю, Альберт Великий повторял его слова о том,
что суша и морс неоднократно менялись местами, а также под-
держал представления Ибн Сины (Авиценны) о происхождении
гор и окаменении остатков животных и растений. Вместе с тем
он отрицал влияние расположения звезд на изменения в рас-
пространении моря и суши. Одновременно ученый высказывал
сомнение в реальности Всемирного потопа. К этому же выводу
пришел и ректор Парижского университета Жан Буридан (1300—
1358).
2.4. Эпоха Возрождения (XV—XVII вв.)
(Леонардо да Винчи, Б.Палисси, Н.Стенон)
В середине XV в. в истории Западной Европы совершается ве-
ликий перелом. Он затрагивает и материальную, и духовную сфе-
ру развития общества. Ремесленные промыслы сменяются ману-
фактурами; начинают широко использоваться машины. Все возра-
стающие торговые связи ведут к резкому оживлению мореплава-
ния; начинается эпоха великих географических открытий — Аме-
рики, Австралии; Ф. Магеллан совершает первое кругосветное
путешествие. Русские землепроходцы присоединяют Сибирь и до-
стигают Камчатки, а мореходы огибают Азию с севера и открыва-
ют Берингов пролив.
Развитие техники стимулирует развитие механики, а также
математики — изобретение дифференциального и интегрального
исчисления, многих научных инструментов, включая телескоп и
Микроскоп. Огромное значение имело уже в самом начале эпохи
изобретение книгопечатания — первая книга была напечатана в
493 г. в Венеции. Еще раньше было открыто искусство гравирова-
НИя, позволившее помещать в книгах иллюстрации.
25
Николай Коперник
(1473-1543)
В науке произошла первая настоящая
революция, опередившая социальные
революции XVI в. в Нидерландах, XVII в.
в Англии, XVIII в. во Франции. И самым
ярким проявлением этой революции яви-
лось создание польским астрономом Ни-
колаем Коперником (1473—1543) ге-
лиоцентрической системы Мира (1543)
(рис. 2.1), заменившей господствовавшую
полтора тысячелетия геоцентрическую
систему Аристотеля — Птолемея.
Колыбелью Возрождения была Ита-
лия, к тому времени ведущая среди за-
падноевропейских стран по уровню про-
мышленного и культурного развития, а
наиболее выдающимся представителем
новой эпохи стал Леонардо да Винчи
(1452—1519), современник Коперника.
Леонардо известен как художник, механик, но в его трудах мы
находим и примечательные высказывания на геологические темы,
во многом продиктованные его опытом гидротехника, строите-
ля каналов. Именно поэтому его не интересуют ни вулканы, ни
землетрясения, ни тектонические дислокации (хотя он и обра-
щает внимание и даже зарисовывает некоторые из них). Зато он
тщательно и точно описывает морфологию, динамику и эволю-
цию речных долин, процесс речной эрозии и накопления реч-
ных и морских наносов. Леонардо да Винчи, пожалуй, впервые
^подмечает, что эрозия расчленяет слои, которые ранее непре-
К рывно протягивались через современные
Леонардо да Винчи
(1452-1519)
долины, ясно представляет себе дли-
тельность эрозионных и седиментаци-
онных процессов. Он решительно отвер-
гает как образование ископаемых рако-
вин под влиянием звезд, так и их за-
рождение на месте или отложение вда-
ли от моря вследствие Всемирного по-
топа. Этим фантастическим предполо-
жениям Леонардо противопоставляет
выводы из своих фактических наблюде-
ний. Вместе с тем он повторяет мысли
своих греческих и арабских предше-
ственников о непостоянстве расположе-
ния суши и моря. Во всем этом Леонар-
до да Винчи выступает как истинный
естествоиспытатель, для которого тео-
рия и опыт неразделимы.
26
Другим крупным деятелем эпохи Возрождения, в творчестве
которого геология, включая минералогию, занимала одно из глав-
ных мест (хотя основной его интерес — гончарное ремесло, кера-
мика), был француз Бернар Палисси (1510—1589). Фактически
он был пионером гидрогеологии, опубликовав в 1580 г. трактат
«О водах и источниках», в котором утверждает, что источники
питаются дождевыми водами, просачивающимися в почву. В дру-
гом своем сочинении, посвященном ископаемым органическим
остаткам, Палисси не только высказывает твердое убеждение в их
именно органическом происхождении, но и указывает, что среди
ископаемых встречаются остатки исчезнувших родов и видов, в
том числе похожих на тропические. При этом он отвергает роль
Всемирного потопа. В труде «О камнях» Палисси выступает как
первый французский минералог. Он описывает кристаллическую
форму минералов, отмечая ее специфичность, а также высказы-
вает идею об образовании кристаллов из солевых растворов, от-
мечая отличие этого процесса от превращения воды в лед. Жизнь
Рис. 2.1. Система Мира (по Н. Копернику)
27
этого оригинального исследователя закончилась трагически — он
умер в Бастилии, куда был заточен как гугенот.
Однако гораздо большее значение в понимании минерального
царства имела деятельность старшего современника Палисси, не-
мецкого врача и металлурга Георга Бауэра (1494—1555), более
известного под именем Агриколы. Он долго жил в г. Яхимовс в
Чехии — одном из центров обширной рудной провинции Цент-
ральной Европы, включающей Саксонию, Чехию, Моравию,
Силезию. Не случайно здесь же несколько позже возникают пер-
вые учебные заведения, готовящие специалистов по горнорудно-
му делу — во Фрайберге (Саксония), в Пршибраме (Чехия). Агри-
коле принадлежит разделение минеральных тел на две главные
группы: однородных тел, или минералов, и сложных минеральных
тел, или горных пород. Тем самым именно с Агриколы начинают
различать собственно минералогию и петрографию. Он же предла-
гает свою классификацию минералов, подразделяя их на земли,
соли, драгоценные камни, металлы, и горных пород, разделяя их
по цвету, твердости и другим физическим свойствам. Агрикола
описал 20 новых минералов в дополнение к 60 известным до него.
Он высмеивает все еще удерживавшиеся представления астрологов
об образовании минералов под влиянием небесных светил, в част-
ности золота под влиянием Солнца, серебра — Луны, свинца —
Юпитера, меди — Венеры, железа — Марса и т.д.
Прожилки Голова или начало жилы
Рис. 2.2. Формы залегания минеральных тел (по Г. Бауэру, 1530):
а — глубокие жилы (крутопадающее залегание); б — штоки, линзы; в — россы-
пи; г — скопление жил; д — расширенная жила или пласт (горизонтальное зале-
гание); е — элементы жил; ж — скрещивающиеся (пересекающиеся) жилы: / —
под прямым углом; 2 — наискось; 3 — сброс; 4 — соединение нескольких жил
в одну; 5 — разъединение жилы
28
В трудах Агриколы можно видеть и
начала учения о рудных месторождени-
ях. Он выделяет разные формы залега-
ния рудных тел: жилы, штоки, линзы,
пластовые залежи (рис. 2.2). Происхож-
дение этих тел он приписывает осажде-
нию из воды или загустению «слоев зем-
ли».
Циркулирующая по трещинам и ка-
налам вода, образующаяся за счет про-
сачивания поверхностных вод, выделяя
растворенные вещества, и дает начало
рудным скоплениям. Происходит это
благодаря тому, что вода на глубине на-
гревается под влиянием горения углей,
Георг Бауэр (Агрикола,
битумов и других горючих веществ, пре- 1494—1555)
вращается в пар, который поднимается
вверх, где охлаждается и конденсирует-
ся. В этих идеях Агриколы можно усматривать начало гидротер-
мальной теории формирования рудных месторождений.
В еще большей степени, чем своими собственно геологически-
ми трудами, Агрикола стал известен благодаря трактату «О горном
деле и металлургии» (1556). В нем на основе обобщения всего пред-
шествующего опыта содержатся наставления по поискам и раз-
ведке полезных ископаемых, технике разработки руд, горной ме-
ханике, горному искусству, обогащению руд, выплавлению ме-
таллов. Это сочинение использовалось в качестве руководства в
Западной Европе в течение более 200 лет, до середины XVIII в.
2.5. Научная революция XVII в. — канун создания
научной геологии
Развитие естественных наук, включая математику и механику,
резко ускоряется с наступлением XVII в., и многие исследовате-
ли говорят о следующей, после начала Возрождения, научной
Революции, в то время как другие видят в ней лишь продолжение
и кульминацию предыдущей. В отношении развития геологиче-
ских знаний принципиальная новизна этого этапа, охватывающе-
го первую половину XVII в., заключается в огромном расшире-
нии горизонта познания нашей Земли, в переходе от разрознен-
ных наблюдений отдельных геологических процессов, в основном
эрозии и седиментации, или таких их продуктов, как минералы,
горные породы, руды, ископаемые органические остатки, или от
Н1их соображений об изменениях в распространении суши и
29
Рене Декарт (1596 —
1650)
моря к первым попыткам создания об-
щей теории Земли, а в более конкрет-
ном плане — к заложению основ стра-
тиграфии и тектоники — двух дисцип-
лин, без которых немыслима полноцен-
ная геологическая наука.
Среди деятелей этой новой эпохи
прежде всего следует назвать имя вели-
кого французского ученого Рене Декар-
та (1596— 1650), изложившего свои мыс-
ли относительно образования земного
шара в «Философских принципах», из-
данных в 1644—1647 гг. Ф.Элленберже
(1988) образно называет эти высказыва-
ния Декарта «трубой, возвещающей на-
учную революцию XVII в. в науках о Зем-
ле, с продолжительными отзвуками».
Декарт утверждает в своем труде, что
наша Земля представляет собой охладившуюся звезду, в центре
которой еще сохранилась солнечная материя. Эта центральная об-
ласть (М) сменяется внутренней (С) более плотной и твердой
корой (в другом месте он полагает ее целиком металлической) и
далее внешней (Е) менее плотной (состоящей из глины, песка и
ила), еще выше (или между ними) залегает вода (D), а над ней
воздух (F). Это строение Декарт не считает изначальным, более
того, он допускает, что оно было неустойчивым и претерпело в
дальнейшем катастрофические изменения, иллюстрируя это со-
ответствующими рисунками (рис. 2.3, а, б).
Как видно из сопоставления этих ри-
сунков и текста, Декарт предполагает,
что внешняя кора Е растрескивается и
под влиянием силы тяжести обрушива-
ется крупными обломками на внутрен-
нюю кору С. Но так как поверхность по-
следней меньшего размера, эти обломки
нагромождаются одни на другие, как это
и изображено на рис. 2.3, б. При этом
жидкая материя (вода) слоя D выжима-
ется и занимает пустоты между облом-
ками слоя Е. Приподнятые при общем
обрушении внешней коры обломки и об-
разуют горы, а поверх опущенных об-
ломков расстилается море.
Несмотря на значимость этих выска-
зываний Декарта, следует отмстить, что
он в общем был далек от конкретной
Николаус Стеной
(1638-1686)
30
геологии: его,
интересовали
в отличие от предшественников в этой области, не
собственно геологические процессы — эрозия, се-
ментапия, даже органические остатки, неизменно привлекав-
Д е внимание и служившие предметом споров натуралистов.
Между тем лишь несколько позднее, в 1666 г., во Флоренции,
важнейшем культурном центре Италии, столице Тосканского гер-
цогства, начал свою деятельность выходец из Дании, сын ювели-
ра и медик по образованию (как, кстати, и Агрикола) Нильс
Стенсен (1638—1686), получивший известность под латинизиро-
ванным именем Николауса Стено, Стенониуса или Стенона.
В истории геологии его творчество занимает особое и весьма по-
четное место, поскольку именно ему принадлежит формулировка
нескольких принципов, лежащих в основе таких важнейших со-
ставных частей геологической науки, как стратиграфия и текто-
ника; велика роль Стенона и в развитии кристаллографии. Его
Рис. 2.3. Модель эволюции Земли (по Р. Декарту, 1644).
Штриховкой показаны различные оболочки
31
D --------- ---- ----- ----- ----- ---- ----- ----- -----
мысли были изложены в двух небольших книгах, опубликованных Л Очень важные заключения содержатся в последней части ос-
в 1667—1669 гг., из которых важнейшей является «Предваритель- Иновного труда Стенона, посвященной геологической истории
ное изложение (Prodromus) диссертации о твердом, естественно Тосканы.
содержащемся в твердом» (наподобие современного автореферат Во введении к этой части содержится четкая формулировка
та). Это, на первый взгляд, весьма странное, если не загадочное, * метода актуализма как познания современного состояния дан-
название должно быть пояснено следующим образом: в нем речь 1 ного предмета, открывающего прошлое состояние того же пред-
идет о происхождении кристаллов минералов и органических ос- I мета. В связи с этим со всей очевидностью становится ясным на
татков («твердых»), содержащихся в пластах горных пород (т.е. I примере современного облика Тосканы, что неровности, откры-
так же в «твердом»). т ваюшиеся взору, содержат в себе признаки, обнаруживающие
Что же нового внес Стеной в науку? Прежде чем ответить на i различные изменения, которые можно проследить, следуя от наи-
этот вопрос, надо подчеркнуть, что все выводы Стенона были | более поздних к самым ранним.
основаны на его полевых наблюдениях в Тоскане, и некоторые из 1 В этом абзаце изложена методология, которая лежит в основе
приводимых им примеров в подтверждение этих выводов могут Г всех геологических исследований.
быть достаточно легко опознаны на местности. При решении по- i Исходя из изложенных принципов, Стеной строит знамени-
ставленной перед собой задачи Стеной предполагал, что некое | тую серию профилей, отображающих его видение тектонической
тело обладает некоторой формой и образовалось согласно зако-
нам природы, при этом надо обнаружить в самом этом теле сви-
детельства места и способа его образования. Именно таким обра-
зом можно раскрыть проблему происхождения «твердого, заклю-
ченного в твердом», т.е. установить, образовались ли минералы в
пустотах уже существовавшей твердой породы и в этом случае
должны сообразоваться в своей форме с формой этой пустоты,
как например агаты, или напротив, были уже твердыми, как орга-
нические остатки, когда материал будущей породы был еще в
текучем состоянии.
Наиболее важными заключениями Стенона были следующие:
1. Любой осадочный слой первоначально имел непрерывное
распространение — принцип непрерывности слоев — и лишь потом
мог быть расчленен эрозией или тектоническими дислокациями.
2. Каждый данный слой образовался путем осаждения из жид-
кости, и во время его образования вышележащие слои еще не
существовали — принцип суперпозиции слоев.
3. Слои первоначально отлагаются горизонтально, и их подошва
и кровля являются параллельными. Если же мы видим их в насто-
ящее время расчлененными или наклонными, значит — это про-
изошло после их отложения.
Отмечается, что эти изменения могут быть следствием лишь
растворяющей деятельности воды и обрушения в образовавшиеся
таким способом пустоты, либо внезапного подъема пластов, выз-
ванного подземным пожаром или бурным выделением подземно-
го воздуха, вытесненного соседними провалами.
Стеной подчеркивает, что изменение залегания слоев является
главной причиной образования гор. Но горы могут быть также
образованы огнем, выбрасывающим пепел и камни вместе с се-
рой и битумом (вулканы?), либо размывом дождевыми водами И Рис. 2.4. История геологического развития Тосканы
потоками. (по Н.Стенону, 1669)
32
33
истории Тосканы (рис. 2.4). На последнем из этих профилей вос-
становлено первоначальное горизонтальное и параллельное зале-
гание пластов, испытывающих затем обрушение, с последующим
заполнением образовавшегося понижения новой серией слоев
несогласно прислоняющейся к предыдущей, но затем также под-
вергшейся обрушению. Таким образом, мы находим у Стенона
ясное понимание нарушенного и несогласного залегания слоев.
Стенопом выделены шесть этапов развития Тосканы. На пер-
вом этапе Тоскана вместе со всей Землей была покрыта водой, из
которой отложились первичные осадочные породы, не содержа-
щие остатков организмов. На втором этапе вода ушла в земные
недра, поверхность осушилась, а в недрах под действием воды и
подземного огня образовались подземные пустоты. На третьем этапе
возникли неровности на поверхности Земли, и в результате обру-
шения в подземные пустоты пласты приобрели наклонное поло-
жение. На четвертом этапе произошел общий потоп, отложивший
слои с окаменелыми остатками организмов; новые слои легли
несогласно на более древние. В течение пятого этапа произошли
новое осушение Земли и размыв поверхности суши реками и под-
земными водами. На шестом этапе в результате нового обрушения
образовались современные горы и долины.
Надо сказать, современные итальянские геологи показали, что
данная Стеноном интерпретация геологической истории Тоска-
ны хорошо согласуется с ее действительным геологическим стро-
ением и развитием. Так, первому этапу отвечает накопление палео-
нтологически немого флиша, а четвертому — неогеновых осад-
ков.
Заметим, наконец, что будучи не только наблюдательным на-
туралистом, но и глубоко религиозным человеком, закончившим
свою жизнь епископом в Германии, Стеной отдал должное пред-
ставлению о Всемирном потопе (четвертый этап), одновременно
пытаясь дать ему рациональное объяснение — за счет выходящих
на поверхность подземных вод и усиленных дождей.
К изложенному о деятельности Стенона следует добавить, что
ему принадлежит выдающееся открытие в области кристаллогра-
фии, а именно открытие закона постоянства углов кристаллов,
сыгравшего впоследствии важную роль в истории минералогии.
Общие представления о строении и развитии Земли, намечен-
ные Декартом, получили свое продолжение в труде великого не-
мецкого философа и математика Г. В. Лейбница (1646—1716). Лей-
бниц, как и Декарт, принимает, что Земля первоначально была
расплавленной, но далее намечает путь ее развития значительно
более «геологичный», чем это было у Декарта, хотя и во многом
сходный. По его мнению, когда внешняя оболочка Земли остыла
настолько, что могла сгуститься в пары, образовался всемирный
океан, покрывший и высочайшие горы. Земная кора имела пори-
34 ' ’ *
строение. Своды над крупными подземными пустотами вре-
СТ°от времени обрушивались и туда устремлялись поверхностные
МЯ ы что и привело к заметному понижению их уровня. Вслед-
вОДие обрушения горизонтальные прежде пласты приняли наклон-
ст поЛожение, причем сохранившиеся участки остались в виде
а зоны провала образовали долины. Эти высказывания Лейб-
ница перекликаются с выводами Стенона, с которым он общался
в Германии.
Обращает на себя внимание тот факт, что упомянутые выше
деятели не придавали никакого значения тому, что мы теперь
называем эндогенными процессами и, в частности, тектониче-
ским движениям, а вулканизм считали поверхностным явлением.
Этот недостаток был преодолен в работах двух других ученых пер-
вой половины XVIII в. — англичанина Р. Гука (1635—1703) и ита-
льянца А.Л. Моро (1687—1764). Физик Гук посвятил свою рабо-
ту, написанную в 1688 г. и изданную в 1705 г., землетрясениям,
которые он связывал с действием подземного огня, вызывающе-
го также и вулканические извержения.
Младший современник Гука А. Л. Моро в работе 1751 г., напи-
санной под впечатлением активной вулканической деятельности
в Средиземноморье (о. Санторин, Везувий, Этна), посчитал эту
деятельность за главный фактор изменения рельефа Земли, со-
здавший материки, острова и горы. За счет выброшенных из по-
явившихся в горах трещин масс земли, песка, глины, металлов,
серы, соли, битумов образовались осадочные слои, слагающие
ныне равнины и вторичные-горы. В этих слоях захоронены и ос-
татки морских организмов, в то время как на участках суши раз-
вивалась наземная растительность и обитали сухопутные живот-
ные.
Надо отметить, что, в отличие от Стенона и несмотря на свой
религиозный сан (аббат), Моро выступал против представлений
о Всемирном потопе и критиковал взгляды Лейбница и других
своих современников. Единомышленником А. Л. Моро был его со-
отечественник и старший современник А. Валлиснери (1661 —1730).
Изучая Альпы, он одним из первых стал зарисовывать складки
земной коры.
Между тем в эпоху Гука и Моро были еще очень сильны пози-
ции «дилювианистов», сторонников Всемирного потопа, среди
которых выделялся швейцарский профессор И.Я.Шейхцер, при-
нявший остатки гигантской саламандры за «остатки человеческо-
го ребенка», погибшего во время Всемирного потопа.
В общем же в лице Гука и Моро мы видим возрождение идей
Древнегреческих плутонистов и предвосхищение аналогичных идей
ар'она и других плутонистов конца XVIII — начала XIX в.
к У'1СНЫх того периода заслуживает упоминания адъюнкт Пе-
Р Ургской академии наук, основанной в 1725 г. Г.В.Рихман
35
(1711 —1753). В статье 1739 г. «О достойных переменах, которым
поверхность Земли от времени до времени подвержена бывает»
главное значение он придавал деятельности текучих вод (а не
морских течений, как Бюффон), размывающих горы и отлагаю-
щих осадки. Но горы понижаются и вследствие землетрясений, во
время которых из недр вырывается огонь (очевидно, имеются в
жиду извержения вулканов); этот подземный огонь и служит при-
чиной самих «трясений Земли». Рихман признавал и значение Все-
мирного потопа, но считал, что такие потопы повторялись мно-
гократно.
Труды естествоиспытателей второй половины XVII в. и первой
половины XVHI в., содержащие как Конкретные выводы о слои-
стой оболочке земной коры, о заключенных в ней окаменело-
стях, о причинах наклонного залегания слоев (Стеной), о земле-
трясениях и вулканической деятельности (Гук, Моро), так и об-
щие соображения о строении и развитии Земли (Декарт, Лейб-
ниц), приблизили наступление эпохи создания основ научной
геологии, приходящейся на вторую половину XVIII в. и охаракте-
ризованной в следующей главе.
Геология возникла в противовес теологии, но долго сохраняла
следы влияния средневековья. Говоря о геологии того времени,
мы искусственно выделяем ростки геологических знаний из об-
щей суммы представлений о нашей планете. Слово «геология» было
впервые употреблено в современном его значении в 1603 г. италь-
янским натуралистом У.Альдрованди для обозначения одного из
царств природы (два других — зоология и ботаника). Было много
фантастических идей об образовании Земли (геогения), которые
воспринимались в основном как занимательное чтение. Геологи
увлекались также явлением кристаллизации солей из воды. Огром-
ное влияние на геологию оказало горно-рудное дело. История гор-
ного дела уходит в глубь веков. Начиная с XIV в., наблюдалось
значительное развитие добычи железа, меди, серебра, золота, угля.
Рудное дело особенно достигло расцвета в это время в Богемии,
Саксонии, а также в России. Разработка месторождений угля интен-
сивно развивалась преимущественно в Англии. При решении прак-
тических задач рудокопам невольно приходилось искать объясне-
ния образованию отдельных минералов, рудных жил, условиям
их залегания.
Леонардо да Винчи, Б.Палисси, Р. Декарт, Н. Стеной, Г. В.Лей-
бниц по своим суждениям были ближе всего к современной науке.
Но они не были поняты современниками. Геология находилась на
стадии собирания отдельных фактов. Эмпирический материал при-
родных наблюдений составлял основу труда естествоиспытателей.
Если и присутствовало какое-либо теоретизирование, то оно, как
правило, повторяло концептуальные положения нептунизма илй
плутонизма.
Глава 3
Становление научной геологии
(вторая половина XVIII в.)
3.1. Первые космогонические гипотезы и начало
научной геологии (Ж.Л.Бюффон, И. Кант,
М-В. Ломоносов, А. Вернер, Дж.Хаттон, П.С. Лаплас)
Эпоха Возрождения явилась переломным моментом в разви-
тии естествознания. Успехи математики и механики дали резкий
толчок развитию многих отраслей знания, но темпы становления
новых научных дисциплин были неодинаковыми. Геология не сразу
приобрела статус самостоятельной науки, лишь к концу XVIH —
началу XIX столетия она достигла стадии зрелости. Замечательные
идеи Леонардо да Винчи, Б. Палисси, Н. Стенона и других есте-
ствоиспытателей лишь подготовили почву для научного истолко-
вания накопленных геологических знаний, но они не могли пре-
одолеть того мощного давления, которое оказывала на ученых
церковь. Сочинения Н. Стенона на протяжении полутора веков
были мало известны. Лишь в 1830-х гг., после того как Л. Эли де
Бомон перевел и опубликовал геологическую часть его работы,
идеи Н.Стенона стали популярны.
И все же истинное Возрождение коснулось и геологических
знаний. Общий фундамент науки формировался на более высоком
уровне. Ученые уже знали о слоях, о последовательности наплас-
тования, о движениях, изменивших первоначальное залегание
слоев, о характере и роли эндогенных и экзогенных процессов.
Это был огромный скачок в восприятии окружающего мира.
До середины XVIII в. не было подлинно научного взгляда на
историю становления нашей планеты, а существовавшие пред-
ставления носили в своей основе, как правило, фантастический
характер. Гелиоцентрическая модель строения Солнечной систе-
мы Н. Коперника, космогонические идеи Р. Декарта и Г. В. Лейб-
ница, завоевавшие впоследствии основные позиции в науке, не
пользовались всеобщим признанием. Философия Аристотеля, сред-
невековая схоластика и геоцентрическая модель Птолемея, под-
держиваемая религией, многими считались незыблемыми и сдер-
живали развитие естествознания.
В середине XVIII в. появились космогонические гипотезы, в кото-
рых были сделаны попытки создания научной модели становления
лнечной системы. Одна из них принадлежит знаменитому фран-
цузскому натуралисту Ж.Л.Бюффону (1707—1788), сыгравшему
НОГЬШУЮ Р°ЛЬ В °®°бщении и популяризации достижений современ-
ное еМУ естествознания- Благодаря своим исключительным способ-
тям Бюффон в 26 лет стал академиком Парижской академии
37
Жорж Луи Леклерк
Бюффон (1707—1788)
наук. Он прославился как выдающийся
знаток французского языка и считался
лучшим прозаиком Франции. В 1749 г. в
первых трех томах своей «Естественной
истории», вышедшей под названием «Те-
ория Земли», он изложил концепцию воз-
никновения планетной системы.
Согласно гипотезе Ж.Л.Бюффона,
планеты образовались вследствие силь-
ного удара по Солнцу кометы. Комета
отщепила от Солнца часть вещества,
которое получило вращательный момент
и под влиянием притяжения Солнца ста-
ло вращаться вокруг него.
Планетное вещество при столкнове-
нии перешло в расплавленное состояние,
но вследствие относительно малых раз-
меров своих частиц быстро остывало, при
этом малые планеты остывали быстрее. Затем из водяных паров,
захваченных из солнечной атмосферы, образовался океан, кото-
рый первоначально покрывал Землю.
История возникновения планет Солнечной системы, предло-
женная Ж. Л. Бюффоном, была первой «катастрофистской» ги-
потезой происхождения Солнечной системы. Хотя впоследствии
она неоднократно подвергалась критике, положительное значе-
ние ее состоит в том, что ее автор впервые привлек внимание
естествоиспытателей к оценке роли внешних космических факто-
ров, оказывающих влияние на развитие нашей планеты. В идеях,
высказанных Бюффоном, было много фантастического, но его
работы, изложенные блестящим языком, увлекающие смелостью
мысли, способствовали популяризации естествознания, усилили
интерес к вопросам геологии.
В своем фундаментальном труде «Эпохи природы» Бюффон
(1778) предпринял первую попытку наметить основные этапы
развития нашей планеты, выделив 7 таких этапов, когда: 1) Зем-
ля и планеты приняли свою форму; 2) Земля отвердела внутри и
с поверхности; 3) воды покрыли наши континенты; 4) воды схлы-
нули, и начали извергаться вулканы; 5) слоны и другие южные
животные жили на северных землях; 6) произошло разделение
континентов (путем обрушения промежуточной суши, в том чис-
ле легендарной Атлантиды); 7) настал период могущества чело-
века. Бюффон первым попытался оценить длительность истории
Земли, придя к цифре 75 тыс. лет, которая, как мы теперь знаем,
крайне далека от истинного значения. Но и эта длительность рез-
ко противоречила сроку, отводимому Библией, и вызвала напад-
ки духовенства.
38
Иммануил Кант
(1724-1804)
Пьер Симон Лаплас
(1749-1827)
р. меныпее значение для развития
1 ствознания имело появление книги
Бецкого философа И. Канта (1724—
4X04) «Всеобщая естественная история
/ геория неба, или Опыт об устройстве
4Г механическом происхождении всего
^мироздания на основании ньютонов-
ских законов», изданной в 1755 г.
Г рипотеза И. Канта сводилась к тому,
что вся Вселенная образовалась из пер-
вичной материи, состоявшей из мелких
твердых (холодных) частиц, равномер-
но распределенных в пространстве; эти
частицы отличались по плотности, были
Неоднородны.
Я, Под действием силы тяжести нача-
лось образование центров сгущения ма-
терии; одновременно материя приобре-
ла вращательный момент. В дальнейшем вокруг Солнца из пыле-
вого облака образовались планеты. «
* В первоначальном виде гипотеза И. Канта не получила широ-
кого признания. Она стала известна лишь после существенных
поправок и изменений, которые внес в нее французский мате-
Вматик и астроном П.С. Лаплас (1740—1827). Свою гипотезу Лап-
-лас опубликовал в 1797 г. под названием «О происхождении мира»
jB книге «Изложение системы мира». Согласно Лапласу, сначала
существовала вращающаяся и сжимающаяся под влиянием силы
тяжести газовая туманность с центром сгущения, из которого об-
разовалось Солнце. По мере усиления
фсжатия туманность сплющивалась, от нее
отделялись кольца, которые в свою оче-
редь распадались с образованием цент-
ЧГРов сгущения — будущих планет. Перво-
начально, в отличие от представлений
И. Канта, образовавшиеся из туманно-
^сти планеты и их спутники представляли
Т^обой, по Лапласу, раскаленные тела,
которые впоследствии остыли и затвер-
дели.
Несмотря на различие предположе-
"Н|'|И Канта и П. С.Лапласа об исход-
п 1х Условиях образования планет, их
дставления получили известность как
^*°^оническая гипотеза Канта - Лап-
Наук начале XIX в. она прочно вошла в
У и стала исходным положением для
39
Михаил Васильевич
Ломоносов
(1711-765)
важных теоретических выводов чисто
геологического характера.
Незаурядной фигурой среди естест-
воиспытателей XVIII столетия является
М. В. Ломоносов (1711 —1765). При жиз-
ни труды ученого почти не отразились
на развитии геологии, но вопросы, кото-
рые он поднимал, и достигнутые им ре-
зультаты ставят его, по мнению В. И. Вер-
надского, далеко впереди его современ-
ников и многих более поздних ученых.
М. В. Ломоносов получил научное
образование в Германии. Три года (1737—
1739) он прожил в Марбурге, обучаясь
у профессора Хр. Вольфа, друга и уче-
ника Г. В. Лейбница, а затем переехал во
Фрайберг, где под руководством профес-
сора И. Ф. Генкеля в небольшой горной
школе (будущей Горной академии) изу-
чал практическое горное дело. Он посещал рудники и горные
выработки Саксонии, Тюрингии и Гарца. Сделанные им там на-
блюдения стали основой его будущих геологических обобщений.
В 1741 г. М. В. Ломоносов вернулся в Петербург и стал адъюнк-
том Академии наук. Он оставил очень мало собственно геологи-
ческих работ. Из 120 его трудов вопросы геологии рассматривают-
ся в 20, главные из них три: «Первые основания металлургии,
или рудных дел» (подготовлено к изданию в 1742—1743 гг., выш-
ло в свет в 1763 г.) (рис. 3.1); «Слово о рождении металлов от
трясения Земли» (доклад, написанный в 1757 г. под впечатлением
катастрофического землетрясения 1755 г. в Лиссабоне); «О слоях
земных» (написано в 1757—1759 гг., опубликовано в 1763 г.).
Прежде всего, М. В. Л омоносов хорошо изучил труды Агрико-
лы, Р. Гука и других европейских современников и предшествен-
ников. Идеи об образовании и строении Земли, о формировании
рудных тел и многие другие были творчески им переработаны.
Наиболее важными и реалистичными были представления М. В. Ло-
моносова о происхождении рудных тел. Вслед за Агриколой среди
рудных тел он различал «рудные жилы», «гнездовые руды», «слои в
горах горизонтальные», «руды, на поверхности земной находящиеся»,
и показал, что жилы бывают разного возраста и несут в себе раз-
ную минерализацию.
Образование рудных жил он связывал с различными по мас-
штабу и возрасту движениями («трясениями») Земли, обуслов-
ленными воздействием внутреннего жара планеты. Вопреки су-
ществовавшим тогда представлениям, он связывал образование
металлоносных россыпей с разрушением коренных месторожде-
40
“ золота и сносом золота реками: «... и нигде искать их столь
не^адежн0’ как по рекам, у коих на вершинах есть рудные го-
Ры |цаКдонное положение слоев (флецов), формирование горных
лужений М. В. Ломоносов связывает с движениями Земли. По
[Vf в Ломоносову, наклоненное положение «камней диких» к го-
ПЕРВЫЯ ОСНОВАН1Я
МЕТАЛЛУРГИ!,
ИЛИ
рудныхъ ДЪЛЪ.
ВЪ СЛП КТ П ЕТ ЕР БУ Р Г "В
печатаны при Императорской Академии
НаукЬ 1763 года.
ис- 3.1. Титульный лист книги М. В. Ломоносова «Первые основания
металлургии, или рудных дел»
41
ризонту показывает, что слои перемещены с прежнего своего
^положения, которое по механическим и гидростатическим пра-
вилам должно быть горизонтально. И когда горы со дна морского
поднимались, побуждаемые внутренней силой, составляющие их
камни непременно должны были «выпучиваться, трескаться, про-
изводить расщелины, наклонные положения, стремнины, пропа-
сти разной величины и фигуры отменной».
Среди движений земной коры М. В. Ломоносов выделял дро-
жания (современные землетрясения): медленные волнообразные,
ответственные за наступания и отступания моря; быстрые
(катастрофические), ответственные за формирование горных со-
оружений. Будучи по своим убеждениям катастрофистом, ученый
считал внутреннюю энергию Земли, обусловленную, по его мне-
нию, горением серы, главным фактором формирования лика Зем-
ли, отводя экзогенным процессам второстепенную роль.
Интересны идеи М. В. Ломоносова о природе ископаемых ока-
менелостей. Он в отличие от господствовавших в то время пред-
ставлений однозначно указывал на их органическое происхожде-
ние, но отрицал представление об их гибели от Всемирного пото-
па, считая, что они погибли вследствие разных причин и в разное
время в ходе катастрофических природных процессов, а также при
изменении положения границ суши и моря в ходе медленных вол-
новых движений.
Прогрессивными были и представления М. В. Ломоносова о гео-
логическом времени. Развивая учение об изменении климата на
Земле в связи с изменением наклона земной оси к эклиптике, он
указывал, что продолжительность этих явлений составляет около
400 тыс. лет (Ж.Л. Бюффон предполагал 75 тыс. лет). Он понимал,
что общую продолжительность геологических процессов трудно
оценить, но осадочные слои образовались не одновременно, а
последовательно один за другим в разных условиях. «Рудная гора»
(интрузия) моложе прилегающих к ней пластов осадочных пород
(флецов), если она приподняла их. Также более поздним событи-
ем, чем образование пластов, являются их разрывы.
М. В. Ломоносов сделал ряд важных наблюдений в области ми-
нералогии. Он дал свою классификацию горных пород: металлы,
полуметаллы, жирные (горючие) минералы, соли, камни и земли, руды-
В этой классификации кроме химического и минералогического
состава он использует структуру и текстуру пород, а также учиты-
вает их генезис. Он был убежденным сторонником органического
происхождения янтаря, нефти и угля.
Вслед за своим наставником профессором И. Ф. Генкелем ой
увлекся изучением кристаллизации растворов. М. В Ломоносов
опередил Ж. Роме де Лилля, установив, что минералы характери-
зуются свойственной каждому из них кристаллографической фор-
мой. Измеряя грани углов алмаза и других кристаллов, он незави-
42
оТ н.Стенона вывел закон о постоянстве углов кристаллов.
СИ^740 г. в диссертационной работе «О рождении кристаллов се-
В , М В Ломоносов объяснил постоянство углов плотнейшей
литры*
Складкой шарообразных частиц — корпускул.
У pj в.Ломоносов мечтал создать «Минералогию России». К со-
пению, его мечте не суждено было сбыться, но его ближайший
* еемник по академии В. М.Севергин в конце XVIII в. сумел соз-
ать минералогический словарь и дать минералогическое описа-
ние России, отвечающее замыслу М.В. Ломоносова.
Уже этих примеров достаточно, чтобы убедиться в глубине и
Прозорливости мышления М. В. Ломоносова, и хотя геология как
наука при жизни М.В.Ломоносова еще не оформилась, деятель-
ность М. В. Ломоносова не могла пройти бесследно. Сочинение
М. В.Ломоносова «О слоях земных», по мнению В.И.Вернадско-
го, по ясности и яркости проведения идеи единства геологиче-
ских процессов является для XVIII в. исключительным. Профессор
.Московского университета Г. Е. [Дуровский считал, что заслуги
М. В. Ломоносова ставят его в один ряд с первоклассными учены-
ми. Г. Е. [Дуровский сожалел, что на долю Ломоносова не выпало
такой завидной участи, как Далласу. Если бы он, как этот извест-
ный путешественник, имел возможность обозреть всю восточную
Россию с ее Уральскими, Алтайскими и Нерчинскими горами, и
если бы подобно ему видел Кавказ и великолепные горы Таври-
ды, то, быть может, начало нынешней теории земли было бы
положено гораздо раньше, чем объяснили ее Гумбольдт, Бух и
Эли де Бомон.
Помимо обобщающих трудов по происхождению нашей пла-
неты и формированию современного лика Земли, во второй по-
ловине XVHI в. широко проводилось детальное изучение горных
выработок в районах, традиционно считавшихся богатыми руд-
ными полезными ископаемыми, а также организовывались круп-
ные экспедиции по исследованию новых рудоносных районов. При
изучении рудных месторождений большое внимание уделялось
исследованию внешних признаков минералов, совершенствова-
лись методы и инструменты (лупы, эталоны, твердости, гонио-
метры) изучения и описания форм и свойств минералов. Увлече-
ние процессами кристаллизации из растворов положило начало
изучению химического состава минералов и разработке новых
етодов их исследования. Шведский химик и минералог А. Ф. Крон-
и'тедт (1722-1765) предложил первую классификацию минералов
лдядИМ1^ЧесКОМУ составУ’ Т. О. Бергман (1735—1784) — метод
ьи°« трубки для химического анализа рудных минералов.
ра а этот переломный момент развития минералогии пришелся
(1749 еТ ТВоРчества выдающегося немецкого ученого А. Г. Вернера
Кда " &17). Его талант исследователя проявился в разработке
Фикации внешних диагностических признаков минералов,
43
которые он считал самыми надежными, самыми легкими ддя
определения и достоверными для нахождения минералов. Разра-
ботанная им система внешних признаков позволяла навести опре-
деленный порядок в классификации минералов, объединить в
единую систему разрозненные сведения о них.
Основы описательной минералогии А. Г. Вернера долгое время
служили главным руководством для определения минералов, по-
этому его минералогическая система имела большое практиче-
ское значение, ей пользовались во всех странах Европы, она оказа-
ла влияние на развитие минералогической школы США. В Петер-
бургском Горном училище (впоследствии Горном институте), при
входе в музей, на мемориальной доске можно прочитать, что кол-
лекция минерального кабинета разобрана и приведена в порядок
по системе А. Г. Вернера.
Конечно, с современных позиций система минералов А. Г. Вер-
нера имеет чисто историческое значение, но хотелось бы отме-
тить, что и в наше время первые шаги в изучении минералов, как
правило, начинаются с определения их внешних главных диагно-
стических характеристик.
За долгие годы исследований в области минералогии А. Г. Вер-
неру удалось не только создать классификацию, но и открыть
14 новых минералов (везувиан, хризоберилл, вивианит, лейцит, пре-
нит, пироп и др.). Ему мы обязаны появлением новых названий
минералов, употребляющихся до сих пор, таких как авгит, ангид-
рит, апатит, роговая обманка, лабрадор, оливин и многие другие. Он
впервые ввел в минералогическую практику наименования новых
минералов в честь выдающихся личностей.
Изучение минералов для А. Г. Вернера не было самоцелью. Эта
область исследований выводила его на новый уровень изучения
рудных полезных ископаемых, где ему не было равных. Созданная
им теория происхождения жил, выдержавшая при жизни автора
4 издания, написана на базе глубоких размышлений, возникших
при изучении многочисленных рудопроявлений и рудников юж-
ной Саксонии. Как писал сам Вернер, его теория предназначалась
для минералогов и рудокопов. Особенностью его работы является
подробный очерк истории изучения рудных жил. Вернер дает под-
робные описания морфологии и определения типов жил, подроб-
но освещает вопрос об их относительном возрасте. Будучи после-
довательным в своих взглядах на природу минералов, образова-
ние жил он связывает с поступлением вещества сверху вниз.
Во второй половине XVIII в. начались исследования по изуче-
нию последовательности напластования осадочных горных пород-
Среди первых попыток расчленения осадочных пород по времени их
образования выделяется работа венецианского минералога Дж. Ар-
дуини (1714 — 1795), который проводил исследования в Северной
Италии, в том числе в районах, где почти сто лет до этого рабо-
Н Стеной. Дж.Ардуино выделил здесь три последовательно
овавшихся комплекса отложений, названных им соответ-
°рр о первичными, вторичными и третичными. Первый из них
стВючает слюдистые, интенсивно складчатые породы, прони-
вКЛ кварцевыми жилами, лишенные ископаемых; второй —
чанные г
нее дислоцированные слоистые осадочные породы (известня-
М мергели, глины) с многочисленными остатками морских
Кркопаемых; третий — комплекс слоистых пород (известняков,
<лин песков и др.), часто состоящий из обломков второго ком-
плекса и заключающий в себе большое количество флоры и фа-
уны. В качестве самостоятельной группы он выделял вулканиче-
ские породы. Предложенное Ардуино деление надолго удержа-
лось в литературе, а во Франции, например, используется и по
|сей день.
Одновременно с работами Дж. Ардуино стратиграфические ис-
следования начинают развиваться во Франции, Германии, Анг-
лии и других странах Западной Европы. Во Франции Ж. Э. Гетгар
(1715—1786), изучив осадочные породы Парижского бассейна и
заключенные в них окаменелости, составил первую литолого-стра-
тиграфическую геологическую карту этой области. Он обнаружил
в Центральном массиве, в районе Оверни потухшие вулканы,
которым было суждено сыграть заметную роль в будущих дискус-
сиях плутонистов и нептунистов. Позже Н.Демаре (1725—1815)
составил первую геологическую карту района Оверни.
Наиболее благоприятными для изучения стратиграфии оказа-
лись разрезы в горно-промышленных районах Германии. Первой
работой в истории геологии, в которой дается детальное описа-
ние стратиграфического разреза сравнительно обширной облас-
ти, была книга «Опыт восстановления истории флецовых гор»,
опубликованная в 1756 г. в Берлине И. Г.Леманом (1700—1767).
Он в 1761 г. был приглашен в Россию и избран членом Петербур-
гской академии наук. Основные результаты своих исследований
И. Г.Леман отобразил графически, впервые составив детальней-
ший сводный разрез юго-восточного Гарца, на котором показаны
последовательность напластования и состав всех наблюдаемых там
слоев. Ряд названий, которыми И. Г.Леман обозначил выделяе-
мые им слои, такие, как «цехштейн», «медистый сланец», «мерт-
вЫи красный лежень», прочно вошли в геологическую литературу
J До сих пор сохранили свое значение.
ж ск- ,рин11и™ально важный шаг в исследовании стратиграфиче-
* g ого РДзреза Тюрингии был сделан Г.Х.Фюкселем (1722— 1773).
ус^)Публикованной им в 1762 г. работе «История Земли и моря,
Разп- 2вленная по истории Тюрингских гор» он впервые пытался
Фиче ОТать и использовать систему соподчиненности стратигра-
рафцЛ*1* понятий, выделяя в качестве самостоятельных стратиг-
Шских таксонов слои, залежи, формации.
45
j, Формации Г. X. Фюксель рассматривает как комплекс тесно свя-
занных по составу и залеганию слоев, возникших в одинаковых
условиях, отвечающих определенной эпохе в жизни Земли; смена
формаций отвечает последовательной смене различных эпох. В этих
представлениях мы уже видим истоки будущего учения о геологи-
ческих формациях, название которых и было предложено Фюксе-
лем.
Почти одновременно с работами Г.Х.Фюкселя вышел из пе-
чати труд английского ученого Дж. Митчела (1724—1793), в кото-
ром была описана последовательность напластования осадочных
пород от Йоркшира до Ла-Манша. Дж.Митчел дал общую схему
расположения слоев и впервые закартировал складчатые структу-
ры, объясняя полосовой рисунок отдельных характерных слоев в
плане эрозией смятых в складки осадочных пород.
Таким образом, в последней четверти XVIII столетия уже были
созданы стратиграфические, вернее литолого-стратиграфические,
схемы для отдельных районов Западной Европы и появились пер-
вые геологические (литолого-стратиграфические) карты.
3.2. Противоречия в вопросе о роли внешних
и внутренних процессов в развитии Земли
(борьба нептунистов и плутонистов)
Исследования И. Г.Лемана, Г.Х.Фюкселя и других естествоис-
пытателей подготовили благоприятную почву для развития идей
знаменитого профессора геогнозии Фрайбергской горной акаде-
мии — А. Г. Вернера. А. Г. Вернер родился в прусской Силезии, отец
его по службе был связан с горным делом, и будущий ученый уже
в детские годы собрал коллекцию образцов минералов. Он учился
во Фрайбергской горной академии, хорошо знал минералогию и
геологию Рудных гор и прилегающих районов Саксонии. Во время
последующей учебы в Лейпцигском университете А. Г. Вернер опуб-
ликовал первую научную работу «О внешних особенностях иско-
паемых». В 1775 г. он вернулся во Фрайберг как горный инспектор
и вскоре был избран профессором Горной академии, где прора-
ботал более 40 лет.
А. Г. Вернер справедливо считается создателем немецкой гео-
логической школы. Из нее вышли около 800 специалистов, в том
числе 12 человек из России. Практически все ведущие геологи
Европы в конце XVIII — начале XIX в. считали себя последовате-
лями или учениками Вернера. Этот список возглавляют А. Гум-
больдт, Л. Бух, Х.Вейс, Ф. Моос, И.Ф. Брейтгаупт, К. Ф. Науман
и др.
Достижения самого А. Г. Вернера в области стратиграфии, ми-
нералогии, рудных полезных ископаемых поражают широтой взгля-
46
глубиной и тщательностью иссле-
доВ’нИЯ, а главное — убежденностью в
дОВвОте своих идей. В своих обобщениях
ПРвыводах он всегда использовал мате-
И ялы предществен ников. Это был вы-
Рокообразованный человек, блестящий
лектор. Обладая незаурядным педагоги-
ческим мастерством, он в своих лекциях
затрагивал самые разнообразные геоло-
гические проблемы, увлекательным рас-
сказом уводя слушателей далеко за рам-
ки освещаемых вопросов.
Геогнозия (термин Г.Х.Фюкселя)
определялась А. Г. Вернером как «наука,
изучающая твердое тело Земли как в це-
лом, так и в виде различных сообществ
Абраам Готлоб Вернер
(1749-1817)
минералов и горных пород, из которых
она состоит, а также их происхождение
и соотношение друг с другом» (цит. по Э.Хэллему, 1985. С. 12).
Слава Вернера вскоре превратила скромную горную школу,
затерявшуюся в маленьком саксонском городке, в центр европей-
ского геологического образования. Знаменитый французский на-
туралист Ж. Кювье впоследствии писал о Вернере: «Он так пре-
восходно излагал свой предмет, что пробуждал энтузиазм у своих
слушателей и разжигал в них не только склонность, но и страст-
ную веру в свое учение... В маленькой академии Фрайберга, со-
зданной с целью подготовки горных инженеров и штейгеров для
шахт Саксонии, возрождался спектакль, воскрешавший в памяти
университеты средневековья; студенты стекались сюда из всех ци-
вилизованных стран. Здесь можно было встретить людей уже не-
молодых и достигших видного положения, которые старательно
изучали немецкий язык, чтобы получить возможность припасть к
стопам этого Великого оракула в науках о Земле» (цит. по Э.Хэл-
лему, 1985. С. 13).
По А. Г. Вернеру все минералы и горные породы произошли
лутем кристаллизации из водной среды, исключение составляют
молодые вулканические породы, имеющие, по его мнению, не-
значительное распространение.
Юдобный путь образования горных пород подтверждался, по
ODPHepy’ наличием: 1) кристаллизационной воды; 2) остатков
сто нических веществ; 3) характерных для водных осадков слон-
ик ТИ и ос°бенностей залегания; 4) плитчатой или близкой к
Неи отдельности.
Ралась ТСМа стратигРаФических представлений А. Г. Вернера опи-
вателг НЯ ПОнятие «залегание» (Lagerung), отражающее последо-
ность и время образования различных горных пород, и по-
47
нятие «формация» (Formation), отражающее условия их образова-
ния.
Анализируя разрезы горных массивов Гарца, Рудных гор и при-
легающих к ним равнин, А. Г. Вернер установил, что в истории
Земли было несколько эпох поднятия и спада уровня вод Миро-
вого океана. Периоды подъема уровня воды и последующего спада
он называл соответственно древнейшим временем и флецевым
временем. В первую древнейшую эпоху воды покрывали всю по-
верхность Земли, включая вершины гор Гарца и Тюрингенского
Леса. В эту эпоху и при последующем спаде вод отложились хими-
ческим путем «первозданные» породы — граниты, гнейсы, сланцы,
кварцевые порфиры и друтие, слагающие ядра этих гор. Когда уро-
вень воды начал падать, стали формироваться горные породы,
состоящие частично из химических, частично из обломочных осад-
ков, отлагающихся механическим путем, — «переходные» поро-
ды, в которых встречаются редкие окаменелости. При дальней-
шем понижении уровня океана образовались «флецевые (слоистые)
породы», среди которых механические осадки преобладали над
химическими, и в большом количестве встречаются окаменело-
сти. И, наконец, пониженные участки заполнялись «новейшими
наносами», состоящими из обломочной фракции, а вулканиче-
ские породы имели подчиненное значение. Наклонное залегание
слоев увязывалось с наклонным положением первичной поверх-
ности, на которой они отлагались, или с неравномерным осаж-
дением неуплотненных осадков и их сползанием по этой поверх-
ности, если она была крутой.
В своей фактической основе стратиграфическая схема Вернера
была чисто эмпирической, но поскольку до начала XIX в. Цент-
ральная Германия была почти единственной областью, страти-
графический разрез которой был установлен достаточно деталь-
но, отсутствие противоречий придавало этой схеме видимость уни-
версальности. Считая, что все породы образовались из воды, и
определяя роль вулканизма как сугубо поверхностного и второ-
степенного фактора, Вернер отрицал влияние внутренней энер-
гии на становление лика Земли. При кажущейся на сегодняшний
день наивности взглядов Вернера, в литературе известных как не-
птунизм, они были привлекательны. С одной стороны, они пред-
ставлялись логически последовательными, с другой — региональ-
ные исследования, проводимые многочисленными учениками
А. Г. Вернера во второй половине XVIII в. в разных странах, так-
же, казалось бы, укладывались в его схему. И, наконец, непту-
низм имел достаточно близкие связи с дилю в нанизмом, а идея
Всемирного потопа была популярна вплоть до середины XIX сто-
летия.
Первый исследователь геологического строения Альп швейцар-
ский естествоиспытатель Г. Б.Соссюр (1740—1799) в первом томе
48
Гораций (Орас) Бенедикт
Соссюр (1740 — 1799)
Петр Симон Паллас
(1741-1811)
ги «Путешествия» также пришел к заключению, что матери-
ал, из которого состоят слои, образовался в результате кристал-
лизации из водного раствора. По его мнению, нет никакой необ-
ходимости объяснять наклонное положение слоев действием под-
земных сил, оно могло образоваться в результате «неправильной
кристаллизации». Однако в дальнейшем, когда Соссюру встрети-
лись «стоящие на головах» слои конгломератов, он вынужден был
признать, что процессы кристаллизации не могут объяснить их
современного залегания, следовательно, первоначально их зале-
гание было горизонтальным.
* Другой современник Вернера П.С. Паллас (1741 — 1811), изве-
стный исследователь Альп, Апеннин, Кавказа, Крыма, Урала и
Сибири, получивший образование в Германии и затем переехав-
ший на постоянное жительство в Россию, где в 1767 г. он был
избран действительным членом Петербургской академии наук, ока-
зал значительное влияние на развитие геологических наук того
времени. Имея большой опыт исследования горных стран, он пред-
ложил общую схему их строения, которая по существу отвечала
концепции А. Г. Вернера. Однако, отличие от Вернера, Паллас
одагал, что граниты, слагающие ядра горных сооружений и об-
Р зующие их вершины, никогда не были покрыты морем и воз-
икли вместе с рождением Земли.
еле Менн2 накл°н их первозданной поверхности определил по-
?татеУЮЩИ^ наклон слоев горных пород, образовавшихся в резуль-
$считРа3РУШения Пинитов и накопления химических осадков. Он
4 На в ’ ЧТ° °®наРУженная им в горных породах тропическая фау-
нятиемР°ЦеССе катастР°Фи,,еского наводнения, вызванного пол-
на, 5Ь|М АвстРалии и некоторых крупных островов Южного океа-
перенесена водными потоками в северные широты. Вул-
49
Джеймс Хаттон
(1726-1797)
каны, по мнению Палласа, не оказыва-
ли значительного влияния на формиро-
вание лика Земли, поскольку они обра-
зовывались на небольшой глубине в ре,
зультате горения каменных углей и дру,
гих горючих материалов.
Разработанная А. Г. Вернером систе-
ма стратиграфической последовательно-
сти слоев и предложенное им объясне-
ние формирования горных сооружений
долгое время пользовались широким
признанием. Но все чаще и чаще иссле-
дователи, занимавшиеся изучением дей-
ствующих вулканов, стали обращать вни-
мание на удивительное сходство моло-
дых застывших лавовых потоков и их
древних аналогов. Катастрофические из-
вержения современных вулканов, опи-
санные в многочисленных трудах античной эпохи, и разруши-
тельные землетрясения указывали на большую вероятность друго-
го способа образования горных сооружений, обусловленного вы-
делением внутренней тепловой энергии Земли, о чем писал еще
в 1740-х гг. итальянский естествоиспытатель А. Л. Моро, который,
исследуя вулкан Этну, высказал идею о связи горообразования с
вулканизмом.
Первым серьезным оппонентом Вернера стал замечательный
шотландский естествоиспытатель Дж.Хаттон* (1726—1797). По-
лучив медицинское и юридическое образование, он, поселившись
в своем имении, увлекся геологией, которая и стала смыслом его
жизни. В окрестностях г. Эдинбурга, куда он впоследствии пере-
ехал, Дж. Хаттон провел наблюдения, которые убедили его в маг-
матическом происхождении зеленокаменных пород. Изучая горя-
чие контакты гранитов северо-восточной Шотландии, он также
пришел к выводу об их магматическом происхождении. Структур-
ная позиция магматических пород, которые формировали ядра и
слагали вершины горных сооружений, привела его к мысли о ре-
шающей роли внутренней энергии Земли в их образовании, что
вступало в явное противоречие с точкой зрения нептунистов. По-
ступление тепла из недр Земли, магматические процессы перио-
дически приводили к изменению лика Земли, поэтому сторонни-
ков идей Хаттона называли гыутонистами. Дж. Хаттон утверждал,
что на нашей планете одновременно взаимодействуют процессы
созидания и разрушения, приводящие к формированию двух ти-
пов горных пород — магматических и осадочных.
* В принятой у нас транскрипции — Геттон.
50
С ои наблюдения Дж. Хаттон опубликовал сначала в виде не-
ой статьи, затем вышла в свет его книга «Теория Земли»
®оЛс J 2), где он пишет, что формирование Земли подчиняется
OF А
DISSERTATION
MEAD IN THE
ROYAL SOCIETY OF EDINBURGH,
V » о ш т и >
4tvENTH«r<jfti>CH, *md FOURTH of APRIL,
• X,DCC,LXXXTt
MCERM1NO THE
SYSTEM OF THE EARTH,
ITS DURATION, AND STABILITY.
Рис. 3.2. Титульный лист реферата будущей книги
Дж. Хаттона «Теория Земли»
51
законам физики и химии, что все процессы на Земле вызваны си-
лой тяжести и внутренним теплом. Последнее — причина нагрева-
ния и коробления пород, воздымания горных сооружений, вне-
дрения по трещинам жильных пород, первоначально представ-
лявших собой расплавленное вещество; так же формировались
граниты и базальты. Подобная оценка роли «подземного жара»
побудила Дж. Хаттона — по призванию и роду занятий истинного
натуралиста — весьма смело сравнить Землю с тепловой маши-
ной, поскольку в ее недрах все процессы тесно увязаны между
собой не только в пространстве, но и во времени, и их история
имеет циклическое развитие. Руины старого мира, по Дж. Хаттону
видны в современной структуре нашей планеты, указывая, что
слои, слагающие современные континенты, произошли от разру-
шения прежних материков, которые образовались за счет разру-
шения еще более древних участков суши, и, таким образом, «в
экономике природы» мы не находим ни следов начала, ни при-
знаков конца.
Идеи, которые развивал Дж. Хаттон и его немногочисленные
сторонники, находились в явном противоречии с общепризнан-
ными тогда постулатами учения Вернера. Э.Хэллем очень живо
описывает накал борьбы и ход полемики сторонников нептунизма
и плутонизма. Он справедливо указывает, что сила вернеровской
системы заключалась в попытке исторического анализа последова-
тельности образования горных пород, тогда как в работе Хаттона
вопросы стратиграфии не рассматривались, хотя он и признавал
образование слоистых осадочных пород в водной среде.
Неполноценность же вернеровской стратиграфической систе-
мы заключалась в ее фрагментарности и локальности, органиче-
ские остатки не привлекали должного внимания немецких иссле-
дователей второй половины XVIII в., их построения основыва-
лись на изучении литологического характера слоев. Несмотря на
точность и детальность наблюдений, предложенная схема после-
довательности напластования горных пород не могла претендо-
вать на универсальность, но авторитет Вернера был настолько
велик, что любые альтернативные представления часто не рас-
сматривались всерьез. Представления Дж. Хаттона с современных
позиций кажутся значительно более прогрессивными, но они не
были восприняты современниками. Успех и признание к нему
пришли намного позже, чему способствовало издание после его
смерти, в 1802 г., книги его друга профессора математики
Дж.Плейфера (1747—1819) «Иллюстрации к хаттоновской тео-
рии Земли». Третий том книги Дж. Хаттона долгое время оставал-
ся неизданным и был выпущен в свет Лондонским Геологиче-
ским обществом лишь во второй половине XIX в.
Разгоревшийся во второй половине XVIII столетия спор межДУ
нептунистами и плутонистами представлял собой возобновление
52 - “
ссии между сторонниками подобных идей античного перио-
ЛиС оГДа единство природы определялось той или иной субстан-
Да’ формирующей мир. Нептунисты считали, что такой суб-
и^^цией является вода, «все возникает из воды и в нее превра-
ста я>> плутонисты первоначальной сущностью всего считали огонь,
отголоски этой дискуссии слышались еще и в начале XIX столетия,
17 затем интерес к ней пропал, чему способствовали исследова-
н° ближайших и самых талантливых учеников А. Г. Вернера —
п Буха и А. Гумбольдта и появление биостратиграфического ме-
тода предложенного английским естествоиспытателем В. Смитом.
Вместе с тем противостояние идей плутонистов и нептунистов
окончательно не угасло. Как отмечал В. И.Смирнов (1910—1988),
оно сохранилось в Новое и Новейшее время, в частности, в виде
концепции рудных магм, наследующей взгляды плутонистов, и в
форме концепции инфильтрационного рудообразования, возрож-
дающей идеи нептунистов (см. подразд. 5.5). И в современную эпо-
ху появляются отдельные работы, доказывающие преобладающую
роль экзогенных процессов в развитии земной коры.
Несмотря на то, что в конце XVIII в. противоречия между не-
птунистами и плутонистами еще полностью не были разрешены,
можно констатировать, что к этому времени, благодаря деятель-
ности ряда крупных естествоиспытателей, начиная с Н. Стенона,
был заложен фундамент геологической науки, которая и получи-
ла свое первое название — геогнозия. Стеной, а затем Ардуино,
Фюксель, Вернер разработали первые принципы расчленения слои-
стой осадочной оболочки Земли. Моро, а затем Хаттон правильно
оценили роль вулканизма и вообще магматизма, Ломоносов же —
активную роль поднятий, а также, наряду с Хаттоном, относи-
тельное значение эндогенных и экзогенных процессов в развитии
Земли.
Сначала Декарт и Лейбниц, а затем Кант и Лаплас заложили
космогоническую основу этого развития. Были предприняты (Бюф-
фон, Ломоносов) первые попытки оценить реальную длитель-
ность истории Земли, выйдя за рамки библейского летоисчис-
ления, и наметить ее этапы (Декарт, Бюффон). Появились пер-
вые, хотя и несовершенные, геологические карты и стратиграфи-
ские разрезы. Наметились первые элементы классификации ми-
ские308 “ ГОРНЫХ пород, начали изучаться их состав и физиче-
э св°иства. Однако явно не хватало исключительно важного
опо-СНТа — не ^ыл найДен инструмент, позволяющий надежно
МежДеЛИТЬ относительный возраст горных пород и провести их
лиип ' Иональную корреляцию. Расчленение разрезов проводилось
емости 3 ОСнове литологии, степени изменений, частоты встреча-
вшие ос °РГ анических остатков. Таким инструментом стало изуче-
в XIX ватков ФаУнь1 и флоры, но начало ему было положено уже
Глава 4
«Героический» период развития геологии
(первая половина XIX в.)
4.1. Рождение палеонтологии и биостратиграфии
Наиболее ярким событием начала XIX столетия в истории гео-
логических наук, равнозначным научной революции, явилось вза-
имосвязанное возникновение палеонтологии и биостратиграфии
создавших основу для полноценного геологического картирова-
ния. До этого расчленение разрезов осадочных толщ, как мы ви-
дели в предыдущей главе, производилось по литологическому со-
ставу, а ископаемые остатки организмов, находимые в слоях,
изучались сами по себе, без привязки к конкретным слоям.
Ж. Кювье писал, что многие ученые изучали ископаемые ос-
татки организмов, они собирали и изображали их тысячами, пред-
ставив великолепные коллекции. Но, интересуясь более животны-
ми или растениями как таковыми, чем теорией Земли, или смот-
ря на эти окаменелости скорее как на курьезы, чем на историче-
ские документы, или, наконец, довольствуясь частичным объяс-
нением залегания каждого фрагмента, они почти никогда не пы-
тались искать общих законов залегания или связи ископаемых с
пластами. Ни Вернер, ни де Соссюр не внесли в определение ви-
дов ископаемых организмов в каждой группе слоев той точности,
которая стала необходимой с тех пор, как число известных жи-
вотных столь разительно возросло.
Решающую роль в определении отно-
сительного возраста слоев с использо-
ванием остатков организмов, заключен-
ных в этих слоях, сыграли работы анг-
лийского естествоиспытателя В. Смита
(1769—1839). Скромный землемер-само-
учка, он начал самостоятельно работать
на угольных копях Соммерсетского бас-
сейна, недалеко от г. Бата, а затем в ка-
честве инженера участвовал в проекти-
ровании и разработке Соммерсетского
угольного карьера. Помимо своих пр°'
фессиональных обязанностей он, изУ'
чая обнажавшиеся в выработках карьер3
слои горных пород, заинтересовался со-
держащимися в них органическими 0е'
татками и подметил, что смежные сло1<
Вильям Смит
(1769-1839)
54
содержат сходные ископаемые и, наоборот, далеко от-
°бЬ14 тие друг от ДРУга в разрезах слои характеризуются резко от-
сТ°Я .ми окаменелостями. Одновременно с изучением последо-
Л пьности напластования осадочных пород-и находящихся в них
®аТ нИЧеских остатков В.Смит наносит распространение слоев на
°Р й составляет первую подлинно геологическую карту окрест-
,1СаРтей г. Бата в масштабе 1:42 420 и геологическую карту граф-
ctKi Соммерсет (1:63 340).
' По разным причинам В.Смит долго не публиковал свои на-
блюдения, и лишь в 1799 г. под давлением друзей составил руко-
писный вариант «Таблицы последовательности слоев и заключен-
ных в них органических остатков в окрестностях г. Бата», который
привлек внимание европейских геологов. Только в 1815 г. откор-
ректированный вариант этой таблицы был опубликован в каче-
стве стратиграфической легенды к «Геологической карте слоев
(Англии и Уэльса». Затем В. Смитом была подготовлена серия гео-
логических карт «Нового геологического атласа Англии и Уэль-
са», которую он, однако, не успел закончить. Своими исследова-
ниями В. Смит доказал закономерное распределение ископаемых
остатков организмов в слоях земной коры и тем самым выявил
возможность их распознавания палеонтологическим (биострати-
графическим) методом. На основании этого метода он установил
'стратиграфическую последовательность слоев Англии и Уэльса и
составил первые настоящие геологические карты, на которых оса-
дочные отложения были расчленены не только по составу, но и
по их относительному возрасту. После его работ геологическое кар-
тирование становится основным методом геологических исследо-
ваний. Одновременно работами В. Смита была заложена основа
создания стратиграфической (геохронологической) шкалы.
• Г. П.Леонов (1908—1983), анализируя историю становления
^современной системы хроностратиграфической классификации,
отметил, что в южной части Англии и Уэльса природа создала
исключительно благоприятные условия для проведения страти-
графических наблюдений. Здесь на относительно небольшой пло-
щади на дневную поверхность выходят в ненарушенной последо-
тельности почти все основные подразделения стратиграфиче-
го разреза фанерозоя, представленные в основном неметамор-
КопЗОВаННЫМИ осадочными породами с большим количеством ис-
В С еМЫх остатков. Благодаря этому стратиграфическая схема
Для МИ1а’ ХОТя она> как и схема А. Г. Вернера, была составлена
сальн Ольш°и территории, все же имела гораздо более универ-
Исгюп значение, тем более что для расчленения разреза был
Идеи°цаН биостРатиграфический метод.
Европе*1 гь’^мита вскоре получили широкое распространение в
ЯР (177о Р.анцузские ученые Ж. Кювье (1769— 1832) и Ал. Бронь-
— 1847) провели исследования стратиграфического раз-
55
реза Парижского бассейна и установили, что по ископаемым остак
кам можно не только расчленить осадочные напластования ц0
возрасту, но и восстановить физико-географическую обстановку
их образования. В более молодых слоях встречаются ископаемые
организмы, аналоги которых можно найти и в современном оргу.
ническом мире. Древние слои содержат ископаемые остатки жи-
вотных и растений, которые не встречаются среди ныне живу-
щих и принадлежат к вымершим родам. Эти исследователи выде.
лили среди ископаемых организмов пресноводную и морскую
фауну и восстановили историю формирования Парижского бас-
сейна.
В отличие от В. Смита они не ограничивались в своих исследо-
ваниях изучением слоев (современники часто называли В. Смита
Страто-Смитом) и содержания в них определенных видов иско-
паемых остатков, т. е. не были, подобно Смиту, чистыми эмпири-
ками. В основе их работ уже была заложена прогрессивная идея об
изменении органического мира в ходе эволюции Земли, поэтому
основной упор в своих изысканиях они отводили исследованию
самой ископаемой фауны и флоры. Ж. Кювье, которого считают
основателем палеонтологии и сравнительной анатомии позвоноч-
ных и который был крупной фигурой в научном мире Франции,
прекрасно понимал значение ископаемых для восстановления
истории Земли. Он писал, что мысль о таком изучении была впол-
не естественна, поскольку теория Земли обязана своим зарожде-
нием исключительно ископаемым, что без них никогда не при-
шло бы в голову, что образование земного шара представляет ряд
последовательных эпох и различных процессов. Исходя из послед-
него тезиса, Ж. Кювье решил изучить совокупность этих явле-
ний на некотором ограниченном участке. В лице Ал. Броньяра он
нашел не только единомышленника, но и тонкого исследовате-
ля, одаренного геолога. В 1808 г. они опубликовали результаты ис-
следований по геологии Парижского бассейна, где сформулиро-
вали свои выводы по сравнительному анализу ископаемых орга-
низмов. В дальнейшем Ж. Кювье использовал эти данные для обо-
снования своего понимания роли катастроф в истории Земли (см.
ниже).
Исследования В. Смита, Ж. Кювье, Ал. Броньяра оказали Ре'
шающее влияние на дальнейшее развитие геологии: она обрела
достаточно мощный метод исследования, появилась, в дополне-
ние к фактуальной, еще и логическая основа для региональны*
исследований. Сопоставление разрезов Англии и Центральной
Европы позволило бельгийскому геологу Ж.Б.Д’Омалиусу д’АЛ'
луа (1783—1875) выступить в 1831 г. с общими, синтезированнЫ'
ми схемами осадочных образований, которые явились прототипа'
ми расчленения верхнепалеозойских и мезозойских отложений ₽
современной геохронологической шкале (рис. 4.1).
56
Я Рис. 4.1. Синтетическая схема осадочных образований Европы,
? по Ж. Б.Д’Омалиусу д’Аллуа (1831)
* Дальнейшее развитие стратиграфии шло стремительно, и уже
к 40-м гг. XIX столетия стратиграфическая шкала с выделением
Систем была разработана практически для всего фанерозоя. Мело-
вая система была выделена Ж.Б.Д’Омалиусом д’Аллуа в 1822 г.;
'каменноугольная — английскими геологами В.Д. Конибиром и
Дж.Филлипсом в 1822 г.; юрская — А. Броньяром в 1829 г.; триа-
совая — немецким горным инженером Ф. Альберти в 1834 г.; кемб-
рийская — английским геологом А.Седжвиком в 1835 г.; силурий-
ская — англичанином Р.Мерчисоном* в 1839 г.; девонская —
А.Седжвиком и Р. Мерчисоном также в 1839 г.; пермская — Р. Мер-
чисоном в России в 1841 г.
В 1840 г. французский палеонтолог А. Д’Орбиньи (1802— 1857),
Горячий сторонник взглядов Ж. Кювье, описал около 12 000 ис-
копаемых беспозвоночных, расположенных в хронологическом по-
рядке, предложил понятие «ярус» и выделил 27 ярусов в разрезе
мезозоя. В 1841 г. Д. Филлипсом было предложено разделить все
известные в то время системы на три группы — кайнозойскую,
мезозойскую и палеозойскую.
Во второй половине XIX столетия были выделены недостающие
B°85?HeHTbl стРатигРаФическо® шкалы: неогеновая система —
' г- М.Хорнсом, палеогеновая система — в 1866 г. К. Ф. Наума-
ом, архей — в 1872 г. Дж. Дэном, ордовикская система — в 1879 г.
^пвортом, протерозой — в 1887 г. С. Ф. Эммонсом.
ской°1!еРШенно очевидно, что с созданием хроностратиграфиче-
Разв 111Каль| Фанерозоя геология вступила в новый этап своего
тол1цТИЯ ^иостР;|ти графический метод расчленения осадочных
СледнеСГ В ОСновУ геологического картирования, а результаты по-
Геотект Дали мощный стимул развитию структурной геологии и
ствепы °Ники- Геология обрела статус одной из основных есте-
г1ных наук.
В традиционной транскрипции - Мурчинсон.
57
Все это дает основание, вслед за немецким историком геод0^
гической науки К.Циттелем, назвать данный этап развития гео-
логии героическим, тем более что к нему, как мы увидим ниже
относится и появление основополагающего труда Ч.Лайеля «Ос-
новы геологии ...» (1830—1833).
4.2. Первая тектоническая гипотеза — концепция
«кратеров поднятия»
В начале XIX в. идеи нептунизма продолжали еще владеть ума-
ми ученых. В университетах Европы шло преподавание геогнозии
на базе концепции А. Г. Вернера. Но расширение географии ис-
следований привносило все новые и новые материалы, которые
не соответствовали воззрениям нептунистов. К выводу о вулкани-
ческой природе базальтов пришли В. М.Севергин, Г. Б.Соссюр,
Н. Демаре. Но самый тяжелый удар по нептунизму был нанесен
двумя наиболее выдающимися учениками А. Г. Вернера — Л. Бу-
хом и А. Гумбольдтом.
Л. фон Бух (1774—1853) уже в первые годы после окончания
Фрайбергской горной академии зарекомендовал себя незауряд-
ным полевым геологом. Убежденный нептупист, он в процессе
своих исследований в Силезии, Альпах, Италии, Скандинавии,
на Канарских островах пытался объяснить геологическое строе-
ние этих регионов согласно вернеровской парадигме. Но противо-
речия между предполагаемыми и реально наблюдаемыми геоло-
гическими процессами поколебали его убежденность. Он увидел
воочию мощь современных вулканических процессов, обнаружил
в Норвегии дайки гранитов, внедрившиеся в карбонатные поро-
ды, контактовые изменения, которые
указывали на интенсивное тепловое воз-
действие, обусловленное внутренней
энергией Земли. И хотя Л. Бух публично
не отказался от идей своего учителя,
определяющая роль магматических про-
цессов в ходе горообразования была по-
ложена в основу его тектонической кон-
цепции — гипотезы «кратеров поди»'
тия».
Исследуя строение вулканических
конусов на Канарских островах, Л-Е>УХ
обнаружил, что слои слагающих их гор'
ных пород всегда наклонены от центр8
кратера к периферии. Это позволило еМУ
высказать предположение,
ствие локального увеличения
Леопольд фон Бух
(1774-1853)
что всл^
количеств3
Рис. 4.2. Схема образования горных сооружений (гипотеза «кратеров
поднятия»), по Л. фон Буху (1836)
газов и паров в магме возрастает ее объем, магма поднимается из
глубины, внедряется в осадочные толщи, раздвигая их. Осадоч-
ные породы, расположенные между двумя поднятиями, дефор-
мируются, апикальные части магматических построек обрушива-
ются, и образуется кратер. Строение таких «кратеров поднятия»
очень напоминало картину, которая обычно наблюдалась в гор-
ных странах и в целом формально отвечала стратиграфической
последовательности их строения, предложенной А. Г. Вернером, а
в большей степени П. Палласом, где ядра горных сооружений счи-
тались сложенными первозданными породами.
Л. Бух выдвинул гипотезу, согласно которой все наблюдаемые
нами вблизи поверхности Земли явления поднятия, смещения и
смятия слоев вызваны непосредственным воздействием на них
внедряющихся магматических пород, в частности авгитовых пор-
фиритов. Эпохи интенсивного горообразования занимали корот-
кие промежутки времени и носили катастрофический характер, в
других местах море затопляло большие участки суши. Эпохи горо-
образования и трансгрессий сменялись эпохами покоя. Л. Бух из-
ложил и опубликовал свою гипотезу
(рис. 4.2) в 1809 г., а наиболее полно
она была обоснована им в 1836 г. в книге
*0 вулканах и кратерах поднятия».
А. Гумбольдт (1769—1859) — выпус-
кник Фрайбергской горной академии,
дин из самых ярких естествоиспытате-
ли XJX в, КОТОрОГО современники на-
Аристотелем XIX столетия, ав-
Toni°K°izO наУчных работ, среди ко-
ры* «Картина природы», «Космос. Эс-
тешестаи 1еСК^Г° описания Мира», «Пу-
щИх я в Южную Америку», оказав-
естестплеДеЛЯЮЩее влияние на развитие
отличие ?Нания в йелом- А. Гумбольдт, в
с геолог °Т Своего Учитсля, познакомился
ческим строением многих стран
4
Александр Гумбольдт
(1769-1859)
58
59
Западной Европы, а также Центральной и Южной Америки 6
период своего пятилетнего путешествия по Новому Свету (1799
1804).
На региональном материале двух полушарий он почти одц0,
временно с Л. Бухом пришел к гипотезе кратеров поднятия. Ег0
поразило сходство геологических формаций, слагающих горцуе
цепи. Он исследовал Береговые хребты Венесуэлы, Анды, Корди_
льеры Мексики и Центральной Америки и пришел к выводу
определяющей роли магмы в формировании этих горных стран
Горообразование и сопровождающие его землетрясения происхо-
дят, по мнению А. Гумбольдта, в результате внедрения магмы и
действия упругих газов. Вулканизму принадлежит определяющая
роль как в современной, так и в древней геологической жизни
Земли. Гумбольдт также подметил линейное расположение вулка-
нов и высказал мысль об их связи с разломами земной коры,
проникающими глубоко во внутренние части планеты.
Во второй четверти XIX в. гипотеза «кратеров поднятия» стала
господствующей в геологии. Ее поддерживали Л.Эли де Бомон,
Б. Штуцер и другие крупные геологи Западной Европы. В России
сторонниками гипотезы были Д. И. Соколов, Г. Д. Романовский,
Н.А.Головкинский, Г. Е.ГЦуровский и другие исследователи.
Швейцарский геолог Б. Штуцер (1794—1887), который руко-
водил геологосъемочными работами в Швейцарских Альпах, ав-
тор первой геологической карты Швейцарии, развил идеи Л.Бу-
ха. В отличие от своего предшественника он считал, что причина
поднятий и дислокаций горных пород определяется внедрением
не только авгитовых порфиритов, но магматических пород широ-
кого диапазона. В результате расширения магма поднимается из
внутренних зон Земли и внедряется в толщи осадочных пород,
при этом поднимая последние. Таким образом, в ядре горного
сооружения формируется кристаллический массив, который окай-
мляется осадочными толщами, естественно наклоненными к пе-
риферии. В процессе внедрения магма раздвигает горные породы,
которые при этом сминаются в складки (рис. 4.3).' Таким образом,
горообразование и формирование складчатых сооружений, по
Рис. 4.3. Схема образования складчатости (по Б. Штуцеру, 1848)
60
«кратеров поднятия», обусловлены внутренней энерги-
гипотезе авиая роль принадлежит вертикальным тектониче-
ей Земли, ениям, ОПределяю1 цим подъем горной страны. Деталь-
ским дВ дования Б. Штуцера до 1890-х гг. во многом определяли
ные исс ю здьпийских геологов при изучении горных стран.
МеТпДгко видеть, что геологические воззрения Л.Буха, А. Гумболь-
ЛеГк бы возродили забытые к тому времени идеи Дж. Хаттона,
ДТа Популярные еще при жизни их автора. Внутренняя энергия
МаД°и вулканические катастрофы являются определяющим фак-
3еМоЛмИформирования лика Земли — эти идеи сторонников Дж. Хат-
тона завоевали общее признание и стали господствующими в 1820—
1840 гг.
4.3. Катастрофисты и эволюционисты —
исторический спор двух научных школ
Исторически сложилось так, что в вопросе о характере разви-
тия геологических процессов существовали две противоположные
позиции, выразившиеся в представлениях о непрерывном и по-
степенном (градуализм) или прерывистом их течении (пунктуа-
лизм). Однако в настоящее время становится все более ясным, что
в природе непрерывно-прерывистое развитие является нормаль-
ной формой реализации геологических процессов, и периоды
постепенных изменений геологической среды сменяются резки-
ми качественными и количественными (катастрофическими) из-
менениями.
В начальный период становления геологии, когда впервые ста-
ли применять биостратиграфический метод изучения последова-
тельности напластования осадочных пород, когда только начина-
ли выявляться закономерности формирования горных сооруже-
ний, споры вокруг этой проблемы носили острый и непримири-
мый характер. Особенно большая полемика возникала при анали-
зе развития органического мира, а также при выяснении скорос-
ти проявления экзогенных и эндогенных процессов.
Как отмечалось выше, в первой четверти XIX в. идеи плутони-
стов, выразителями которых являлись Л. Бух и А. Гумбольдт, быс-
Р° завоевали популярность. Между тем концепция кратеров под-
ДоТИя увязывала возникновение горных цепей, образование скла-
ти! И ,Эазломов, проявления вулканизма и землетрясений с прак-
эне СКИ мгновенным катастрофическим выделением внутренней
Зоди™11 3еМ™’ наиб°лее наглядно проявившимся именно в эпи-
Ные ЧНОсТи землетрясений и вулканических извержений. Подоб-
З^мысли высказывал еще М.В.Ломоносов.
Казало Ючение ° катастрофических преобразованиях в прошлом
сь СОвеРшенно логичным для многих выдающихся естество-
61
Жорж Кювье
(1769-1832)
испытателей первой половины XIX сто
летая. Французский геолог Л. Эли де Бо
мон (1798—1874), развивая концепции
Л.Буха, не только привязывал катаст-
рофы к границам отдельных геологиче-
ских систем, но и объяснял катастро. '
фическими событиями перерывы и несо-
гласия в напластовании горных пород
неоднократно проявлявшиеся в процес- 1
се формирования горных сооружений
В 1829 г. он высказал предположение, что [
простирание всех горных кряжей укла-
дывается в 12 направлений, при этом все
параллельные хребты возникали одно-
временно как следствие катастрофиче-
ских событий. •
К идеям катастрофизма благосклон-
но относилось духовенство, поскольку
эти идеи были созвучны библейским представлениям о Всемир-
ном потопе. Ученые, верившие в библейский потоп (дилювианис-
ты), считали его самой последней крупной катастрофой в исто-
рии Земли. Ведущий последний дилювианист У. Бекленд (1784—
1856), профессор Оксфордского университета, учитель Ч. Лайеля
и Р. Мерчисона, считал, что шесть дней творения должны вос-
приниматься фигурально, и последовательные акты творения
могли разделяться более продолжительными промежутками. Бек-
ленд, хорошо знавший современную ему геологическую литера-
туру, собрал обширный и разнообразный материал в подтверж-
дение катастрофического Всемирного потопа.
Наиболее ярким представителем катастрофического направле-
ния явился выдающийся французский ученый Ж. Кювье. Он пере-
жил бурные времена: видел падение аристократии, Французскую f
революцию, правление Наполеона, реставрацию, упадок и воз-
рождение державы. Человек исключительных способностей, он
приобрел колоссальное влияние на научную общественность.
Ж. Кювье в силу обстоятельств приехал в Париж уже вполне сфор'
мировавшимся ученым, и благодаря своим дарованиям быстр0
занял в научном мире столицы одно из видных мест. В первый
год своего пребывания в Париже он читает в Музее естественной
истории курс сравнительной анатомии, основанный на факди-
ческих данных, полученных при изучении ископаемых остатков-
Кювье считал себя ученым-эмпириком и предвзято относился ]
абстрактным идеям, не обоснованным фактическим материал0*4’ j
Наблюдая резкое различие в составе фауны смежных осад0**
ных толщ, разделенных перерывами, он пришел к выводу, 4
при смене геологических эпох органический мир изменялся мгй°
62
DISCOURS
suit
les REVOLUTIONS
DE LA SURFACE DU GLOBE,
tr SUA LES CHANCEMENTS Qu’eLLES ONT AAODtITS ,
DANS LE AECNE ANIMAL;
Par M. le Baron G. CUVIER,
Grand cfncier de la Ligion-d’Honneur et de fordrede la Couronne de Wun*
temberg, conseiller ordinaire au Coot ell d'EtatetauConsril royal de I’ins-
truction publique. I’un des quarante de l'Acad£mie*Francaise, aecreUire
perpAtiel de eelie dea sciences, des Academies et SocicU's royales des
scieocesde Londres. de Berlin, de Petcrsbourg. de Stockholm . de Turin.
de Gcettingue, de Copenbague. dr Munich, de Г Academic italiennc, de
U Socicte gcologique de Londres, de Is Sociele asiatique de Calcutta, etc.
SlXiEME EDITION FRAN^AISE,
REVUE ET AUGMENTS K.
A PARIS,
CHEZ EDMOND DOCAGNE,
UtBRAIRB-RDlIEUR, SUE DBS BBTITS accusvfns, № |'j;
ET A AMSTERDAM,
CHEZ G*. DUFOUR ET C'<.
IRIS LA BOURSE
1830
,a повей И1ульный лист книги Ж. Кювье «Рассуждения о переворотах
носги земного шара и об изменениях, какие они произвели
, в животном царстве»*
63
венно, что не позволяло проводить прямое сравнение органиче
ского мира более ранних эпох с современными организмами. ВНе
запные массовые вымирания организмов были обусловлены ката
строфическими «переворотами* на поверхности земного шара
В наиболее развернутом виде Ж. Кювье изложил свои взгляды g
предисловии к монографии об ископаемых костях, опубликован-
ной в 1812 г. Впоследствии это предисловие неоднократно переиз-
давалось отдельно пол названием «Рассуждения о переворотах на
поверхности земного шара и об изменениях, какие они произве-
ли в животном царстве» (рис. 4.4). Поскольку предложенная тео-
рия имела самостоятельное значение, Ж. Кювье приводит доказа-
тельства, что в истории Земли были многочисленные переворо-
ты, которые происходили мгновенно. Он писал, что жизнь не раз
потрясалась на нашей Земле страшными событиями, и бесчис-
ленные живые существа становились жертвой катастроф. Следы
этих катастроф он видел не только в изменении ископаемых орга-
низмов, но и в «относительной новизне современного состояния
континентов».
Ж. Кювье высказал предположение, что установленные им за-
кономерности при исследовании ископаемых костей из относи-
тельно молодых отложений должны найти подтверждение при
изучении более древних толш. Вместе с Ал. Броньяром ему удалось
составить разрез и геологическую карту Парижского бассейна,
отметив значительные отличия в составе фауны и флоры различ-
ных горизонтов. Впоследствии Ал. Броньяр обнаружил окамене-
лости меловой системы в Савойских Альпах на высоте порядка
2000 м, сходные с подобными ископаемыми Парижского бассей-
на, что указывало на молодость этого
горного сооружения и служило подтвер-
ждением катастрофически быстрого его
воздымания.
Сын Ал. Броньяра, Адольф Броньяр
(1801 — 1876), геолог-палеоботаник, в
опубликованной в 1823 г. монографии по
ископаемой флоре также не обнаружил
преемственности ископаемых форм Ра'
стений при переходе от одной форма'
ции к другой.
Таким образом, главный тезис Кк>'
вье о несоответствии прошлого и насто
ящего находил подтверждение в совер
шенно независимых по содержанию н°
вых материалах. По Ж. Кювье, ход ПР^
цесса физической истории Земли обр
вается, поступь природы меняется, и
один из факторов, используемых Пр
Жан Батист Пьер
Антуан Ламарк
(1744-1829)
64
F
- ныне, нельзя признать достаточным для объяснения того,
роДОпИ0оисходило в прошлом.
чТ0 ' тем в стенах того же Музея естественной истории раз-
(>сь совершенно противоположное эволюционистское уче-
ВИВ Одним из наиболее крупных натуралистов, много сделавшим
НИСвнедрения эволюционных представлений в науку, был Ж. Б. Ла-
дЛЯк 0744— 1829), долгое время возглавлявший отдел беспозво-
МЭчнЫХ ископаемых в этом музее. В истории науки Ламарк занима-
Н почетное место как основоположник эволюционного учения,
названного в его честь ламаркизмом. В книге «Философия зооло-
гии» (1809) он изложил основы эволюционной теории. Эволюция
организмов, по его мнению, представляет процесс преобразова-
ний низших форм в высшие, который происходит в прогрессив-
ном направлении на протяжении длительного времени постепен-
но без катастрофических событий. Все организмы связаны род-
ством, и изменение видов происходит как результат воздействия
изменяющихся внешних условий, при этом активность особи яв-
ляется определяющим фактором эволюции. Приобретенные изме-
нения закрепляются в поколениях наследственностью. Эволюцию
органического мира Ламарк изображал в виде лестницы, отража-,
ющей процесс развития, в которой выделялось 6 главных типов и
14 классов ископаемых организмов. Это позволило ему говорить о
значительной древности нашей планеты и утверждать, что в глазах
человека древность земного шара еще более увеличится, когда он
составит себе ясное понятие о происхождении живых тел и о при-
чинах развития и постепенного совершенствования организации
этих тел, и особенно, когда он поймет, что нужны были время и
благоприятные условия для того, чтобы могли возникнуть все ныне
живущие виды такими, какими мы их видим теперь.
Ламарку принадлежит сравнение медленности процессов эво-
люции с движением часовой стрелки, уловимым лишь при опре-
। деленной продолжительности наблюдения. При этом природе при-
ходится подчинять свои действия влиянию внешних обстоятельств,
которые «вносят разнообразие в самые произведения».
Ярким представителем той же школы эволюционистов был
му3Де Сент~Илер (1772— 1844), который возглавлял в Парижском
том 6 естествснн°й истории отдел зоологии и сравнительной ана-
в а в *833 г. стал президентом Парижской академии наук.
совп°ИХ Палео™огических работах он стремился показать, что
хах менные животные и растения имеют корни в минувших эпо-
МененР1"ЧеМ изменение животных происходит под влиянием из-
еДинстИ ОкрУжаюЩей среды. Уже в 1796 г. он высказал мысль о
Менные ПЛана СтРоения органического мира, при этом совре-
этапы Низ,11Ие животные, по его мнению, представляют как бы
в°тным ержки на эволюционном пути, ведущем к высшим жи-
65
Таким образом, Ж. де Сент-Илер в отличие от Ж. Б.Ламарк
считал, что в процессе эволюции возможна задержка в развитци
организмов, и устанавливал прерывистость самого процесса раз
вития (сальтационизм). Свои теоретические положения он изло'
жил в монографии «Философия анатомии» (1818), практически
направленной против взглядов Ж. Кювье.
Ж. Кювье был знаком с работами своих коллег, но сам не уча.
ствовал в полемике, считая, что его работы имеют преходящее
значение в истории науки, что скоро они окажутся лишь предва_
ригельной заявкой, своеобразной постановкой вопроса. Он про-
являл удивительную терпимость к чужим исследованиям и вни-
мательно относился к ним. Пути прогресса науки, с его точки
зрения, усыпаны обломками гипотез и теорий, но все они были
забыты, как не сохранились и имена их авторов; сохраняется лишь
фактическая основа, которая может быть заново переинтерпрети-
рована в будущем.
Публичный спор между Ж. Кювье и Ж. де Сент-Илером возник
неожиданно, когда Ламарка уже не было в живых. В 1830 г. в Париж-
скую Академию наук была представлена работа двух молодых уче-
ных, в которой утверждалось сходство строения позвоночного и
каракатицы. Ж. де Сент-Илер выступил ее защитником, а Ж. Кювье
доказывал, что это два различных типа. Дискуссия отдалилась от
первоначального предмета и затронула основные спорные вопро-
сы развития органического мира. Спор продолжался шесть недель
и был прекращен академией. Аргументация и, главное, приведен-
ный фактический материал Ж. Кювье были настолько убедитель-
ными, что он был признан победителем. Ж. де Сент-Илер тут же
написал книгу «Принципы философии зоологии», где были из-
ложены его возражения по поводу аргументов Ж. Кювье. Ж. Кювье
тоже начал писать книгу, но она не была завершена вследствие
его кончины.
Эта дискуссия имела широкую огласку и вышла далеко за сте-
_ны Парижской Академии. А.Седжвик (1785—1873), профессор гео-
логии Вудвордского колледжа в Кембридже, писал по поводу этой
дискуссии: «Замечательные выводы, полученные из неожиданных
фактов; счастливое сочетание данных минералогии и зоологии,
доказательство последовательных революций в физической исто-
рии Земли, о котором раньше не имели ни малейшего представ-
ления, — все это, вместе взятое, не только позволило в новом
свете увидеть довольно неясный до этого предмет, но придал0
новые силы и открыло новые возможности индуктивного метод3
тем, кому в последующие времена суждено было предпринять
аналогичные исследования» (Седжвик; цит. по Э.Хэллему, '
С. 56). В свою очередь К.Ф. Рулье (1814—1858), профессор М°с^
ковского университета, палеонтолог, один из предшественник
Ч.Дарвина в России, который в своих лекциях постоянно выс'0
66
катастрофизма, относительно результатов этой дис-
пал пР°с огОрЧением писал, что Кювье победил в академии, но,
куссии истории произносится не ею, а историей науки.
к счас^оВременных позиций указывает, что Кювье проиграл, по-
0иа пн спорил в духе отживающей, дряхлеющей теории, к
которой он пристал сам.
К Много позже другой российский палеонтолог и геолог А. А. Бо-
нк (1872—1944), анализируя творчество Ж. Кювье, писал по
Ри этого спора, что на первый взгляд кажется, что современ-
ен наука ушла от Кювье и восстановила идеи его противников.
Однако своих успехов, приведших ее к современному состоянию —
торжеству эволюционного учения, — она добилась, следуя тому
пути который был указан Кювье, классифицируя так, как это
делал Кювье. Можно сказать, что Кювье подготовил результаты,
которых он сам не предвидел.
Спор между сторонниками постепенной эволюции и скачко-
образного развития через катастрофы разного масштаба отнюдь
не закончился диспутом в Парижской академии. Победа катастро-
фистов на этом диспуте, как и писал К. Ф. Рулье, оказалась эфе-
мерной. Уже в том же 1830 г. начал выходить фундаментальный
труд британского геолога Ч. Лайеля «Основы геологии, являющиеся
попыткой объяснить прошлые изменения поверхности Земли пу-
тем соотношения с причинами, ныне действующими». Однако и
появление труда Лайеля, быстро завоевавшего огромную попу-
лярность и переведенного на многие языки, не поставило точку в
споре эволюционистов и катастрофистов.
С новой силой этот спор возобновился уже в XX в., на этот раз
не только в отношении закономерностей эволюции органическо-
го мира, но и в вопросе о характере развития тектонических про-
цессов (см. гл. 10).
4.4, Ч. Лайель и его книга «Основы геологии.....
Ли-’ НачалУ 30-х гг. в геологии утвердилась концепция катастро-
вед МЛ КатастРофистская гипотеза «кратеров поднятия» стала
них £и Среди геол°гов, с ней были созвучны идеи революцион-
^переворотов в развитии органического мира Ж. Кювье.
Ми кя УСПели затихнуть исторические споры между сторонника-
мира ТастроФизма и эволюционизма в развитии органического
вал тпКаК английский естествоиспытатель Ч.Лайель опублико-
т°Рой еХТ°Мную КНИГУ «Основы геологии...» (1830—1833), в ко-
^строгГ)371 сокРУшительный критический анализ концепции ка-
Учное сп ^13' Однако понадобилось еще около 20 лет, чтобы на-
ощество отвернулось от катастрофистских идей Ж. Кю-
67
Чарлз Лайель
(1797—1875)
вье, признав их даже реакционным^
что было несправедливо, и восторже’
ствовали лайелевские идеи. А. Седжвик
долгие годы бывший одним из главньц
оппонентов Ч. Лайеля, в своей презц
дентской речи на заседании Лондон,
ского геологического общества был бес-
компромиссен в своем отречении: «Ког-
да-то я был приверженцем и в меру сво-
их сил пропагандистом идей, которые
сейчас представляются мне философ-
ской ересью... Я нахожу правильным
если одним из последних моих дей-
ствий, прежде чем я покину.эту кафед-
ру, будет публичное заявление о моем
отречении. Нам следовало бы, конечно,
с самого начала задуматься, прежде чем
принять дилювиальную теорию и свя-
зать с библейским потопом все наносы. Ибо до сих пор не обна-
ружено ни самого человека, ни изделий его рук, вообще ни еди-
ного следа существования прежнего мира, погубленного пото-
пом в этих осадках» (Э.Хэллем, 1985. С. 69).
Ч.Лайель (1797—1875) родился в семье шотландского дворя-
нина в тот же год, когда умер Дж. Хаттон, один из основополож-
ников научной геологии. Лайель получил юридическое образова-
ние в Оксфордском университете, но адвокатская практика мало
занимала его. Увлечение геологией, зародившееся в нем еще на
втором курсе обучения в университете, когда он полностью про-
слушал курс геологии, который читал профессор У. Бекленд, ока-
залось решающим в его жизни. Оставив адвокатскую карьеру, он
свои первые геологические путешествия совершает с Беклендом.
Изучая геологию отдельных районов Англии, он представил Гео-
логическому обществу ряд докладов, которые были одобрены его
старшими коллегами. В 1828 г. Ч. Лайель вместе с Р. Мерчисоном
совершил длительное путешествие по Франции, Италии и Сици-
лии. Полученные материалы составили основу его главного труда>
который принес ему мировую известность.
Первый том этого труда вышел в 1830 г. под названием «Осно-
вы (Principles) геологии, являющиеся попыткой объяснить ПР0'
шлые изменения поверхности Земли путем соотношения с при-
чинами, ныне действующими».
Само название книги указывало, что Ч.Лацель пришел к вы-
водам о соотношении ныне действующих сил и сил прошл°г°’
диаметрально противоположным по сравнению с общепризнан
ными к тому времени идеями катастрофистов. Р. Мерчисон, ко?0
рый изучал вместе с Ч. Лайелем те же обнажения, продолжал °с
68
на позициях катастрофизма и отрицал сходство древних
ТаВп1оеменнЫХ nPo«eccOB-
и СпорОй том книги вышел в 1832 г., а третий — в 1833 г. «Осно-
^логии...» вскоре стали самой популярной книгой среди ес-
вы ге°испЬ1тателей и были переведены почти на все европейские
тество в Англии книга выдержала 12 изданий. При жизни Ч.Лай-
ЯЗЫ книги переиздавались 11 раз; 12-е издание было опубликова-
^посмертно в 1875 г. На русский язык было переведено 9-е изда-
Н° • вышедшее в 1866 г. под названием «Основные начала геоло-
или новейшие изменения Земли и ее обитателей»; книга «Ру-
ководство к геологии», которая вначале была составной частью
«Основ геологии», на русский язык переводилась дважды (в 1866
и 1878 гг.).
Ч.Лайель продолжал работать над своей книгой долгие годы;
каждое новое издание включало дополнительный материал. Автор
использовал все достижения современной ему геологии. Каждое
новое издание было событием в научном мире.
Уже в самой своей основе труд Ч.Лайеля был направлен про-
тив катастрофистских взглядов на развитие Земли. По убеждению
ученого, геология как наука рассматривает постепенные измене-
ния, происходившие в органическом и неорганическом царствах
природы. Она разбирает причины этих изменений и то влияние,
которое они производили на преобразования поверхности и внеш-
него строения нашей планеты (рис. 4.5).
Свое учение Лайель построил, исходя из трех главных положе-
ний: единообразия протекающих на Земле процессов в течение
длительного геологического времени; непрерывности и опреде-
ленной равномерности (сегодня сказали бы — линейности) дей-
ствия природных явлений; суммирования действия незначитель-
ных по масштабу проявлений этих процессов, приводящего по
4-5-Медленные колебательные движения в районе храма Юпитера-
аь _ еРаписа в окрестностях г. Неаполя (по Ч. Лайелю, 1866):
слой вуЛКаниИ мозаичный помост; сс — темная морская накипь; dd — первый
ческого пепла; ее — пресноводный известковый осадок; ff — второй
слой вулканического пепла; А — стадиум
69
истечении времени к огромным преобразованиям лика Земли. QTj,
положения, получившие название принципа униформизма, Ч.ДаД
ель доказывал, опираясь на те же примеры, которые, как правд
ло, до него использовали его оппоненты. Их предвзятые истолк0
вания и предрассудки, замедлившие развитие геологии, были, д0
его представлениям, вызваны неучетом фактора огромности гео-
логического времени.
В своих «Основах ...» он писал, что, если бы можно было од-
ним взглядом окинуть все вулканические конусы, поднятые в
Исландии, Италии, Сицилии и в других частях Европы за про-
шедшие 5 000 лет, все лавы, вытекшие за этот период, все сдви-
ги, оседания и поднятия, происшедшие во время землетрясе-
ний, и потом вообразить, что эти события случились в один
год, то, без сомнения, составилось бы в высшей степени пре-
увеличенное понятие о деятельности сил и о внезапности пере-
воротов.
Геологи неправильно истолковывали признаки последователь-
ности событий потому, что считали столетия там, где протекали
тысячелетия, и тысячелетия там, где язык природы означал мил-
лионы лет. Даже рассуждая строго логически, но исходя из столь
ложных посылок, невозможно было прийти ни к какому иному
заключению, как к тому, что система естественного мира пре-
терпевала перевороты.
Принятие принципа униформизма, по мнению Ч. Лайеля, дает
исследователю не только правильное понимание природы проис-
ходящих явлений, но и надежный метод (названный позднее ме-
тодом актуализма) познания процессов и явлений, имевших
место на ранних этапах развития Земли. По Лайелю, если иссле-
дователь твердо уверует в сходство или тождество древней и на-
стоящей системы земных изменений, то в каждом факте, указы-
вающем на причины, повседневно действующие, увидит ключ к
истолкованию какой-нибудь тайны в прошедшем. События, слу-
чающиеся в самых отдаленных периодах в органическом и неорга-
ническом мире, будут взаимно освещать друг друга, и неполнота
наших сведений, относительно некоторых из самых темных час-
тей настоящего мира, устранится.
Самостоятельный раздел книги посвящен стратиграфии тре-
тичных отложений. Ч.Лайель, анализируя различия в процент-
ном содержании видов современных моллюсков на разных УРоВ'
нях в третичных отложениях, в 1833 г. пришел к выводу, чТ°
третичный период делится на несколько эпох, выделив в третий"
ных отложениях три отдела — эоцен, миоцен и плиоцен (рис. 4.W-
Появление труда Ч. Лайеля вызвало раскол среди естествойС'
пытателей. Сторонники господствовавшей в то время концепйИ
катастрофизма не могли принять идею равномерного хода собы
тий в геологической истории. Но постепенно «Основы геологий--
70
Даврентийская
Кембрийская
Силурийская
Девонская
Каменноугольная
Пермская
Триасовая
Юрская
Меловая
Эоцен
Миоцен
Первичный Вторичный Третичный Послетретичный
Рис. 4.6. Последовательность напластования осадочных пород
(принципиальная схема) (по Ч.Лайелю, 1866)
71
Другая попытка найти замену контракционной гипотезе, не-
сколько ее дополнив и подправив, была предпринята в начале
XX в. А. Ротплетцом. В 1920-х гг. она была поддержана Дж. Джоли и
вылилась в формулировку гипотезы, получившей название пуль-
сационной. Ее автором был американский геолог У. Бухер (1933).
Аналогичные взгляды высказал его соотечественник А. В. Грэ-
бо (1870— 1946), долго работавший в Китае, и голландец Дж.Умб-
грове. Суть гипотезы состояла в том, что в истории Земли череду-
ются эпохи ее расширения, когда происходят заложение геосин-
клиналей и массовые базальтовые излияния, и сжатия с сопут-
ствующими складко- и горообразованием и внедрением гранитов.
В 1930— 1940-е гг. оригинальные варианты этой гипотезы раз-
рабатывались в России М.М.Тетяевым (1882—1956) и особенно
известными исследователями Сибири М.А.Усовым (1883—1939)
и В. А. Обручевым. Причины пульсаций объема Земли при этом не
рассматривались.
В то время как в гипотезах подкоровых течений, пульсацион-
ной и контракционной, сохранялось положение об образовании
складчатых горных систем в условиях сжатия, другие появившие-
ся в этот период гипотезы стали выдвигать на первое место верти-
кальные движения и прежде всего поднятия, возвращаясь тем са-
мым к гипотезе поднятия первой половины Х1Х в.
Первой попыткой в этом направлении явилась осцилляционная
гипотеза немецкого геофизика Э.Хаармана (1882— 1945), соглас-
но которой земная кора под действием внешних приливных сил
одном месте поднимается с образованием выпуклостей — геоту-
моров, а в другом прогибается с образованием впадин — геодеп-
рессий. Наклон крыльев выпуклостей достаточен для того, чтобы
слои осадочных пород под действием силы тяжести пришли в дви-
жение и начали оползать. Подобные представления о гравитаци-
онном происхождении складок и тектонических покровов стали вы-
сказываться швейцарскими исследователями Альп уже в самом
конце XIX — начале XX в. (Д. Шардт, М.Люжон и др.), а затем
были «взяты на вооружение» и другими авторами гипотез, отво-
дивших главную роль в тектогенезе вертикальным движениям при
ведущем значении поднятий.
Одной из наиболее распространенных гипотез такого рода ста-
ла ундационная гипотеза голландского геолога Р. В. ван Беммелена
(1933), исследователя Индонезии, продолжавшего работать над
совершенствованием своей гипотезы еще более 30 лет. В отличие
от Хаармана, он полагал, что образование поднятий — положи-
тельных ундаций земной коры — является следствием воздействия
не внешних сил, а глубинных процессов дифференциации веще-
ства подкоровых недр, подъема кислых расплавов — астенолитов.
В последних вариантах гипотезы он допускал, что базальным
уровнем такой дифференциации может являться граница мантии
132
и ядра, в связи с чем его гипотеза стала именоваться гипотезой
гиподифференциации. На примере Индонезии Беммелен обосновал
картину центробежного разрастания и миграции поднятий, выде-
лив ундации разного масштаба. Как и Хаарман, он объяснял обра-
зование складок и шарьяжей гравитационным сползанием слоев с
поднятий, но выделял несколько уровней такого скольжения. Ког-
да к середине 1960-х гг. стало очевидным раздвиговое происхожде-
ние океанов, в частности Атлантического, Беммелен ввел понятие
о геоундациях, с которых происходит соскальзывание уже целых
материков с обнажением в промежутке ложа океанов.
В 1940-е гг. сходные гипотезы были предложены американски-
ми геологами Б. и Р. Виллисами (астенолитная гипотеза) и рус-
ским геологом В.В. Белоусовым (1907—1990). Выдвинув свою ги-
потезу в 1942—1943 гг., В.В.Белоусов продолжал разрабатывать
ее до своей коцчины, непрерывно учитывая новые данные. Гипо-
теза Белоусова, первоначально названная им радиомиграционной
(рис. 6.1), в связи с тем, что он привлек радиогенное тепло в
Рис. 6.1. Схема развития геосинклиналей
(радиомиграционная гипотеза) (по В. В. Белоусову, 1946):
1 — земная кора; 2 — изотермы; 3 — изорады; 4 — места скопления кислой
магмы; 5 — области пониженного содержания радиоэлементов; 6 — осадки; 7 —
сбросы
133
находят широкую поддержку, становятся руководством для не-
скольких поколений геологов. Самые суровые его критики оцени-
ли возможности метода актуализма в познании геологических со-
бытий прошлых эпох в истории Земли.
В ноябре 1874 г., за несколько месяцев до кончины, Ч.Лайель
сделал доклад в Геологическом клубе о будущем развитии геоло-
гии. Он успел оставить в распоряжение Лондонского геологиче-
ского общества 2 000 фунтов стерлингов и учредил бронзовую ме-
даль, которая ежегодно должна была присуждаться ученым неза-
висимо от национальности и пола за наиболее выдающиеся за-
слуги в области геологии и смежных с ней наук. На медали была
изображена голова Ч. Лайеля в профиль, окруженная надписью.
На оборотной стороне — колонны храма Юпитера-Сераписа в
окрестностях Неаполя, того самого места, где он впервые увидел
доказательства медленных колебательных движений земной коры.
Медаль Ч.Лайеля и премия с 1876 г. ежегодно присуждаются за
наиболее выдающиеся геологические работы. Летом 1997 г. Лон-
донское геологическое общество совместно с Международной
комиссией по истории геологических наук (ИНИГЕО) отмечали
200-летие со дня рождения Ч.Лайеля. Профессор Московского
университета Е. Е. Милановский в своем докладе на юбилейной
конференции назвал английского естествоиспытателя «великим
реформатором геологии».
Впоследствии стало ясно, что «буквальный униформизм»
Ч. Лайеля вступает в противоречие с огромным фактическим ма-
териалом по исторической геологии. Метод же актуализма, ос-
нованный на сходстве характера современных геологических про-
цессов и геологических процессов прошлого, стал ведущим в
историко-геологических исследованиях. Основные дискуссии сре-
ди ученых ведутся по поводу того, как далеко в глубь истории
Земли возможно его безоговорочное применение. Е1еобходимо
отметить, что естествоиспытатели в своих исследованиях факти-
чески использовали метод актуализма задолго до Ч. Лайеля, еще
с античных времен.
Прямыми же предшественниками Ч.Лайеля можно считать
М. В. Ломоносова, Дж. Хаттона, К. А. Гоффа, И. В. Гете, которые,
рассматривая историю Земли, также исходили из этого метода. Не-
мецкий естествоиспытатель Карл А. Гофф (1771— 1837), математик
и дипломат, увлекался геологией и в 1801 г. стал издавать журнал
«Минералогия и геогнозия». Он разочаровался в идеях А. Г. Верне-
ра и принял концепцию горообразования Л. Буха. В 1822 г. он
издал 3-томную монографию «История естественных изменений
земной поверхности, устанавливаемых по историческим свиде-
тельствам», в которой изложил принципы актуализма, но его
труд не нашел отклика среди современников, в большинстве
стоявших на позициях катастрофизма.
72
4.5. Дискуссия по поводу происхождения
эрратических валунов. Становление ледниковой
теории
В июле 1837 г. в Невшателе состоялась годичная конференция
Швейцарского общества естествоиспытателей, на которой прези-
дент общества Ж.Л.Агассис (1807—1873) выступил с докладом,
вызвавшим немалое удивление его слушателей. Аудитория услы-
шала рассказ о валунах, которыми усеяны склоны Юрских гор.
Такие валуны часто формируют хаотические нагромождения в
местах, весьма далеких от коренных выходов соответствующих
пород. Эрратические, или блуждающие, валуны, по мнению до-
кладчика, представляют собой одно из главных доказательств про-
шлого оледенения гор и ледниковой эпохи в недавней истории
Земли. Натуралисты давно знали об этих экзотических образова-
ниях, некоторые из них достигают размеров небольшого дома и,
судя по составу порол, испытали перемещение на сотни километ-
ров. Традиционное объяснение их появления, связанное с идеей
Всемирного потопа, ярым пропагандистом которого был англий-
ский геолог У.Бекленд, ставило больше вопросов, чем давало от-
ветов. Энергия, стиль изложения, смелость постановки вопроса,
широкие и решительные экстраполяции Ж.Л.Агассиса привлек-
ли внимание к его теории, но в целом реакция естествоиспытате-
лей была сдержанной.
Помимо представлений о роли Всемирного потопа, от кото-
рых под влиянием Ж.Л.Агассиса впоследствии отказался сам
У.Бекленд, относительно происхождения эрратических валунов
существовали в ту эпоху еще две точки зрения.
Л. Бух в рамках своей концепции образования горных сооруже-
ний считал, что перемещение валунов происходило в результате
катастрофических селевых потоков, возникавших в процессе быс-
трого воздымания гор, или вследствие взрывной волны, обуслов-
ленной резким выделением энергии при образовании кратеров
поднятия, в результате чего валуны, как пушечные ядра, были
выброшены на высоту более 1,5 км.
Представления Л.Буха не мог разделить Ч.Лайель, которому
претили катастрофистские взгляды Л. Буха и который строго при-
держивался провозглашенного им принципа униформизма. Он
противопоставил взглядам Буха теорию, согласно которой море-
ны и валуны являются результатом ледового разноса, подобно со-
временному разносу обломочного материала плавучими льдами —
айсбергами. Эта концепция, получившая название «теории дриф-
*па», долгое время пользовалась большой популярностью. Р. Мер-
чисон не отказался от нее и впоследствии, когда о ледниковой
теории говорили как о чем-то само собой разумеющемся. Находки
73
морской фауны в матриксе ледниковых отложений позволяли от-
рисовывать древние береговые линии, а уровень, на котором были
обнаружены эрратические валуны, подсказывал глубину моря (так,
в Альпах глубина моря должна была превышать 2 700 м). В то же
время скорость изменения уровня Мирового океана, наблюдае-
мая в новейшее время, не соответствовала униформистской кон-
цепции Ч. Лайеля, и в конце концов он вынужден был признать
реальность древнего оледенения. При этом его учитель Бекленд
сделал все, чтобы переубедить своего талантливого ученика.
К середине XIX в. накопилось достаточно материала в области
исследования ледников горных стран. В 1840 г. вышла монография
Ж.Л.Агассиса «Исследования ледников», а годом позже его со-
отечественник И.Ф. В. Шарпантье (1786—1855) издал книгу «Опыт
по исследованию ледников». В этих книгах были изложены основы
учения о четвертичном оледенении. Однако, если исследователи
горных стран почти единодушно восприняли ледниковую теорию,
то гораздо сложнее было доказать тождественность подобных
процессов на равнинных территориях. Оставалось неясным, что
представляли собой крупные ледниковые покровы, где были
центры оледенения, что служило причиной движения этих покро-
вов. В 1852 г. гляциологическая экспедиция установила существо-
вание ледяного щита в Гренландии, а в конце столетия подобное
образование было открыто в Антарктиде. Было установлено также
несколько эпох оледенений, которые разделялись достаточно про-
должительными межледниковыми эпохами.
В 1872 г. шведский геолог О.М.Торрель (1828—1900), совер-
шивший путешествия в Швейцарские Альпы, Исландию, Скан-
динавию и на Шпицберген, публикует работу «Исследования о
ледниковом периоде». Вместе с последующими публикациями
1873 —1875 гг. эта работа способствовала утверждению леднико-
вой теории в Европе и опровержению дрифтовой гипотезы. Но
большинство российских естествоиспытателей в тот период при-
держивались именно ее. Опираясь на опыт российских полярных
мореплавателей, они объясняли присутствие эрратических валу-
нов и штрихованных скал в Прибалтике и на севере Евразии
действием плавучих льдов. Однако наряду с этими взглядами в
середине прошлого века в России закладывались основы теории
материкового оледенения, что было связано с трудами К. Ф. Ру-
лье, Г.Е.Щуровского, а позднее Ф. Б. Шмидта и П.А. Кропот-
кина.
Профессоры Московского университета К. Ф. Рулье и Г. Е. Щу-
ровский, на протяжении многих лет изучавшие геологию Под-
московья и северных районов Русской равнины, уже в 1850-е гг.
пришли к выводу о связи эрратических валунов и глыб, распро-
страненных на этой территории, с деятельностью ледников, дви-
гавшихся с северо-запада.
74
Геолог и географ Ф. Б. Шмидт (1832—1908) был первым ис-
следователем ледниковых образований Прибалтики и ряда райо-
нов Русской равнины. Он пришел к выводу, что ледниковые от-
ложения в Европейской России простираются на юг до линии
Рославль — Елец — Воронеж.
П. А. Кропоткин (1842—1921) стал выступать в печати по этой
проблеме уже в 1860-е годы и сыграл определяющую роль в ста-
новлении ледниковой теории в России. В докладе Русскому Гео-
графическому обществу в 1874 г. он утверждал, что все валуны,
рассеянные по средней и северной России, доставлены туда из
Финляндии ледниками, а не плавающими льдами, как это боль-
шей частью предполагалось ранее.
Всеобщее признание учения о ледниковом периоде наступило в
1870-е гг., несмотря на противодействие крупных авторитетов —
Л. Буха, Ч. Лайеля, Р. Мерчисона и их последователей. Впоследствии
дискуссия шла в основном о причинах, вызвавших феномен чет-
вертичного, а также и более древних ледниковых периодов.
4.6. Успехи в изучении минералов
В первые десятилетия XIX в. успехи физики и химии дали воз-
можность выйти на совершенно новый уровень исследования ве-
щества земной коры, и крупнейшие химики стали ведущими ми-
нералогами этого периода. В результате их активной деятельности
был определен точный химический состав около 450 минералов,
большая часть которых ранее не была известна. А. Е. Ферсман пи-
сал, что начало XIX в. можно считать новыми годами в истории
культуры камня — самыми блестящими, но и самыми сложными.
Они связаны с огромным расцветом естествознания, с созданием
настоящей науки о Земле, начиная с геологии и горного дела,
кончая металлургией и химией.
Шведский химик и минералог Й.Я. Берцелиус (1779—1848) в
1815 г. предложил первую химическую классификацию минералов с
учетом атомной массы и с применением буквенных символов эле-
ментов и формул химических соединений. Рассматривая минера-
логию как химию неорганических соединений Земли, он распре-
делил минералы по электроотрицательным элементам, выделил
Два класса соединений (бескислородные и кислородные), впер-
вые отнес минералы, содержащие кремнезем, к солеобразным
соединениям и указал на двойственную роль содержащегося в них
алюминия. В 1818—1821 гг. немецкий минералог Э.Митчерлих
(1794—1863) объяснил явления изоморфизма и полиморфизма.
Российский академик В. М.Севергин (1765—1826), будучи ис-
кусным химиком-аналитиком, значительно способствовал разви-
тию химического направления в минералогии. Он родился в год
75
Василий Михайлович Севергин
(1765-1826)
Рене Жюст Гаюи
(1743-1822)
смерти великого русского ученого и просветителя М.В.Ломоно-
сова. Этот сам по себе случайный факт как бы символизирует пре-
емственность деятельности обоих ученых. В. М. Севергин был, по-
жалуй, самым последовательным продолжателем оригинальных
разработок Ломоносова в области минералогии. Его двухтомный
труд «Опыт минералогического землеописания Российского госу-
дарства», изданный в 1809 г. (рис. 4.7), является воплощением идеи
М. В.Ломоносова, не успевшего собрать и систематизировать ма-
териалы по минералогии России. Впоследствии задачи, выдвину-
тые Севергиным в его обобщающей сводке, были разработаны
российскими минералогами Н. И. Кокшаровым в 11-томном из-
дании «Материалы для минералогии России» (1852— 1891), а за-
тем уже в XX столетии В. И. Вернадским в фундаментальном из-
дании «Опыт описательной минералогии» (1908—1922) и
А. Е. Ферсманом в книгах «Драгоценные и цветные камни Рос-
сии» (1922), «Геохимия России» (1922).
Работы В. М. Севергина «Первые основания минералогии»
(1798), «Подробный словарь минералогический» (1807) представ-
ляют собой энциклопедию минералогических знаний того време-
ни. В них заложены основы описательной минералогии, химии
минералов, учения о парагенезе («смежности минералов», по вы-
ражению Севергина). Особое внимание он уделяет систематиза-
ции сведений о минералах и тем признакам, по которым следует
их классифицировать. Химические признаки, т. е. химический со-
став минералов, являются, по Севергину, самыми надежными для
определения минералов, так как они вернее всех других призна-
ков определяют ископаемое тело, совершенно точно доказывают
его естественность и выявляют возможности его полезного при-
менения.
76
о п ытъ
МИНЕРАЛОГИЧЕСКАЯ
ЗЕМЛЕОПИС А Н1Я
Р0СС1ЙСКАГ0 ГОСУДАРСТВА.
еЪ двухЪ састяхЪ.
САНКТПЕТЕРБУРТЪЛ ISO? *ОДЛ,
Рис. 4.7. Титульный лист книги В. М. Севергина «Опыт минералогиче-
ского землеописания Российского государства»
Еще в конце XVIII в. французский минералог Роме де Лилль
(1736—1790) опубликовал крупные сводки по кристаллографии,
ставшие основой для дальнейшего развития этой науки. Однако в
своих исследованиях кристаллов он придерживался чисто описа-
77
w
тельных методов, занимаясь внешней геометрией кристаллов. Зна-
чительно дальше в исследовании кристаллического вещества
продвинулся французский аббат, профессор минералогии Париж-
ского музея естественной истории Р.Ж.Гаюи (1743— 1822). Он уста-
новил симметричное строение множества кристаллических тел (рис.
4.8), предложил способ математической характеристики взаим-
ного расположения граней кристаллов, открыв один из основных
законов кристаллографии — закон рациональности отношений
параметров кристаллов, с помошью которого стало возможным
прогнозировать наличие тех или иных их граней.
К этому времени относится и открытие немецким кристалло-
графом и минералогом X. Вейсом (1780— 1856) другого основно-
го закона кристаллографии — закона зон (поясов), устанавливаю-
щего связь между положением граней и ребер кристаллов. В ряде
блестящих работ X. Вейс положил начало геометрическому изуче-
нию двойников в связи с идеей о симметрии кристаллов. Авст-
рийский минералог Ф.Моос (1773—1839), преемник А. Г.Верне-
ра во Фрайбергской горной академии, создатель общеизвестной
десятибалльной шкалы твердости установил наличие всех извест-
ных в кристаллографии семи сингоний.
Рис. 4.8. Строение кристаллических тел (по Р.Ж.Гаюи)
78
В 1848 г. французский инженер О.Браве (1811 — 1863), подхва-
тив идею Р. Ж. Гаюи об «интегральных молекулах», пришел к по-
. нятию о трехмерной периодичности расположения материальных
частиц в геометрически однородных телах — кристаллах и в каче-
стве геометрического образа их внутренней структуры предложил
пространственную решетку. В 1849 г. немецкий минералог
И-Ф Брейтгаупт (1781 — 1873) ввел понятие «парагенезиса мине-
ралов», которое широко используется в современной геологии.
Получение данных по химическому составу минералов и уста-
новление основных законов строения кристаллической формы
вешества позволили к середине XIX в. создать химическую клас-
сификацию минералов, которая на протяжении долгого времени
оставалась основой минералогии.
4.7. Создание первых геологических обществ
и основание национальных геологических служб
Для рассмотренного выше периода развития геологии характе-
рен резкий скачок, который совершила геология от отрывочных,
хотя порой удивительно тонких наблюдений, смелых предвиде-
ний, свойственных донаучному периоду, к систематическому це-
ленаправленному изучению геологических объектов на базе био-
стратиграфического метода. Большое значение имел и новый хи-
мический и кристаллографический подход к исследованию мине-
рального вещества. В начале XIX столетия появилась первая текто-
ническая концепция «кратеров поднятия», предложенная Л. Бу-
хом и А. Гумбольдтом, которая стала парадигмой для геологов
первой половины века. Геология начала рассматриваться как са-
мостоятельная наука, имеющая свой метод и теоретическую кон-
цепцию. Этому способствовало появление первых руководств по
геологии — в Англии Ч. Лайеля, в России Д. И. Соколова.
Одним из факторов, тормозивших преобразование геологии в
самостоятельную научную дисциплину, было отсутствие органи-
зованного общения геологов. Поэтому естественно, что в начале
XIX столетия стали создаваться геологические общества. В 1807 г.
было основано Лондонское геологическое общество, в 1817 г. —
Минералогическое общество России, в 1830 г. — Французское гео-
логическое общество. К середине XIX в. подобные общества сущест-
вовали уже во многих европейских странах. Например, в России и
Швейцарии геологи входили в общества естествоиспытателей и
проявляли в них активную деятельность. Среди них необходимо
отметить основанное в 1805 г. профессором Московского универси-
тета Г. И. Фишером Московское общество испытателей природы.
Именно научные общества явились той силой, которая направ-
ляла и стимулировала геологические исследования; там обсужда-
79
лись самые последние достижения геологической науки. Высту-
пить с докладом в обществе считалось почетным и ответственным
для исследователя любого ранга. Общества брали на себя публика-
цию докладов, монографий своих членов; они же издавали жур-
налы и труды естествоиспытателей прошлых столетий, в которых
были высказаны, но, к сожалению, впоследствии забыты и стали
недоступными для современников интересные геологические идеи.
Геологические исследования приобрели большие масштабы и
более организованный характер. Началось систематическое геоло-
гическое картирование, целенаправленный поиск полезных ис-
копаемых, во все большем объеме и разнообразии требующихся
для быстро развивающейся промышленности. Для организации гео-
логической съемки и поисков полезных ископаемых стали орга-
низовываться национальные (государственные) геологические служ-
бы. Они были основаны в Англии (1835), Австрии (1849), Канаде
(1853), Франции (1855), Швеции (1858), США (1867), Германии
(1873), Японии (1879), России (1882) и других странах.
Глава 5
«Классический» период развития геологии
(вторая половина XIX в.)
5.1. Геологические наблюдения Ч. Дарвина и влияние
на развитие геологии его книги «Происхождение
видов путем естественного отбора...»
В 1858 г. на собрании Линнеевского общества естествоиспытате-
лей Англии были представлены на обсуждение работы естествоис-
пытателей А. Р. Уоллеса и Ч. Дарвина. Эти доклады, в которых ав-
торы излагали свои эволюционные представления о происхожде-
нии видов, произвели огромное впечатление на геологов и био-
логов. Игнорировать эти работы, как это часто случалось во вре-
мена господства катастрофистских взглядов на развитие органи-
ческого мира, было невозможно. Один из авторов представленных
работ, Ч. Дарвин, пользовался уже широкой известностью и счи-
тался одним из крупнейших геологов и зоологов страны. Помимо
того, статьи были рекомендованы авторитетами с мировым име-
нем — геологом Ч. Лайелем и ботаником Д. Гукером (1817 — 1911).
Через год, в 1859 г., вышла книга Ч. Дарвина «Происхождение
видов путем естественного отбора, или сохранение благоприят-
ствуемых рас в борьбе за жизнь», где были изложены взгляды
автора на проблемы эволюции, проведен анализ естественных сил
природы, показаны пути развития органического мира и роль ес-
тественного отбора, происходящего в течение длительного геоло-
гического времени. Эту работу Ч. Дарвин считал главным трудом
своей жизни, она имела огромный успех. Первое издание
(1 250 экз.) разошлось в день его выхода; вскоре мгновенно ра-
зошлось и второе издание (3 000 экз.). Книга была переведена на
главные европейские языки. Современник Ч. Дарвина, немецкий
физиолог Г.Дюбуа-Реймон, писал о ней, что это был взрыв, ка-
кого не видывала наука, — так долго подготовлявшийся и так
внезапно нагрянувший, так неслышно подведенный и так смер-
тоносно разящий. По размерам и значению произведенного эф-
фекта, по тому эху, которое отозвалось в самых отдаленных обла-
стях человеческой мысли, это был научный подвиг, не имеющий
себе подобного.
Ч.Дарвин (1809—1882) готовился быть священником, изучая
богословие в «Колледже Христа» Кембриджского университета,
но увлечение зоологией и, в частности, энтомологией определи-
ло дальнейшую его судьбу как ученого-натуралиста. В университе-
те, где можно было слушать лекции по различным разделам есте-
ствознания, Дарвин выбрал лекции по ботанике, которые блес-
тяще читал профессор Дж.С. Генсло (1796—1861), ставший впо-
81
Чарлз Дарвин (1809—
1882)
следствии его наставником и другом.
Ч.Дарвин в автобиографии писал, что
если бы он выбрал интересные лекции
А.Седжвика, то стал бы, вероятно, гео-
логом раньше, чем это случилось. Про-
фессор Генсло все же убедил Дарвина
заняться геологией, и он стал изучать
геологические разрезы окрестностей уни-
верситета и даже составил геологическую
карту. По просьбе Генсло Седжвик взял
Дарвина в геологические маршруты по
Северному Уэльсу. Встреча с Седжвиком
произвела на Ч.Дарвина глубокое впе-
чатление, а совместные маршруты зало-
жили основу его геологического образо-
вания. Он рассказывал, что Седжвик ча-
сто посылал его по направлению, па-
раллельному тому, по которому шел сам,
поручая собирать образцы горных пород и наносить на карту по-
рядок их залегания, и делал это для его пользы, так как он был
слишком несведущ, чтобы мог оказать помощь своему опытному
наставнику. Конечно, это путешествие далб начинающему иссле-
дователю разительный пример того, как легко проглядеть даже
самые заметные явления, если на них уже не обратил внимание
кто-нибудь другой.
Сразу же после геологических экскурсий Дарвин по рекомен-
дации Генсло был включен в состав научной экспедиции на во-
енном корабле «Бигль» в качестве натуралиста. В кругосветное пу-
тешествие, продолжавшееся пять лет (1831 — 1836), его учитель
подарил ему первый том книги Ч.Лайеля «Основы геологии...»,
которая стала настольной книгой Ч. Дарвина и руководством при
геологических исследованиях. Идеи Лайеля произвели на него не-
изгладимое впечатление, и в первый период путешествия он мыс-
лил себя в будущем прежде всего геологом. Опыт полевых работ,
переданный ему Седжвиком, и метод Лайеля позволили ему про-
вести интереснейшие наблюдения в регионах, где он был первым
исследователем.
» Главным успехом Ч. Дарвина в геологии считается теория об-
разования коралловых рифов (рис. 5.1, а, б). Эта теория составила
содержание первой большой геологической работы Дарвина, вы-
шедшей в свет в 1842 г. Идея образования рифов в результате мед-
ленного опускания земной коры, компенсированного ростом ко-
ралловых полипов, была сформулирована им в ходе изучения про-
цессов денудации и осадконакопления на западном побережье
Южной Америки. В Индийском океане, на коралловых островах
Килинг, он имел возможность проверить свою теорию. Дарвин
82
Рис. 5.1. Схема образования коралловых рифов (по Ч. Дарвину):
7 — известняки; 2 — базальт
нарисовал яркую картину сложных тектонических движений в
Тихом океане на основании распределения современных рифов.
Он наблюдал огромные поднимающиеся области со спорадиче-
ски прорывающимися вулканическими массами, обратил внима-
ние и на другие обширные пространства, которые опускаются без
каких-либо вулканических вспышек. Это убеждало его в том, что
движения были настолько медленными, что кораллы могли до-
стигать поверхности, и настолько широко распространенными,
что на громадной площади океана были погребены все те горы,
над которыми ныне в виде памятников располагаются атоллы,
обозначающие места их погребения.
Теория Ч.Дарвина стала очень популярной, но лишь спустя
100 лет была подтверждена данными бурения на атолле Эниветок
в Тихом океане. Ч.Лайель восхищался точностью аргументации
своего коллеги, поскольку теория медленного опускания дна была
блестящим подтверждением эффективности актуалистического
метода.
Другая работа Ч. Дарвина — о дождевых червях, написанная
им в последние годы жизни, неожиданно стала популярной среди
83
литологов наших дней. Проводя эксперименты у себя в кабинете,
Дарвин был поражен объемом грунта, перерабатываемого червя-
ми за короткий срок. В последние десятилетия XX в. широкомасш-
табные исследования Мирового океана показали огромную роль
живых организмов в формировании современных осадков.
Важное значение имели и геологические очерки, которые Дар-
вин составлял в ходе полевых экскурсий. Им были опубликованы
материалы по геологии многочисленных островов Атлантическо-
го, Тихого и Индийского океанов, геологии Перуанских, Чилий-
ских Анд, Патагонии, Огненной Земли и других районов Южной
Америки. В соответствии с концепцией Ч.Лайеля он доказывал
длительность и постепенность образования Анд. В своей автобио-
графии Дарвин пишет, что вынужден был принять, что на вос-
точном берегу Южной Америки поднятие было постепенным, и
что на западном берегу по сходству развивающихся в настоящее
время движений, по огромному количеству моллюсков, которые
живут в настоящее время исключительно на берегу или около него
и раковины которых рассеяны по всей поверхности суши до очень
значительных высот, движение также было медленным и посте-
пенным, сопровождавшимся, по-видимому, небольшими случай-
ными толчками.
Уже в Лондоне при обработке геологических и зоологических
результатов своего путешествия Ч.Дарвин стал подбирать мате-
риал по вопросам происхождения видов растений и животных. Он
работал над этой темой более 20 лет и впоследствии писал, что
много выиграл, промедлив с публикацией книги примерно от
1839 г., когда теория ясно сложилась у него, до 1859 г., и он
ничего не потерял при этом, ибо весьма мало заботился о том,
кому припишут больше оригинальности — ему или Уоллесу, очерк
которого, без сомнения, помог восприятию теории.
В своей знаменитой работе Ч.Дарвин решил две важнейшие
задачи биологической науки: раскрыл основной фактор эволю-
ции организмов — естественный отбора показал, что материалом
для отбора служит ненаправленная наследственная изменчивость.
Интенсивность отбора определяется процессом, который Дарвин
назвал борьбой за существование, включающей в себя разнооб-
разные формы взаимоотношений между организмами и средой
обитания. При этом приспособленность организмов к среде явля-
ется неизбежным результатом естественного отбора, хотя носит
относительный характер.
Дарвин писал, что сохранение благоприятных индивидуаль-
ных отличий и вариаций и уничтожение тех, которые неблаго-
приятны, он назвал естественным отбором, или выживанием наи-
более приспособленных. Естественный отбор ежедневно и еже-
часно проверяет все мельчайшие вариации, отбрасывая плохие,
сохраняя благоприятные, скрытно, но интенсивно работая, где и
84
когда только возникает возможность, в направлении приспособ-
ления всего живого к органическим и неорганическим условиям
жизни. При этом он отнюдь не отрицал наличия в популяциях
животных и растений нейтральных изменений, не подхватывае-
мых отбором. Подобные изменения служат материалом для слу-
чайных флуктуаций и для внутривидового полиморфизма. Допус-
калось им и неселективное вымирание особей, вызванное каки-
ми-либо неблагоприятными факторами, но при этом, согласно
теории Дарвина, среди случайно выживших экземпляров снова
должен действовать естественный отбор.
Труд Ч. Дарвина произвел настоящую революцию в биологии.
Оценивая общее состояние развития эволюционной теории до
выхода своей работы, он писал, что иногда высказывалось мне-
ние, что успех «Происхождения...» доказал, что идея носилась в
воздухе и что.умы людей были к ней подготовлены. Вероятно, это
было не совсем верно, ибо, хотя он не раз осторожно нащупывал
мнение натуралистов, ему не удалось встретить ни одного, кото-
рый казался бы сомневающимся в постоянстве видов. Даже Лай-
ель и Гукер, хотя и с интересом выслушивали его, никогда, по-
видимому, не соглашались с ним. Он неоднократно пытался объяс-
нять, что он понимал под «естественным отбором», но эти по-
пытки не имели успеха.
Историческая заслуга Ч. Дарвина состоит не в том, что он ука-
зал на существование биологической эволюции — об этом писали
многие мыслители задолго до Дарвина, — а в том, что он вскрыл
материальные факторы эволюции (наследственность и изменчи-
вость) и один из ее движущих факторов (естественный отбор) и
тем самым доказал существование эволюции органического мира.
Идеи Дарвина оказали решающее влияние на развитие палеонто-
логии и исторической геологии, поскольку ископаемый органи-
ческий мир стал рассматриваться как воплощение развивающего-
ся животного и растительного царства.
Когда Ч.Дарвин работал над своей книгой, он сознавал важ-
ность для эволюционной теории палеонтологических данных, но
в современной ему палеонтологии он находил скорее возраже-
ния, нежели подтверждения своих идей. Его теория была встрече-
на многими выдающимися палеонтологами с предубеждением.
Чтобы обойти их возражения, Ч.Дарвин объяснял отрывочность
палеонтологических данных неполнотой геологической летописи.
И действительно, исследование ископаемых остатков с точки зре-
ния эволюционной теории за очень короткий промежуток време-
ни после появления работы Дарвина привело к блестящим успе-
хам. Огромный материал, собранный палеонтологами, как бы от-
рывочен он ни был, позволял с определенной вероятностью вос-
станавливать историю развития органического мира. Он стал под-
тверждением эволюционной теории и во многом способствовал
85
восстановлению первичных пространственно-временных соотнес
шений геологических толш и развитию исторической геологии.
Эволюционная идея в естествознании знаменовала коренной
поворот не только в науке середины XIX в., но и в мышлении
современного человечества. В науках о Земле эта идея была обо-
снована выдающимся английским геологом Ч.Лайелем в 1830—
1833 гг., а в науках о жизни эволюционизм восторжествовал пос-
ле опубликования в 1859 г. книги коллеги и друга Лайеля Ч. Дар-
вина «Происхождение видов путем естественного отбора». За тру-
дами этих ученых последовали имевшие ту же направленность труды
других геологов и палеонтологов.
Наиболее яркими выразителями эволюционных идей Дарвина
стали российский ученый В.О. Ковалевский (1842—1883) и бель-
гийский палеонтолог Л.Долло (1857— 1931).
Творчески развивая идеи Дарвина, В. О. Ковалевский решил
ряд важных вопросов в эволюции органического мира. Преимуще-
ственным объектом его изучения были ископаемые копытные тре-
тичного периода. Выдвинутая Ковалевским идея об адаптивных
(приспособительных) и инадаптивных (неприспособительных) ти-
пах строения явилась крупным достижением эволюционной тео-
рии. Инадаптивное развитие, по Ковалевскому, более простое:
оно начинается раньше и идет быстрее, чем адаптивное того же
органа в процессе приспособления. Но, раз возникнув, адаптив-
ное развитие всегда оказывается более прочным и устойчивым в
филогенезе. Этот общий закон адаптивной и инадаптивной эво-
люции получил в палеонтологии название закона Владимира
Ковалевского.
Бельгийский палеонтолог Л.Долло занимался изучением вы-
мерших позвоночных. Развивая идеи Ковалевского в рамках эво-
люционной теории, он выдвинул идею о необратимости разви-
тия организмов, известную среди естествоиспытателей как закон
Долло. Л.Долло является одним из основателей нового направле-
ния в палеонтологии — палеоэкологии.
5.2. Гипотеза контракции Л. Эли де Бомона
и ее развитие в трудах Э.Зюсса
В связи с развитием геологии и расширением географии геоло-
гических исследований гипотеза «кратеров поднятия» все чаще встре-
чала трудности при объяснении строения горных сооружений. Ока-
залось, что гранитные массивы, выступающие в осевых частях гор-
ных стран, нередко имели более древний возраст, чем окружаю-
щие осадочные породы, и не могли быть причиной их воздымания.
Морфология горных стран, их линейность и характер залегания
слоев также не находили объяснения в рамках-этой гипотезы.
86
Французский геолог Л. Эли де Бомон
(1798— 1874), пытаясь усовершенствовать
гипотезу «кратеров поднятия», впервые
изложил положения гипотезы контрак-
ции в докладе Французской академии
наук в 1829 г., затем в 1830 и 1833 гг.
рассмотрел отдельные элементы теории,
касающиеся закономерностей распреде-
ления горных сооружений и соотноше-
ния изменения уровня моря в связи с
формированием горных сооружений. Бо-
лее подробно он изложил свою модель в
монографии «Замечание о системах гор»,
которая вышла в свет в 1852 г. как часть
«Всеобщего словаря естественной исто-
рии» и позднее была переиздана в виде
трех небольших книг.
Леоне Эли де Бомон был на год мо-
Леонс Эли
де Бомон (1798— 1874)
ложе Ч. Лайеля. Он получил физико-математическое образование,
окончив Политехническое училище в 1817 г., затем в 1819 г. стал
слушателем Парижской Горной школы. Получив образование гор-
ного инженера и металлурга, в 1825 г. он был послан в Англию
для изучения месторождений цинка и меди в Корнуолле и горно-
го дела.
В 1829 г. Эли де Бомон становится профессором Горной шко-
лы, а в 1832 г. назначается на место покойного Ж. Кювье профес-
сором натуральной истории Французского колледжа, где читал
лекции по геологии и горному делу. Совместно с известным гео-
логом С.Дюфренуа он получил от правительства поручение со-
ставить геологическую карту Франции. Карта была опубликована
в 1840 г., причем Эли де Бомон был составителем и автором кар-
ты по восточной Франции и имел возможность детально изучить
эти районы. Являясь членом Французской академии наук с 1835 г.
и ее секретарем с 1856 г., он в 1857 г. стал иностранным членом-
корреспондентом Петербургской академии наук. Г. Гельмерсен и
Н. Кокшаров, которые писали представление к его избранию в
академию, отразив основные достижения претендента, в заклю-
чении написали, что созданная Эли де Бомоном и Дюфренуа гео-
логическая карта Франции превосходна и точна.
Основные достижения Эли де Бомона связываются со станов-
лением гипотезы контракции земной коры. Будучи первоначаль-
но сторонником гипотезы кратеров поднятия, ученый поставил
перед собой цель определить возраст гор и датировать их появле-
ние на земной поверхности. Беглое указание Л. Буха, сделанное в
1824 г. о том, что в Германии можно различать четыре геогности-
ческие системы — нидерландскую, северо-восточную, рейнскую
87
и альпийскую, явилось исходной точкой изысканий Эли де Бо-
мона.
Эли де Бомон выдвинул дедуктивную модель, объяснявшую
образование горных сооружений, исходя из весьма общего теоре-
тического положения о сжатии (контракции) земной коры вслед-
ствие остывания и уменьшения объема внутренних оболочек. Он
считал, что в истории Земли существовали достаточно длитель-
ные периоды относительного покоя, в течение которых происхо-
дило образование горизонтально залегающих осадочных толщ.
Периоды покоя нарушались периодами тектонической активно-
сти, в процессе которых синхронно возникало большое число гор-
ных цепей, имеющих одинаковое простирание, отличающееся от
простирания более древних горных сооружений.
Причиной образования гор служили, по мнению Эли де Бомо-
на, не локальные и краткие вулканические процессы или земле-
трясения, а общее вековое охлаждение Земли. По Эли де Бомону,
наша планета, за исключением тонкой оболочки, которая отно-
сительно земного шара тоньше яичной скорлупы, состоит из рас-
плавленной массы, постепенно охлаждающейся и уменьшающейся
в своем объеме.
Наружная кора держится сама собой в течение геологических
периодов, частью отделившись от ядра, пока, наконец, вдруг не
обрушится, трескаясь и падая по определенным линиям раскола.
Во время такого кризиса горные породы подвергаются сильному
• боковому давлению: из них наиболее трудно поддающиеся разла-
мываются, а более податливые пласты сминаются и плотнее укла-
дываются на меньшем пространстве, за неимением прежнего про-
стора для своего горизонтального распределения (рис. 5.2). В то же
время большая часть массы вытесняется наружу, так как излишек
материала оболочки, сравнительно со сжавшимся ядром, может
найти себе'выход только по направлению вверх. Этот излишек
производит одну или несколько тех складок, или морщин, зем-
ной коры, которые мы называем горными цепями.
Рис. 5.2. Схема образования горных цепей (гипотеза контракции),
по Л. Эли де Бомону (1852)
88
Гипотеза контракции явилась естественным следствием гипо-
тезы Канта — Лапласа, логически увязывая космогоническую
модель с геологическими процессами, происходящими на повер-
хности Земли.
Согласно автору концепции, образование гор происходит ка-
тастрофически, одновременно в масштабе всего земного шара и
зафиксировано в геологических разрезах в виде несогласий. При
этом этап образования гор документируется соотношением наи-
более молодых деформированных и наиболее древних ненарушен-
ных, несогласно залегающих слоев земной коры. Период между их
возрастами соответствует времени деформации. Соответствующие
несогласия говорили о внезапности и кратковременности эпизо-
дов горообразования, следствием которых были массовые выми-
рания органического мира.
Эли де Бомон не только привязывал катастрофы к границам
отдельных геологических систем, но также объяснял катастрофи-
ческими событиями перерывы и несогласия в напластовании гор-
ных пород, неоднократно проявлявшиеся в процессе формирова-
ния горных сооружений. Он предложил выделять этапы истории
Земли в соответствии с возрастом эпох горообразования. В этих
представлениях Эли де Бомон был типичным катастрофистом.
Следует, однако, заметить, что те, кто продолжал упорно при-
держиваться катастрофистских принципов, к середине века ока-
зывались все в большей изоляции. Любая попытка возродить ката-
строфизм рассматривалась в качестве научного курьеза и не нахо-
дила отклика среди ученых. Катастрофизм рассматривался как свое-
образный зигзаг в развитии науки, надолго задержавший станов-
ление геологии.
Естественно, что гипотеза контракции подверглась резкой кри-
тике Ч. Лайеля в специальной главе третьего издания монографии
«Основы геологии ...». Анализируя пункт за пунктом положения
гипотезы контракции, Ч.Лайель, высоко оценивая фактический
материал Эли де Бомона, который, по его мнению, всегда будет
составлять драгоценное добавление к нашим сведениям, и под-
тверждать мнение о том, что различные горные цепи образова-
лись последовательно, и что существуют, как показал Вернер,
определенные линии направления или простирания в пластах раз-
личных стран. По Лайелю, главная ошибка автора состояла в не-
доучете эффекта геологического времени, необходимого для реа-
лизации процессов горообразования.
Однако представление о постепенном остывании Земли оказа-
лось чрезвычайно плодотворным, а мысль о том, что уменьшение
ее внутреннего объема может периодически приводить к крупным
Деформациям коры и горообразованию, вполне вписывалась в
общее русло эволюционистских воззрений второй половины XIX в.
и быстро завоевана признание. В итоге гипотеза контракции на
89
протяжении полувека составляла надежную теоретическую осно-
ву геологических исследований горно-складчатых сооружений Альп,
Аппалачей и других, объясняя неравномерный характер их рас-
пределения на земном шаре.
Механизм латерального сжатия получил широкое одобрение и
был успешно использован европейскими геологами при расшиф-
ровке геологического строения горных стран. Гипотеза «кратеров
поднятия» казалась теперь бесконечно устаревшей и потеряла свое
лидерство.
Идеи Эли де Бомона оказали также большое влияние на фор-
мирование американской геологической школы. Горные сооруже-
ния Аппалачей служили прекрасным полигоном для моделирова-
ния процессов латерального сжатия в соответствии с гипотезой
контракции. Один из ведущих американских геологов, профессор
Йельского университета Дж. Дэна, специалист в области минера-
логии и тектоники был убежденным сторонником контракцион-
ной гипотезы и не мог согласиться с интерпретацией образова-
ния глубоких прогибов, предложенной в 1859 г. его соотечествен-
ником Дж. Холлом.
В экспериментах американского геолога Б. Виллиса (1857 — 1949)
механизм латерального сжатия был также успешно использован
для объяснения опрокинутого залегания горных пород и образо-
вания надвигов.
Профессор Московского университета Г. Е. Щуровский одним
из первых в России обратил внимание на работы французского
геолога. В то время когда он обрабатывал свои материалы по Ура-
лу, среди европейских геологов все большей популярностью ста-
ли пользоваться работы Эли де Бомона, получившие поддержку
такого известного геолога как А. Седжвик. Г. Е. Щуровский пре-
красно знал эти работы и пытался применить их, проводя отно-
сительную оценку возраста формирования горных сооружений Ура-
ла и Европы. Со ссылкой на работу Эли де Бомона он указал, что
Уральские горы возникли одновременно с самыми древними гор-
ными странами Европы. По Г. Е. Щуровскому, Урал образовался
не вдруг, но, по крайней мере, в четыре главных приема. Прежде
образования пермской системы ровесниками Урала были многие
из Европейских гор — Вестмюрлендские, Вогезские и Северной
Англии.
Еще одна оригинальная и, казалось бы, абстрактная идея Эли
де Бомона пережила своего автора и нашла поддержку среди со-
временных ему геологов. Вероятно, вследствие полученного мате-
матического образования, а, скорее всего благодаря своему не-
стандартному мышлению, он выявил геометрическую закономер-
ность распределения горных цепей, приурочив их простирания,
согласно законам сферической геометрии, к дугам большого кру-
га, соответствующим ребрам находящегося в центре Земли пра-
90
вильного икосаэдра. Он установил пентагональную сеть в каче-
стве основы распределения горных сооружений.
Еще в своих первых работах в 1829 г. Эли де Бомон высказал
предположение, что простирание всех горных кряжей Европы
укладывается в 12 направлений, при этом все параллельные один
другому хребты возникали одновременно как следствие катастро-
фических событий. Геометрические законы горообразования встре-
тили возражения многих геологов, хотя сама идея притягивала к
себе, поскольку позволяла наметить пространственно-временные
корреляции эндогенной активности Земли.
Проблема упорядоченности структурного плана Земли, выска-
занная Эли де Бомоном, стала широко обсуждаться в литературе
XX столетия. Она нашла отражение в полемике о наличии регма-
тической сети разломов, закономерно рассекающей земную кору,
выявленной в 1.950-х гг. швейцарским геологом Р.Зондером, в пред-
ставлениях российского геолога С. С. Щульца о планетарной тре-
щиноватости, об устойчивости сети крупных глубинных разло-
мов, симметрии и асимметрии структуры Земли в целом. Реаль-
ность наличия геометрических закономерностей структурного плана
Земли, обусловленных системой правильных многогранников на
различных уровнях литосферы, мантии, обсуждается и в настоя-
щее время. Пожалуй, самым сложным в этой проблеме, как и во
времена Эли де Бомона, является установление механизма и при-
чин выявленных закономерностей.
В 70-х гг. XIX в. появилась работа швейцарского геолога А. Гейма
(1849—1937) о механизме горообразования, в которой механиче-
ские основы складкообразования рассматриваются исходя из кон-
тракционной гипотезы. Гейм отверг идею Б. Штуцера о вертикаль-
ном поднятии центральных массивов как причине горообразова-
ния Альп. Выявленные им в кантоне Гларус лежачие складки ука-
зывали на значительные горизонтальные сокращения земной коры,
достигавшие как минимум 15 км. Причину подобного коробления
коры Гейм видел в латеральном сжатии, которое возникало в
процессе остывания Земли в соответствии с гипотезой контрак-
ции. Через несколько лет, в 1884 г., французский геолог М. Берт-
ран (1847—1907) на основании публикации Гейма предложил свою
модель образования Гларнской складки. В интерпретации Бертра-
на двойная складка представляла собой единый направленный к
северу покров, амплитуда горизонтального перемещения по кото-
рому составляла минимум 40 км (рис. 5.3). А. Гейм был вынужден
признать оригинальность трактовки французского коллеги.
В последующие десятилетия о механизме формирования Альп
по модели Б. Штуцера, в основе которой была заложена активная
Роль внедряющихся интрузивных массивов (Centralmassen), гово-
рили как об историческом курьезе. М. Бертраном был введен тер-
мин «шарьяж» (фр. charriage — наволок) для описания самого
91
N Mithon
Frohnalpstock Axen Chain
5 км
КЗ EES J3
T2 ЕВ K2 M J2-k
£3 T1 ES KI
Рис. 5.3. Модели покровного строения Альп
(в районе озера Люцерна):
с — по А.Гейму (1878); б — по М.Бертрану (1884); в — по А.Гейму (1891); г —
по М.Люжону (1902); д — по Р.Трюмпи (1998)
92
Марсель Бертран
(1847-1907)
процесса надвигания, который позже
был распространен и на покровы. При
описании покровов, развитых в Альпах,
французские геологи применили также
термин «напп» (nappe — покров), кото-
рый позже стал использоваться в струк-
турной геологии при объяснении струк-
туры складчатых сооружений с позиций
покровного строения. Работы, начатые
М. Бертраном, были продолжены фран-
цузскими и швейцарскими исследовате-
лями Альп М.Люжоном (1870—1953),
П.Термье, Э.Огом и др. Были открыты
шарьяжи в П иринеях, Скандинавии и
других горных образованиях.
В 1903 г. на 9-й сессии МГК в Вене
П.Термье (1859—1930) сделал доклад,
в котором предложил классификацию
шаръяжей, выделив тектонические пластины, надвинутые на ко-
ренные породы или нижележащий покров (компрессионный тип),
и шарьяжи, сформированные при растягивании подвернутых кры-
льев лежачих складок. Концепция покровного строения была вос-
принята геологами и распространена на другие регионы. Но к
1940-м гг. интерес к покровам угас, многие геологи стали отри-
цать возможность проявления крупных горизонтальных переме-
щений.
В 1887 г. М. Бертран путем анализа угловых несогласий уста-
новил периодический характер крупных тектонических движе-
ний. Он разделил Европу на зоны гуронской (докембрийской),
каледонской (додевонской), герцинской (допермской) и альпий-
ской складчатости и проследил продолжение этих зон через се-
верную часть Атлантического океана в Северную Америку. Он
установил также естественные закономерные сочетания опреде-
ленных типов горных пород, позже получившие название фор-
маций, которые закономерно повторялись на каждом из выде-
ленных этапов развития складчатых поясов: блестящие сланцы —
флиш — моласса.
Однако апофеозом развития гипотезы контракции явились ра-
боты выдающегося австрийского геолога Э. Зюсса (1831 —1914).
Э.Зюсс, профессор Венского университета, президент Австрий-
ской академии наук, был почетным членом почти всех академий
земного шара, членом многочисленных ученых обществ. Его мно-
готомная монография «Лик Земли» представляла собой научный
труд, подобного которому еще не было в геологии. В. А. Обручев
(1863—1956) писал, что Зюсс проработал все значимое и суще-
ственное в мировой геологической литературе. Он знал лик Земли
93
Эдуард Зюсс
(1831-1914)
не только в его современном состоянии,
но и проследил его развитие с древней-
ших времен. Проницательно вглядываясь
в «морщины» этого лика, мастерски ана-
лизируя молодые и древние горные стра-
ны и плоскогорья, менее или более сгла-
женные миллионами веков, нередко пе-
рекрытые позднейшими наслоениями,
Зюсс выяснил закономерность и после-
довательность образования нынешних и
прежних горных цепей и прослеживая
сходные черты по всем материкам, в
блестящем синтезе восстановил отдель-
ные эпохи истории развития Земли в
целом. Выражаясь образно, он заставил
читателя посмотреть на нашу планету с
большой высоты, чтобы следить за ее
вращением или изучать ее анатомию,
устранив воздушную и водную оболочки, мешающие наблюде-
нию.
Первая крупная геологическая работа, Э. Зюсса «Происхожде-
ние Альп» была опубликована в 1875 г. Ее автор, известный к тому
времени как талантливый полевой геолог, изучавший Богемию и
Восточные Альпы, обнаружил глубокое знание региональной гео-
логии земного шара и теоретических концепций, выдвигавшихся
для объяснения причин и механизмов горообразования на Земле.
В этой работе Э. Зюсс опровергает концепцию вертикального под-
нятия, вызванного активным воздыманием кристаллических мас-
сивов, и доказывает определяющую роль горизонтальных движе-
ний крупных блоков в создании всей Альпийской системы. Асим-
метричное строение большинства орогенических поясов мира, с
его точки зрения, связано с воздействием горизонтальных движе-
ний коры, обусловленных общим сжатием земного шара. Однако
при этом ни простирание горных хребтов, ни их географическое
распределение не подчиняются простым геометрическим законам,
сформулированным ранее Эли де Бомоном.
Наиболее выдающийся труд Э. Зюсса «Лик Земли» начал пуб-
ликоваться отдельными выпусками с 1883 г. и был завершен в
1909 г. Уже в вводном разделе первого тома автор обращает вни-
мание на глобальные особенности строения земной поверхности,
выражающиеся в клинообразных очертаниях материков, разделен-
ных огромными океаническими впадинами, и в своеобразии стро-
ения атлантического и тихоокеанского типов переходных зон от
континентов к океанам. В последующих разделах им нарисована
общая картина строения и развития земной коры, которая вклю-
чает сравнительное рассмотрение геологического строения отдель-
94
ных регионов мира. Каждая глава книги «Лик Земли» сопровожда-
ется обширной библиографией с примечаниями автора и пред-
ставляет собой самостоятельное произведение, в котором скон-
центрированы последние на то время данные и раскрыты наибо-
лее важные черты геологического строения и истории развития
отдельных регионов.
Э.Зюсс широко использовал работы российских геологов. По
материалам И.Д.Черского (1845 — 1892) и В.А.Обручева написа-
ны разделы, посвященные геологии Сибири, обособляется «древ-
нее темя», впоследствии названное В. А. Обручевым «древним те-
менем» Азии. Среди российских геологов в библиографии упоми-
наются работы К. И. Богдановича, И. В. Мушкетова, А.Л.Чеканов-
ского (1833— 1876), Ф.Н.Чернышева (1856—1914), П.А.Кропот-
кина и др.
Лейтмотивом этого труда является мысль о том, что современ-
ный лик Земли, конфигурация земной поверхности обусловлены
последовательным сокращением радиуса Земли, выражающимся в
уменьшении объема и площади ее поверхности. Формирование
горных сооружений и возникающие при этом дислокации обу-
словлены тангенциальными напряжениями, связанными с нерав-
номерным сокращением различных частей Земли. Вертикальные,
или радиальные, движения вызывают изменения рельефа значи-
тельно меньших масштабов.
Э.Зюсс практически обосновал гипотезу контракции Эли де
Бомона и развил ее положения на огромном фактическом мате-
риале по всем континентам Земли. Многие термины и понятия,
которые сегодня представляются азбукой геологии, впервые пред-
ложены Зюссом в «Лике Земли». Вот некоторые из них: сиаль, сима,
Евразия, Ангарида. Гондвана, Тетис, эвстатические колебания уровня
Мирового океана и перемещения береговой линии, ювенильные воды и
др. Э.Зюсс впервые обратил внимание на существование Афро-
Аравийской системы грабенов и объяснил их возникновение, а равно
и опускание дна океанических впадин, как проявление контрак-
ции. Сам Зюсс скромно охарактеризовал развитие своих взглядов
на строение земной коры как результат путешествия от одного
заблуждения к другому. Последний том «Лика Земли» он закон-
чил словами, что многочисленные вопросы и сомнения остаются
в результате этого несовершенного опыта обзора лика Земли,
подобно нитям по краям незаконченной ткани.
Влияние Э.Зюсса на современных ему геологов было огромно,
популярность концепции контракции достигла апогея. В конце
XIX — начале XX столетия контракционная гипотеза пользова-
лась всеобщим признанием. А. П. Карпинский назвал ее «счастли-
вейшим научным завоеванием». Но в дальнейшем, как мы увидим
ниже, эта гипотеза потеряла свое значение, хотя такие крупные
Ученые, как немецкий геолог Г.Штилле (1876—1966) и австриец
95
Л.Кобер (1883—1970), придерживались этой концепции всю
жизнь, а само представление о сжатии Земли при ее вековом ох-
лаждении сохраняет значение и на современном этапе развития
геологии.
5.3. Зарождение учения о геосинклиналях
и платформах
Джеймс Холл
(1811-1898)
Впервые идея об особом характере зон, получивших позже на-
звание геосинклиналей, была высказана американским геологом
и палеонтологом Дж. Холлом в докладе, прочитанном в 1857 г. в
Монреале членам Американского общества развития наук, опуб-
ликованном лишь в 1883 г. В 1859 г. он опубликовал 3-й том «Есте-
ственной истории штата Нью-Йорк», в котором также изложил
свои взгляды на историю Аппалачей с позиций, положенных впо-
следствии в основу учения о геосинклиналях.
Дж. Холл (1811 — 1898) значительную часть жизни посвятил
изучению палеозойских отложений штата Нью-Йорк. В процессе
геологосъемочных работ он обратил внимание на то, что мощ-
ность осадочных толщ в горных складчатых областях во много
раз больше, чем одновозрастных отложений на равнинах к запа-
ду от Аппалачей, где эти толщи залегают горизонтально. На ос-
новании этого он сделал вывод, что горные складчатые цепи
образуются на месте крупных прогибов земной коры, возникав-
ших под тяжестью осадков (рис. 5.4, а). В пределах равнинных
областей, по Дж.Холлу, мощность серий осадочных пород, даже
с учетом того, что они вполне могли быть сильно разрушены и
денудированы, недостаточно велика для того, чтобы слагать горы.
Основные его заключения сводились к
следующему.
1. Мощность палеозойских отложений
Аппалачского региона, достигающая
12 км, во много раз больше мощности
осадочных пород того же возраста, за-
легающих к западу от Аппалачей, где она
составляет лишь 1 км.
2. Большие мощности мелководных
осадков могли образоваться только при
компенсированном прогибании дна бас-
сейна.
3. Современные районы горообразо-
вания испытали в прошлом длительное
погружение с одновременным накопле-
нием мощных толщ мелководных отло-
жений.
96
Рис. 5.4. Первые модели развития геосин-
клиналей:
и — по Дж. Холлу; б — по Дж. Дэна; в — по Э. Огу
(стрелками показаны направления максимально-
го сжатия, послужившего причиной прогибания)
| Эти эмпирические обобщения
Цж. Холла явились основой одного из
важнейших разделов теоретической гео-
Ьогии — учения о геосинклиналях, кото-
Loe в течение целого столетия играло
руководящую роль в становлении тео-
ретических и практических направлений
реологии.
р Профессор Йельского университета Дж. Дэна (1813—1895), спе-
циалист в области минералогии и тектоники, с одобрением от-
несся к наблюдениям Дж.Холла, но как убежденный сторонник
контракционной гипотезы не мог согласиться с интерпретацией
образования глубоких прогибов, предложенной Дж.Холлом.
В 1873 г. он публикует две статьи, первая из которых посвящена
подробному разбору основных положений работы Дж. Холла-.
Во второй статье «О некоторых результатах контракции Земли
вследствие охлаждения, включая рассмотрение вопросов проис-
хождения гор и природы внутреннего строения Земли» он излага-
ет свою концепцию формирования складчатых горных систем.
Будучи также знатоком геологии Аппалачей, он, в отличие от
Дж. Холла, считал, что причиной появления линейно вытянутого
Палеопрогиба Аппалачей была не тяжесть отлагающихся осадков,
а тангенциальное сжатие при общей кон-
тракции Земли. Такие области погруже-
ния и были названы Дж. Дэна геосинк-
линалями. Восточнее геосинклинального
прогиба Аппалачей, совпадающего с их
внешней зоной, он предполагал нали-
чие поднятия, или геоантиклинали, ко-
торая служила источником сноса обло-
мочного материала. Исходя из особенно-
стей геологического строения Северо-
американского континента Дж. Дэна пи-
сал, что геосинклинали образуются по
Ькраинам континента в процессе взаи-
модействия континентальных и океани-
ческих площадей в зоне, где напряже-
ния сжатия максимальны (рис. 5.4, б).
Обе зоны — прогиб и поднятие —
Дж. Дэна объединил в понятие «большой
Джеймс Дуайт Дэна
(1813- 1895)
Гюстав Эмиль Or
(1861-1927)
Аппалачской геосинклинали». Впослед-
ствии это вызвало некоторую путаницу,
ибо оставалось неясным, что же Дэна
считал тектонотипом геосинклинали.
Дэна писал далее, что геосинклиналь-
ные цепи, или синклинориумы, подвер-
гались почти во всех случаях после свое-
го образования поднятию вследствие
больших геоантиклинальных движений,
причем таких движений, которые охва-
тывают большую площадь земной коры,
чем предшествовавшие геосинклиналь-
ныс движения, а именно такую площадь,
которую можно в строгом смысле назвать
поли генетической массой.
Вопросам метаморфизма и магмати-
ческой деятельности в геосинклиналях
Дж. Дэна отводил незначительную роль,
хотя и посвятил им третью часть своей работы. Он согласился с
Дж.Холлом, что частично метаморфизм можно объяснить
петростатическим давлением, возникающим в основании мош-
ной осадочной толщи, но главный фактор этого процесса был
обусловлен, с его точки зрения, теплом, возникающим при пе-
ремещении осадочных отложений, и тепловой энергией, являю-
щейся прямым результатом сжатия Земли.
Большинство европейских геологов, включая Э.Зюсса, вплоть
до начала XX столетия нс придавали особого значения идеям
Дж. Холла и Дж. Дэна. Но в 1900 г. французский геолог Э. Ог(1861 —
1927) опубликовал работу «Геосинклинали и континентальные
площади», в которой четко изложил основы учения о геосинкли-
налях, обобщив и проанализировав работы своих американских
предшественников. Э. Ог впервые четко противопоставил друг дру-
гу основные структурные зоны земной коры — геосинклинали
(рис. 5.4, в) и континентальные площади (платформы). Он под-
держал Дж. Холла и Дж.Дэна в том, что геосинклинали характе-
ризуются большой мощностью осадочных пород, непрерывно от-
кладывающихся в течение длительного времени. Однако, по его
мнению, осадочные породы геосинклиналей образовывались пре-
имущественно в глубоководных бассейнах. Геосинклинали пред-
ставляют собой мобильные зоны коры и располагаются между ста-
бильными континентальными массивами. Логическим выводом из
этого заключения Э.Ог считал, что Атлантический океан являет-
ся геосинклиналью, а незадолго до этого открытый немецкой эк-
спедицией на «Метеоре» срединный хребет — геоантиклиналью.
Для объяснения происхождения складчатых поясов Тихоокеан-
ского кольца он выдвинул предположение о существовании в цен-
98
тральной части Тихого океана гипотетического материка Паци-
фида. Так же, как и Холл, и Дэна, Ог считал, что складчатость
возникает на заключительной стадии развития геосинклиналей, а
горные цепи образуются на месте геосинклинальных прогибов
(рис. 5.5).
В своей работе Э.Ог положил начало составлению палсотекто-
нических карт с выделением на них геосинклинальных и «эпикон-
тинентальных» (платформенных) морей. Детальный анализ этих
карт позволил ему сформулировать закон, согласно которому вся-
кий раз, когда некоторый определенный член осадочной серии
является на континентальных площадях трансгрессивным, этот
же член в геосинклиналях является регрессивным, и наоборот. Это
утверждение получило в литературе наименование закона Ога.
С опубликованием работы Э.Ога учение о геосинклиналях по-
лучает признание геологов всего мира. В русскую литературу оно
было введено Ф. Ю. Левинсоном-Лессингом и К. И. Богдановичем.
Теперь внимание геологов сосредоточилось на изучении процес-
сов, имевших место в геосинклиналях, на разработке и дальней-
шем развитии этого учения. Возникшее на основе гипотезы кон-
тракции, учение о геосинклиналях вышло за ее рамки и в течение
70 лет было ведущей тектонической концепцией, определявшей
Рис. 5.5. Расположение мезозойских геосинклиналей и древних
континентальных массивов (по Э.Огу, 1900)
99
развитие геологических наук. Известный геолог-тектонист, про-
фессор Московского университета Е. В. Милановский (1892 —1940)
писал, что учение о геосинклиналях произвело революцию прин-
ципиального характера и в исторической геологии. Если сравни-
вать старые классические курсы исторической геологии Креднера
и Кайзера (первых изданий) с курсом Ora «Traite de geologic»,
легко заметить, что между ними почти такая же разница, как
между магазином случайных вещей и научным музеем.
Одновременно начало формироваться и представление об ан-
типоде геосинклиналей — платформах. В конце прошлого столе-
тия Э.Зюсс и А.П.Карпинский впервые выделили Балтийский
>(Скандинавский) щит и Русскую плиту в качестве важнейших
[структурных элементов Европы. Вскоре Э. де Маржери при пере-
воде на французский язык «Лика Земли» трансформировал тер-
мин «Русская плита» («Russische Tafel) в термин «Русская плат-
форма» («Platforme russe»). Почти одновременно Э.Ог наряду с гео-
синклиналями выделил в качестве структурного эквивалента ма-
териков континентальные площади (aire continentale). На первых
порах двойственное толкование термина «платформа» приводило
к досадным недоразумениям. Русская плита, в понимании Зюсса,
м Балтийский щит представляли собой самостоятельные структу-
ры. Название «Русская плита» вскоре было произвольно распро-
странено Э.Огом и многими другими геологами на всю платфор-
му, в состав которой входила эта плита. В 1922 г. немецкий геолог
Г. Штилле предложил для обозначения всей платформы название
«Фенносарматия», но после работ российского геолога А. Д. Архан-
гельского наибольшее распространение получило название «Вос-
точно-Европейская платформа», в пределах которой выделялись
Русская плита и Балтийский щит.
Термин «платформа» укрепился в геологической литературе и
с ним тесно связаны наши представления о важнейших тектони-
ческих структурах Земли. В русской литературе термин «платфор-
ма» впервые был использован И.Д.Лукашевичем (1863—1928),
который в 1911 г. в 3-м томе своей монографии «Неорганическая
жизнь Земли» на тектонических картах выделил Русскую плат-
форму. В современной литературе тектонически стабильные пло-
щади в пределах континентов получили название платформ, или
кратонов. В зарубежной литературе предпочтением пользуется тер-
мин «кратон», предложенный в 1940 г. Г. Штилле.
Становление учения о платформах неразрывно связано с раз-
витием учения о геосинклиналях. Дж. Холл, отмечая специфику
строения палеозойских отложений Аппалачей, в качестве альтер-
нативной структуры рассматривал равнинные области Мидкон-
тинента США, для которых характерно почти горизонтальное за-
легание слоев с удивительно небольшим градиентом изменения
мощностей по сравнению с мощными одновозрастными толща-
100
Александр Петрович
Карпинский
(1847-1936)
ми горного сооружения. Если учение о
геосинклиналях зародилось в Америке и
развивалось в Западной Европе, то уче-
ние о платформах с самого начала наи-
более активно стало разрабатываться
российскими геологами Д. И. Соколовым
(1788—1852), Г.П.Гельмерсеном (1803—
1885), затем А. П. Карпинским (1847—
1936), А. П. Павловым (1854—1939), а
позднее А. Д.Архангельским (1879 —
1940) и др.
А. П. Карпинский происходил из ста-
ринной семьи уральских горняков, пред-
ставители которой, по установившейся
традиции, после окончания в Петербурге
Кадетского горного корпуса, переиме-
нованного в 1833 г. в Горный институт,
служили управляющими заводами и ин-
женерами преимущественно на Урале.
После непродолжительной геологической работы в Златоустов-
ском округе А. П. Карпинский был приглашен на педагогическую
работу в Горный институт и преподавал там в течение 27 лет, с
1869 по 1896 г. С 1882 г., со времени основания Геологического
комитета России, он занимал должность старшего геолога, а с 1885
по 1903 г. возглавлял геологическую службу России. В 1881 г. он
стал постоянным представителем русской геологии на междуна-
родных геологических конгрессах, а в 1917 г. был избран прези-
дентом академии наук России, оставаясь в этой должности до дня
кончины в 1936 г. Наиболее выдающиеся труды А. П. Карпинско-
го, которые принесли ему мировую известность, затрагивали об-
ласти палеонтологии, тектоники и палеогеографии Европейской
России и Урала. Он руководил работами по составлению геологи-
ческой карты Европейской России в масштабе 60 верст в дюйме.
В 1894 г. им была составлена первая обзорная тектоническая карта
Европейской России.
В 1880 г. в работе «Замечания об осадочных образованиях Евро-
пейской России» А. П. Карпинский впервые отмечает двухъярус-
ное строение изученной территории, различая «гранитный базис»
и осадочный покров. В 1883 г. в статье «Замечания о характере дисло-
кации пород в южной половине Европейской России» он наме-
тил существование двух линий дислокаций запад—северо-запад-
ного простирания, которые протягивались от Мангышлака через
Донецкий кряж к Кслецко-Сандомирскому кряжу в Польше
(Рис. 5.6). Эту полосу А. П. Карпинский назвал «зачаточной кря-
жевой полосой» юга России. Позднее ее ограничения Э. Зюсс на-
звал «линиями Карпинского». В своих тектонических взглядах
101
Рис. 5.6. Карта послеархейских дислокаций
(по А. П. Карпинскому, 1894):
1 — дислокации кембрийских и нижнесилурийских слоев в Псковской и Твер-
ской губерниях; 2— Смоленск; 3 — Зауральский сброс; образовавшийся в камен-
ноугольный период; 4 — Андомская дислокация; 5 — Урал, Тиман; 5' — попе-
речная Уральская дислокация: Каратау; Уйташ и др.; 5" — Канин; 5"' — Пай-
Хой; Вайгач; Новая Земля; 6 — почти меридиональная дислокация Вятской и
соседней губерний; 7— Кавказ; 71 — Крым; 7"— Балхан: Польско-Мангышлак-
ская дислокация; 8 — Донецкий кряж; <У — Келецко-Сандомирский кряж; 8" —
Канев; 8"' — Исачки; 8п/ — г. Пивиха; 8V — Мангышлак; 8V‘ — Султануиздаг; 9 —
Большой и Малый Богдо; Чапчари; Бисчахо; 10 — северо-восточная Казанско-
Вятская дислокация; 11 — Индерские горы; 12 — Курмышская дислокация; 13 —
Жигулевские дислокации; 14 — Гродно; 15 — Куланды; 16 — Ергени
А. П. Карпинский был убежденным сторонником гипотезы кон-
тракции, поэтому природу этих дислокаций он рассматривал как
результат коробления остывающей Земли.
Наиболее значительные работы А. П. Карпинского по геологии
Русской платформы: «Очерк физико-географических условий Евро-
пейской России в минувшие геологические периоды» (1887) и
102
«Общий характер колебания земной коры в пределах Европей-
ской России» (1894). В первой из них автор не использовал еще
термин «русская плита» или «платформа», но поразительно точно
охарактеризовал соотношение между складчатым фундаментом,
сложенным древними метаморфическими комплексами, и поло-
гозалегающим чехлом осадочных пород.
Во второй работе по результатам анализа фаций Карпинский
выявил закономерные опускания и поднятия Европейской Рос-
сии в течение палеозоя, мезозоя и кайнозоя. Колебания земной
поверхности этой площади, по его представлениям, соверша-
лись в прошлые геологические периоды с известной закономер-
ностью, меняя свою ориентировку с меридиональных на субши-
ротные. По А. П. Карпинскому, в пределах части земной поверх-
ности, занятой в настоящее время Европейской Россией, про-
исходили последовательные колебания земной коры через смену
понижений в широтном направлении с опусканиями в мериди-
ональном. Эти медленные, волнообразные колебания не каса-
лись лишь северо-западной части России, где массив, или горст,
состоящий из древнейших кристаллических образований, являлся
настоящим оплотом или буфером, около которого, как около
неподвижной оси, совершались перемещения упомянутых по-
нижений и повышений. Направление колебаний почти всегда ока-
зывалось параллельным кряжам Кавказскому и Уральскому. В пе-
риод наиболее интенсивного образования последнего преобла-
дают по продолжительности меридиональные понижения. Во
время же интенсивного образования Кавказа наибольшей про-
должительностью отличаются понижения, параллельные этому
кряжу. Установленная им закономер-
ность соотношения колебательных дви-
жений складчатых и платформенных
областей в дальнейшем, по предложе-
нию В. Е. Хайна, получила название за-
кона Карпинского.
Почти одновременно с первыми ра-
ботами А. П. Карпинского появился ряд
исследований другого выдающегося рос-
сийского геолога А. П. Павлова, посвя-
щенных главным образом геологическо-
му строению Поволжья.
А. П. Павлов, один из основателей
московской школы геологов, был при-
глашен в Московский университет сво-
им учителем Г. Е. Щуровским (1803 —
• 884) в качестве хранителя Геологиче-
ского кабинета в 1880 г. Но уже в 1884 г.
После защиты магистерской диссертации
Алексей Петрович
Павлов
(1854-1929)
103
он получил звание приват-доцента и возглавил кафедру геогно-
зии и палеонтологии, которой с 1886 г. в качестве профессора
руководил до 1929 г. В 1916 г. А. П. Павлов был избран действи-
тельным членом Российской академии наук. Круг научных инте-
ресов Павлова был чрезвычайно широк, он включал разработку
вопросов стратиграфии верхней юры и нижнего мела Русской рав-
нины и Западной Европы, работы по верхнему мелу и палеогену,
по геологии четвертичных отложений, теоретические и практи-
ческие вопросы эволюционной палеонтологии. Работы по текто-
нике занимают относительно скромное место в творческом на-
следии А. П. Павлова; ученый придерживался контракционной
гипотезы и был одним из главных пропагандистов идей Э. Зюсса
в России.
Материалы по геологическому строению Московского и Пе-
чорского бассейнов, Симбирско-Саратовской владины послужи-
ли основой для выделения — впервые в пределах стабильных кон-
тинентальных областей — пологих впадин, названных А. П. Пав-
ловым синеклизами. Они оказались важнейшими структурными
элементами платформы, и предложенный для них термин прочно
вошел в словарь современных тектонических терминов.
При изучении геологии Самарской Луки и Жигулей А. П. Пав-
лов впервые выделил и проследил на расстояние более 350 км
Жигулевскую дислокацию.
По А. П. Павлову, большие сдвиги, к числу которых, несом-
ненно, принадлежал и Жигулевский, не могли быть объяснены
местными причинами и относились к группе дислокационных
явлений, обусловленных напряжениями земной коры вследствие
сокращения объема сфероида.
Такая система дислокаций, связанных общностью направле-
ния и относящихся к определенной геологической эпохе, тянется
более или менее широкой полосой на сотни и тысячи километров.
Дислокации выражены складками, нередко группируюшимися в
сложные системы, которым отвечает и повышенная контрастность
рельефа континентов.
Ученый определенно утверждал, что Жигулевская дислока-
ция не связана с системой запад—северо-западного простира-
ния, выделенной незадолго до этого А.П. Карпинским в теле Рус-
ской равнины, а представляет собой систему самостоятельных
структур запад—юго-западного простирания, близкого к про-
стиранию альпийского пояса и генетически связанную с послед-
ним.
Таким образом, работы А. П. Карпинского и А. П. Павлова по-
ложили начало представлениям о специфике и самостоятель-
ном значении геологических структур равнинных областей кон-
тинентов. На этой основе и сложилось позднее учение о плат-
формах.
104
5.4. Становление палеогеографии, геоморфологии
и гидрогеологии
Во второй половине XIX столетия в ходе развития классиче-
ских направлений геологии наметилась тенденция дифференциа-
ции геологических наук, обусловленная необходимостью выделе-
ния специфических объектов исследования, приобретающих са-
мостоятельное значение. Уже в 1860 г. немецкий исследователь
К.Ф.Науман (1797—1878) выделил в качестве самостоятельных
геологических дисциплин тектонику, геоморфологию, петрогра-
фию. В ходе развития исторической геологии и стратиграфии воз-
никло понятие о палеогеографических обстановках формирова-
ния осадочных пород, которое вскоре переросло в новое научное
направление — палеогеографию. К числу наук, окончательно офор-
мившихся во второй половине XIX в., относятся также гидрогео-
логия и учение о полезных ископаемых (в основном рудных место-
рождениях).
Наиболее значительным событием, положившим начало па-
леогеографии, стало появление понятия о геологических фациях.
В 1838 г. швейцарским геологом А. Гресли (1814— 1865) был пред-
ложен термин «фация» на примере верхней юры Юрских гор. Под
фацией Гресли понимал литологическую или палеонтологическую
разновидность пласта или горизонта в определенном месте, отли-
чавшемся от соседних участков физико-географическими усло-
виями осадконакопления. Это понятие достаточно быстро распро-
странилось среди геологов.
Российские геологи Н.А. Головкинский (1834—1897) и А.А.Ино-
странцев рассматривали обособление фаций осадочных пород как
следствие колебательных движений земной коры*.
Н.А. Головкинский в 1868 г. в диссертации «О пермской фор-
мации в центральной части Камеко-Волжского бассейна», анали-
зируя распределение мелководной и относительно глубоководной
фауны в разрезах известняков пермского возраста, пришел к вы-
воду, что последовательность смены фаций в вертикальном раз-
резе отвечает последовательности смены осадков в горизонталь-
ном направлении от мелководных к глубоководным.
Он предложил схему образования слоистой осадочной толщи
(рис. 5.7), формирующейся в процессе движений земной коры, на
которой показал зоны фациального перехода и их смещения в
Разрезе по вертикали и горизонтали по мерс изменения положе-
ния береговой линии. Одновозрастные отложения, по мнению
Н.А.Головкинского, могут иметь неодинаковый состав, отвечаю-
щий палеогеографической обстановке их формирования. Породы
— —--
* Термин «колебательные движения» появился в русской литературе в работе
А-Д. Озерского (1832).
Рис. 5.7. Последовательность (7—6) формирования слоистой структуры осадочных пород
(по Н.А. Головкинскому, 1868)
106
i в слоистой толще, расположенные ближе к береговой линии, при
1 трансгрессии моря будут относительно моложе более удаленных
I от берега, а при регрессии, наоборот.
I Несколько позже, в 1872 г., А.А. Иностранцев (1843—1919),
'проводя исследования на севере Европейской России, также об-
ратил внимание на различный состав одновозрастных отложений.
Он показал, что в случае, когда осадконакопление сопровождает-
ся постепенным опусканием, образуется целая серия отложений,
в которой каждая последующая группа осадков как бы «надвину-
.ч та» на предыдущую, т.е. последовательность напластования в го-
ризонтальном направлении вполне совпадает с порядком форми-
рования в вертикальном разрезе.
В 1893 г. немецкий геолог И. Вальтер (1860—1937) на более
широком региональном материале независимо пришел к анало-
гичным выводам. В монографии «Введение в геологию как истори-
ческую науку» он писал, что напластование, или слоистость, воз-
никает благодаря различиям в составе наслаивающегося материа-
ла вследствие миграции фаций. Выклинивающееся наслоение сви-
дстельствует о пространственной смене фаций и характеризует
внешний край отложений. Подобная закономерность распределе-
ния фаций, выявленная И.Вальтером, а до него Н.А. Головкин-
ским и А. А. Иностранцевым, известна в литературе как закон Валь-
тера (вероятно, его следовало бы называть точнее: законом Го-
ловкинского — Вальтера).
Успехи региональной геологии позволили приступить к созда-
нию палеогеографических карт различных территорий с показом
распространения суши и моря в прошлые геологические эпохи и
попыткой восстановления физико-географических условий образо-
вания комплексов осадочных пород того же временного интервала.
Первая подобная палеогеографическая карта Европейской Рос-
сии была опубликована в 1862 г. Г.А.Траутшольдом (1817—1902).
На ней показано распределение суши и моря в пределах этого
региона в юрский период. В начале 1880-х гг. серия палеогеографи-
ческих карт Европейской России была предложена А. А. Ино-
странцевым. На этих картах были уточнены контуры береговой
линии бассейнов в различные этапы развития территории, а в
объяснительной записке проанализирован характер изменения
глубин моря и физико-географические обстановки формирова-
ния различных типов пород с точки зрения фациального анализа.
Но наиболее значительные работы по палеогеографии Европей-
ской России были выполнены А. П. Карпинским, который соста-
вил и проанализировал палеогеографические карты Европейской
России для всех геологических периодов «исторического» этапа
развития, т.е. фанерозоя, включая ледниковый период (рис. 5.8).
Широкие палеогеографические обобщения А. П. Карпинского
позволили судить о палеотектонической обстановке формирова-
107
Рис. 5.8. Палеогеографическая карта Европейской России для девона
(по А. П. Карпинскому, 1894) (упрощенно):
/ — бассейны всего девонского периода; 2 — средне- и верхнедевонские
бассейны
ния основных структурных элементов Европейской России, уста-
новить специфику их эволюции и наметить закономерности и связи
развития равнинных (платформенных) областей и окружающих
их горно-складчатых сооружений.
В конце XIX столетия подобные исследования по расшифровке
истории развития Северо-Американской платформы были нача-
ты и американскими геологами. Первые палеогеографические карты
I 108
территории Северной Америки опубликованы Ч.Шухергом (1858—
. 1948) в 1910 г. Он периодически их обновлял до самой своей кон-
' чины.
Таким образом, в конце XIX в. на стыке двух наук — истори-
ческой геологии и физической географии — оформилась новая гео-
логическая дисциплина — палеогеография, о которой в 1880-х гг.
известный австрийский геолог и палеонтолог М. Неймайр (1845 —
1890) писал, что эта область исторической геологии зародилась
недавно, но быстро продвигающиеся исследования в отдельных
странах позволяют надеяться на большие успехи в недалеком бу-
дущем. Такие работы имеют огромное значение, так как, зная
распределение моря и суши в различные эпохи, мы будем в со-
стоянии ответить на целый ряд труднейших вопросов динамиче-
ской геологии, но окончательное выяснение их принадлежит бу-
дущему. Сам .М. Неймайр составил первую палеогеографическую
карту юрского периода для всего земного шара. Вопросам палео-
географии и палеоклиматологии посвящены две его классические
работы: «О климатических зонах в течение юрского и мелового
времени» (1883) и «Географическое распрос гранение юрских фор-
маций» (1885).
Широкие палеогеографические построения стали основой для
анализа палеоклиматических изменений в истории Земли. Ана-
лизируя распределения некоторых видов морских ископаемых,
Неймайр выявил широтную климатическую зональность Земли
для юрского и мелового периодов, тем самым предсказав воз-
можность использования палеоклиматических данных при палео-
тектонических построениях, широко используемых в настоящее
время.
Интересные работы по палеоклиматам Земли были опублико-
ваны И.Д.Лукашевичем, который подметил определенную цик-
личность в изменениях климата Земли: влажный и жаркий климат
в лаврентьевское время (архей); суровый прохладный климат в
гуронское время (ранний протерозой); с силура до триаса — ста-
бильно жаркий климат; очень широкий жаркий пояс и умеренная
околополярная область в юре — плиоцене; контрастные темпера-
туры по широтам — плиоцен-четвертичное время.
Были высказаны различные мнения по поводу характера и при-
чин глобального изменения климата Земли во времени. Наиболее
острая дискуссия возникла при обсуждении причин покровных
оледенений Земли и межледниковых эпох. Ч.Лайель считал, что
причиной оледенения были вертикальные движения земной коры.
Детальный вариант этой версии изложил Дж. Дэна, с точки зре-
ния которого причиной изменения климата служили глобальные
поднятия суши и дна части акваторий, поскольку они создавали
препятствия для проникновения теплых океанских течений в се-
верные широты.
109
Некоторыми исследователями изменение солнечной радиации
и начало разрастания ледниковых покровов увязывались с эпоха-
ми резкого усиления вулканизма взрывного типа. Пример извер-
жения вулкана Кракатау в Зондском архипелаге в 1883 г. указывал
на возможность подобного воздействия.
Однако перечисленные и многие другие подобные им гипоте-
зы носили частный характер и не учитывали глобальности про-
цессов изменения климата, которые происходят в результате вза-
имодействия ледяного покрова с атмосферой, гидросферой и дви-
жениями земной коры.
В 1864 г. английский исследователь Дж. Кролль (1820—1890)
выдвинул идею о связи ледниковых эпох с прецессионными ка-
чаниями земной оси. Он установил, что изменения эксцентриси-
тета орбиты Земли имеют циклический характер. В 1875 г. Кролль
опубликовал монографию «Климат и время», где изложил свою
гипотезу попеременного оледенения Северного и Южного полуша-
рий Земли. Гипотеза Кролля, используя астрономический фактор
для объяснения оледенений, логически увязывала глобальные изме-
нения атмосферных процессов и направления теплых и холодных
океанских течений, определяющих климат Земли. Вокруг нее раз-
горелись споры. Принципиальные противоречия концепции Кролля
были выявлены при анализе продолжительности межледниковых
эпох, проведенном американскими исследователями. Дж. Дэна
опроверг метахронность ледниковых эпох Северного и Южного
полушарий. В итоге в конце столетия интерес к гипотезе Кролля
практически угас. Сам Дж. Кролль, убежденный в правильности
своих теоретических выводов, видел несовершенство имеющихся
хронологических датировок ледниковых эпох и справедливо пред-
положил, что многие вопросы о хронологии ледниковых перио-
дов будут уточнены при исследовании Мирового океана.
Много позже, уже в 1960-е гг., исследования осадков океанско-
го дна действительно подтвердили другую, более строгую аст-
рономическую гипотезу циклического изменения климата Земли,
предложенную сербским математиком М.Миланковичем в 1912—
1914 гг. (см. подразд. 7.5). В 1941 г., подводя итоги своей работы по
выяснению причин древних оледенений, М.Миланкович (1879—
1958) писал, что причины изменения инсоляции, вызываемые
взаимовлиянием планет и пертурбациями в их орбитах, лежат да-
леко за рамками описательных естественных наук. Создание тео-
рии ледниковых эпох — задача точных наук, которые должны
опираться на законы, управляющие Вселенной, и на наиболее
совершенные математические методы, а описательные науки дол-
жны проследить, чтобы эта теория была согласована с фактиче-
скими данными, установленными геологией.
Крупные региональные обобщения по геологии горных и рав-
нинных областей различных континентов заставили геологов об-
110
ратить внимание на процессы динамики развития рельефа.
В 1880-е гг. на стыке геологии и физической географии возникло
егце одно самостоятельное научное направление — геоморфоло-
гия — наука о рельефе земной поверхности, его строении, проис-
хождении, истории развития, динамике взаимодействия форми-
рующих его экзогенных и эндогенных Процессов. Само название
«геоморфология» появилось значительно раньше и было предло-
жено К. Ф. Науманом в 1852 г.
Выделение геоморфологии в самостоятельную отрасль знаний
связано с именами В.М.Дэвиса (1850—1934), Г.Гилберта (1843—
1918), Дж. Пауэлла (1834—1902), А. Пенка (1858—1945), А. П. Павло-
ва, И.Д. Черского; В.В.Докучаева (1846—1903), И.В.Мушкетова
(1850— 1902), а позднее В.Пенка (1888—1923). Это были предста-
вители разных географических и геологических школ. Их исследова-
ния касались проблемы образования и развития речных долин
(В. В. Докучаев, А. П. Павлов, А. Пенк), влияния физико-географиче-
ских процессов на формирование рельефа (Дж. Пауэлл, И. В. Мушке-
тов, А. Пенк), связи тектоники и рельефообразования (Г. Гилберт,
И. Д. Черский). В конце XIX столетия появляются обобщающие тру-
ды А.П.Павлова, А.Пенка, В.М.Дэвиса, в которых системати-
зируются представления о строении земной поверхности, происхож-
дении рельефа и делаются первые попытки его классификации.
В 1898 г. А. П. Павлов предлагает генетическую классификацию
типов рельефа, различая рельеф тектонический, эрозионный, акку-
мулятивный и смешанный эрозионно-аккумулятивный.
В 1899 г. американский геоморфолог В. М. Дэвис разработал уче-
ние о географических циклах становления рельефа, которое долгое
время служило теоретической основой геоморфологии и не поте-
ряло своей научной ценности до наших дней. Дэвис считал, что
развитие рельефа аналогично развитию органического мира и
происходит медленно и постепенно. Он выделил несколько ста-
дий эволюции рельефа: юности, зрелости, старости и дряхлости.
Основа изучения рельефа лежит, по его мнению, в познании гео-
логической структуры, динамики и длительности процессов, по-
скольку сумма изменений, вызванных деструктивными процесса-
ми, возрастает в течение времени. Взгляды Дэвиса на развитие
рельефа полностью отвечают эволюционным взглядам Ч.Лайеля.
По признакам ведущего процесса Дэвис выделил водно-эрозион-
ный, ледниковый, морской и эоловый циклы развития рельефа. Дея-
тельность ведущего процесса протекает постепенно и дает разные
результаты в условиях разной геологической структуры, но в ко-
нечном итоге ведет к выравниванию рельефа и образованию пе-
неплена (почти равнины); новый цикл развития начинается в свя-
зи с поднятием пенеплена (термин Дж- Пауэлла).
Несколькими десятилетиями позже немецкий геоморфолог
В. Пенк увязал стадии развития рельефа с тектоническими дви-
111
жениями. В отличие от Дэвиса, Пенк рассматривает рельеф как
результат взаимодействия тектонических движений и денудаци-
онных процессов. Согласно В.Пенку, на фоне быстрого и значи-
тельного поднятия происходят энергичные эрозионные процес-!
сы, при которых склоны приобретают выпуклый профиль. При
замедлении темпов поднятий профиль склонов становится более
или менее прямым, а при длительном устойчивом состоянии зем-
ной коры склоны в процессе денудации отступают в сторону во-
доразделов и приобретают вогнутый профиль. При возобновлении
движений склон начинает менять свою конфигурацию. По-ино-
му, чем В. Дэвис, В. Пенк представлял реализацию процесса пе-
непленизации, отводя ведущую роль в разрушении водораздель-
ных плато боковой эрозии долин рек.
- Теоретические концепции В. Дэвиса и В. Пенка, носившие ярко
выраженный эволюционистский характер, во многом определи-
ли развитие геоморфологии в XX в., хотя и подверглись опреде-
ленным уточнениям.
( Во второй половине XIX в. в качестве самостоятельной науч-
ной дисциплины стала выделяться и гидрогеология. Изучением
подземных вод, закономерностей их размещения в земной коре и
условий залегания интересовались многие ведущие геологи того
времени: Ч.Лайель, Э.Зюсс, Г. Е. Щуровский, С.Н.Никитин,
В. В.Докучаев, И. В. Мушкетов, А. П. Павлов и др.
В 1856 г. французский инженер-гидравлик А. Дарси (1803—1858)
в ходе экспериментов по изучению фильтрации воды установил
закон движения подземных вод (закон фильтрации Дарси) и тем
самым заложил теоретические основы исследований в области
подземной гидродинамики.
Первым значительным исследованием, в котором была четко
поставлена проблема изучения подземных вод в историческом
аспекте, стала работа другого французского ученого Г. Добре «Под-
земные воды древних эпох. Их роль в возникновении и последую-
щем изменении вещества земной коры», вышедшая в 1887 г. Цен-
ность работы Г. Добре заключается в том, что он попытался найти
пути изучения истории подземных вод, исходя в основном из
минерального состава эпигенетических образований, возникших
в результате деятельности подземных вод. Многие проблемы, за-
тронутые в работе Г. Добре, разрабатывались другими его совре-
менниками. В частности, чешский геолог Ф. Пошепни (1836 — 1895),
занимаясь вопросами рудообразования, выделил две области под-
земных вод; верхнюю он назвал областью вадозной циркуляции, а
нижнюю — областью глубинной циркуляции.
Большой вклад в развитие гидрогеологии внес С. Н. Никитин
(1851 — 1909). В 80-е годы XX в. он сделал первые широкие обоб-
щения по региональной гидрогеологии Русской равнины, выявил
закономерности распространения артезианских и грунтовых вод,
112
провел первое гидрогеологическое районирование крупной тер-
ритории и разработал методику гидрогеологической съемки.
И. В. Мушкетов уделил много внимания вопросам происхож-
дения подземных вод в своем учебнике «Физическая геология»
,(1888), где изложил теоретические основы гидрогеологии. В. В. До-
кучаев установил закономерные связи между климатом, характе-
ром почв, растительности и подземными водами, рассматривая
(Последние как активную компоненту ландшафта.
Таким образом, к концу XIX столетия были разработаны ос-
новные положения теоретической и региональной гидрогеологии,
которые определили принципиальные направления развития этой
науки в XX в.
5.5. Развитие петрографии, минералогии,
кристаллографии. Становление учения о полезных
ископаемых
Второй половине XIX столетия отвечает новый период разви-
тия наук о веществе земной коры. Резкая грань разделяет домик-
роскопический период исследования вещества, характеризующий-
ся изучением его внешних признаков путем визуального наблю-
дения, и микроскопический период, когда для изучения горных
пород и минералов был применен поляризационный микроскоп.
В 1850 г. английский геолог Г.Сорби (1826— 1908) предложил
методику изготовления прозрачных шлифов и изучения их с помо-
щью поляризационного микроскопа. Вначале полевые геологи
настороженно отнеслись к методу, «рассматривающему горы под
микроскопом». Но в скором времени они уже не представляли себе
возможности изучения горных пород без этого прибора. В 1866 г.
вышла монография немецкого петрографа Ф.Цирксля (1838 —
1912) «Петрография», где еще не были отражены возможности
оптической петрографии, но в 1870 г. тот же автор публикует свою
классическую работу о базальтах, которую Ф.Ю.Левинсон-Лес-
синг (1861 — 1939) назвал «поворотной вехой, отмечающей зарю
новой эры в петрографии, показавшей все значение микроскопа».
Последующие десятилетия стали временем лавинного накопле-
ния огромного наблюдательного материала.
В 1873 г. появилась монография немецкого исследователя Г.Ро-
зенбуша (1836—1914) «Микроскопическая физиография», где
были рассмотрены оптические характеристики главных породо-
образующих минералов. В 1879 г. французские петрографы А. Ми-
шель-Леви (1844—1911) и Ф.А.Фуке (1828—1904) опубликова-
ли сводную работу по минералогии изверженных пород. В России
петрографические исследования с помощью микроскопа широко
внедряли А.А.Иностранцев, А.П.Карпинский, Ф.Ю.Левинсон-
113
Лессинг. Е.С.Федоров (1853—1919) значительно усовершенство-,
вал метод микроскопических исследований. Изобретенные им в|
1891 г. двухкружный гониометр и специальное устройство, пред-!
ставляюшее собой комбинацию двух теодолитов, получившее впо-
следствии название «федоровского столика», позволяли ставить
строго ориентированное положение минерала в шлифах и яви-
лись универсальным методом определения породообразующих ми-
нералов и кристаллов. Это способствовало быстрому развитию
минералогии и петрографии. Австрийский минералог и петро-
граф Ф.И. Бекке (1855— 1931) в 1903 г. разработал методику опре-
деления под микроскопом показателя преломления кристаллов и
ввел в практику иммерсионный метод, сохранивший свое значе-
ние до сегодняшнего дня.
Микроскопическое исследование минералов и горных пород
позволили по-новому рассматривать условия их образования. Но-
вые классификации магматических пород с учетом условий их
образования, структурных особенностей и минерального соста-
ва были предложены Г.Розенбушем и А. Мишель-Леви в конце
80-х гг. XIX в. Постепенно увеличивалось количество оптических
констант для определения минералов. По мнению Ф. Ю. Левинсо-
на-Лессинга, к концу 1880-х — началу L890-X гг. описательная
микроскопическая петрография достигла своего апогея.
Параллельно с микроскопическим начало развиваться физи-
ко-химическое направление петрографии. Еще в 50-е гг. XIX в.
французский минералог Ж.Дюроше (1817—1865) и немецкий хи-
мик Р. В. Бунзен (1811 — 1899) впервые высказали взгляд на магму
как на раствор. Значительно позднее российские исследователи
А. Е.Лагорио (1852—1925) и Ф. Ю.Левинсон-Лессинг доказали,
что все особенности процесса формирования магматических по-
род определяются законами кристаллизации растворов, и только
с этих позиций можно подобрать ключи к правильному понима-
нию механизма кристаллизации магмы. В 1870-х гг. появились пер-
вые работы Дж. У. Гиббса об исследованиях термодинамических
свойств вещества, заложившие основы геометрической термоди-
намики. Первые экспериментальные работы в изучении физико-
химических процессов природных систем были реализованы в
начале XX столетия. И.Фогт в 1903—1904 гг. впервые рассмотрел
образование интрузивных пород с позиции эвтектической крис-
таллизации расплавов. Ф. И. Бекке и норвежский исследователь
Ви кт. М. Гольдшмидт в 1911 — 1913 гг. сделали попытки физико-
химической интерпретации условий образования метаморфиче-
ских пород.
К концу XIX — началу XX в. дискуссия развернулась вокруг
двух основных проблем: происходят ли магматические породы из
одной, базальтовой магмы или из нескольких родоначальных магм,
и какой процесс определяет кристаллизацию магмы — кристал-
114
Франц Юльевич
Левинсон-Лессинг
(1861-1939)
лизационно-гравитационная дифферен-
циация или ее ликвация еще в жидком со-
стоянии. В связи с этим много позже, в
11937 г., Ф. Ю. Левинсон-Лессинг на Меж-
дународном геологическом конгрессе в
Москве сделал доклад «О кризисе маг-
мы». В настоящее время эти проблемы
продолжают обсуждаться ведущими пет-
рографами.
Развитие микроскопической петро-
графии оказало решающее влияние на
становление учения о метаморфизме.
В 1822 г. французский геолог Ф. Буэ в
очерках по геологии Шотландии приме-
нил термин «метаморфизм», характери-
зующий процесс преобразования горных
пород под действием давления, темпе-
ратуры, газов и пара. Начиная с работ
Ч. Лайеля, метаморфические породы ста-
ли выделяться в самостоятельную категорию. К середине XIX в.,
благодаря работам французских исследователей Ж.Дюроше, Г. Доб-
ре (1814—1896) и российского геолога П.С.Усова (1828—1888),
сложилось представление о двух типах метаморфизма: контакто-
вом, возникающем в области непосредственного влияния магмы
на вмещающую раму уже существовавших образований, и регио-
нальном, происходящем вне контактовых зон.
Дальнейшим развитием учения о региональном метаморфизме
явилось установление понятия о глубинном метаморфизме, разви-
вающемся в процессе эволюции геосинклиналей, и о динамоме-
таморфизме. С помощью поляризационного микроскопа был уста-
новлен минеральный состав метаморфических пород, определе-
ны минеральные ассоциации различных типов, предложена клас-
сификация их структуры. Г.Розенбуш в 1877 г. показал, что исход-
ным материалом для однотипных метаморфических пород могут
служить совершенно различные породы.
В 1888 г. на IV сессии Международного геологического конг-
ресса в Лондоне, где обсуждались проблемы генезиса метаморфи-
ческих пород, была принята концепция образования кристалли-
ческих сланцев и других метаморфических пород как из магмати-
ческих, так и осадочных пород. Вскоре популярной стала концеп-
ция глубинных зон метаморфизма. Она возникла и развивалась почти
одновременно и независимо в разных странах: в Финляндии Я.Се-
Дсрхольмом (1863—1934), в Америке Ч. Р. Ван-Хайзом (1857—
1918), в Австрии Ф.И. Бекке, в Швейцарии У. Грубенманом (1850—
1924), в России И.Д.Лукашевичем. Согласно этой концепции,
основной причиной метаморфизма служит повышение темпера-
\ 115
туры и давления, увеличивающееся при погружении горных по-
род на все большие глубины. В земной коре стали выделять глу-
бинные зоны со своими величинами температуры и давления, в
которых возникают характерные для них метаморфические мине-
ралы и породы.
Наибольшую популярность первоначально получила схема
У. Грубенмана, опубликованная в 1904 г., с трехчленным делени-
ем земной коры на эпи-, мезо- и катазону. Однако уже в период
ее создания были опубликованы описания горизонтальной зональ-
ности метаморфизма (Г. Барроу, 1893), которые не укладывались
в рамки концепции глубинных зон.
В конце XIX в. стало также популярным учение о круговороте и
цикличности образования горных пород, суть которого заключа-
лась в превращениях: магма — изверженная порода — выветрелая
порода — осадочная порода — слабометаморфизованная порода —
глубокометаморфизованные сланцы — анатектические мигматиты —
магма. Однако опубликованные в первой четверти XX столетия
работы Ф. И. Бекке и швейцарского геохимика П.Ниггли (1888 —
1953) показали, что концепция глубинных зон метаморфизма и
круговорота пород не в состоянии объяснить многих геологиче-
ских фактов. Но их дальнейшее обсуждение относится уже к сле-
дующему этапу развития геологических наук. Здесь же важно под-
черкнуть, что основы учения о метаморфизме были заложены все
же в последней четверти XIX в.
Интенсивное развитие петрографии во второй половине XIX сто-
летия было неразрывно связано с успехами минералогии и кри-
сталлографии. В минералогии во второй половине XIX в. основные
достижения были обусловлены более тщательным изучением хи-
мического состава минералов, их детальным описанием и опреде-
лением регионального распространения. Увеличилось общее коли-
чество изученных минеральных видов. Отдельными сборниками были
опубликованы справочные издания по минералогии Англии, Ир-
ландии, Франции, Испании, Японии, Перу, США и Канады.
Особое значение имели многотомные труды американского
геолога Дж. Дэна «Система минералогии», изданные в шести вы-
пусках (с 1837 по 1892 г.), и российского минералога Н.И.Кок-
шарова (1818— 1892) «Материалы для минералогии России», опуб-
ликованные в 11 томах (1852—1892).
Успехи химии и физики позволили минералогам на данном
этапе развития своей науки сосредоточить внимание на пробле-
мах изоморфизма, химического состава и структуры основных
породообразующих минералов. Главными объектами исследования
стали наиболее распространенные в природе минералы класса
силикатов.
При расшифровке структуры силикатов наметилось два глав-
ных направления. Одно из них, развиваемое немецкой школой
Й16
минералогов, главным образом П.Х. Гро-
отом (1843—1927) и его учениками, от-
деляло кремний в структуре силикатов
от других катионов и допускало суще-
ствование множества гипотетических
кремнистых кислот. Французские иссле-
дователи, к которым впоследствии прим-
кнул В. И. Вернадский (1863— 1945),
отождествляли по химической роли в
структуре силикатов кремнезем, алюми-
ний, бор и предполагали наличие алю-
мосиликатного ядра, являющегося осно-
вой структуры силикатов. Как оказалось
впоследствии при рентгенографическом
изучении структур силикатов, обе точ-
ки зрения заключали в себе рациональ-
ные элементы, которые были использо-
ваны при расшифровке мотивов их
Пауль Грот
(1843-1927)
структуры и создании обшей кристаллохимической теории сили-
катов.
г В рамках минералогии во второй половине XIX в. быстрыми
темпами развивалось и кристаллографическое направление.
Основываясь на учении о симметрии, теории решетчатых си-
стем и кристаллографических построениях О. Браве, кристалло-
графы второй половины XIX столетия направили свои усилия на
создание теории кристаллической структуры вещества. Основ-
ные достижения кристаллографии на рубеже XIX и XX вв. А. Е. Фер-
сман (1883—1945) связывает с именами П.Грота, Е.С.Федорова
и Викт. М. Гольдшмидта.
Пауль Грот был центральной фигурой среди кристаллографов
и минералогов конца XIX — начала XX столетия. Организатор
первого Института минералогии в Германии, создатель между-
народного «Журнала кристаллографии и минералогии», П. Грот
являлся автором обобщающих трудов по физической и химиче-
ской кристаллографии. Он сформулировал закон о соотношении
между составом и симметрией кристаллов и, по мнению А. Е. Ферс-
мана, вся современная кристаллохимия, как бы мы ее не пред-
ставляли и не расценивали, есть, несомненно, наследие его бле-
стящих работ.
Е. С. Федоров высказал новые оригинальные идеи и создал стро-
гую математическую основу современной кристаллографии. Раз-
работанная Е. С. Федоровым новая методика изучения кристаллов
и минералов («федоровский столик») способствовала быстрому
Развитию минералогических и петрографических исследований.
Научные интересы Е. С. Федорова были связаны с выяснением
.геометрических законов, управляющих расположением формирую-
117
щих кристалл атомов, молекул и ионов.
В 1890 г. он математически обосновал 230
способов размещения материальных ча-
стиц в кристаллах — 230 пространствен-
ных групп симметрии, известных в ли-
тературе как «федоровские группы».
Практически одновременно с Е. С.Фе-
доровым и независимо от него исследо-
ванием всех теоретически возможных
случаев размещения точек в кристалли-
ческом пространстве занимался немец-
кий математик А. М. Шенфлис (1853 —
1928), который пришел к аналогичным
выводам и указал на то же количество
Евграф Степанович пространственных групп симметрии.
' Федоров П.Х. Грот одним из первых понял
(1853—1919) значение достижений Е.С.Федорова в
области кристаллографии, не оцененных
в то время в России. Уже в начале XX в.
он содействовал проведению опытов немецкого физика М. фон
Лауэ, который в 1912 г. открыл явление дифракции рентгеновских
лучей на кристаллах и доказал решетчатую геометрию кристалли-
ческих структур, тем самым подтвердив предсказанные Е. С. Фе-
доровым законы строения кристаллического вещества. Эти зако-
ны легли в основу современного кристаллохимического этапа ис-
следования вещества, когда изучается связь между расположени-
ем атомов в структурах кристаллов и их химическим составом,
характером химической связи и свойствами.
Немецкий исследователь В. Гольдшмидт (1853—1933), у кото-
рого с 1907 по 1917 г. стажировался А. Е. Ферсман, создал фунда-
ментальные труды по кристаллографии. Им были составлены круп-
ные сводные работы: «Указатель кристаллических форм», «Табли-
цы кристаллографических углов», «Атлас кристаллографических
форм» и другие, сохранившие свою актуальность в наше время.
В. Гольдшмидт является также основателем нового научного на-
правления минералогической кристаллографии — генетической
морфологии кристаллов, рассматривающей структуру граней и по-
верхностей кристаллических тел как следствие воздействия внеш-
ней минералообразующей среды.
В. И. Вернадский в 1894 г. писал, что минералогия переживает
теперь весьма знаменательную пору своего развития, поскольку
от нее отделяется новая наука — кристаллография, и недалеко то
время, когда эти две области будут развиваться самостоятельно и
разные люди будут заниматься ими.
Результаты новейших исследований вещественного состава зем-
ной коры предоставили огромный материал по геологии рудных
118
месторождений, накапливались сведения о специфике формиро-
вания торфа, угля, нефти. Экономическое развитие многих стран
во второй половине XIX столетия определялось наличием запасов
тех или иных полезных ископаемых. Горная промышленность сти-
мулировала геологические исследования. Геологические службы
ряда стран помимо составления геологических карт стали непо-
средственно заниматься разработкой критериев поисков, а следо-
вательно, изучением условий образования и классификацией ме-
сторождений полезных ископаемых. В результате этой потребно-
сти во второй половине XIX в. выделилось самостоятельное науч-
ное направление — учение о полезных ископаемых, которое вклю-
чало целенаправленное изучение земной коры в целях поиска
конкретных минералов и горных пород, выяснения условий их
образования и регионального распространения, с последующей
разработкой открытых месторождений.
Однако учение о рудных полезных ископаемых имело глубокие
традиции, корни которых уходят к истокам геологической науки.
С именем Эли де Бомона связан также решительный поворот гео-
логов к представлениям о гидротермальном рудообразовании, ко-
торые в своей основе сохранились до настоящего времени. Опыт
исследований, проведенных в Англии, а главное, выводы из со-
ставленной при его участии новой геологической карты Франции
позволили ему сделать заключение о том, что главная масса руд
образована минеральными растворами, являющимися производ-
ными гранитных магм. Эли де Бомон, как и Вернер, считал, что
минеральные вещества отложились из вод,, образование жил шло
по трещинам, но не допускал, что растворы эти были поверхно-
стными.
Напротив, вещества, рассеянные на поверхности, вышли из
глубин земли. Они были вынесены минеральными водами или в
некоторых случаях водными парами; они отложились частично в
трещинах, по которым выходили эти растворы, и только остаток
того, что проникало в трещины и осаждалось в них частично,
вышел в поверхностные воды и, в конце концов, был отложен
ими. Весьма вероятно, что главнейшие, самые горячие термальные
источники эманируют непосредственно из изверженных пород. Эти
идеи были поддержаны современниками Эли де Бомона — Б. Кот-
та, Ч. Лайелем. В дальнейшем они нашли поддержку и развивались
известными специалистами по рудной геологии Л. де Лоне, Ж.Ле
Контом, В. Г. Эммонсом и др.
Самым выдающимся авторитетом в вопросах теории рудного
генезиса в середине XIX в. был немецкий геолог Б. Котта (1808 —
1879), профессор Фрайбергской Горной академии в Германии,
изучавший рудные месторождения Саксонии, Алтая и других ре-
гионов. В монографии «Учение о рудных месторождениях» (1859)
он указал на зональность распределения рудного вещества, выде-
119
I
лил разные фазы рудообразования и объяснил образование руды
результатом инфильтрации глубинных потоков. Термин «гидротер-
мальные месторождения» ввел в науку о рудообразовании в 1897 г.
бельгийский геолог Л. де Лоне. Вопрос о природе инфильтраци-
онных потоков был наиболее спорным в дискуссии о происхож-
дении рудных месторождений, начало которой было положено во
второй половине XIX в. Высказывались различные точки зрения
на природу инфильтрационных потоков. Согласно одной из них,
эти потоки формировались в процессе просачивания метеорных
вод, и рудные месторождения образовались без участия магматиз-
ма, в процессе выноса рудообразуюших элементов и их переотло-
жения инфильтрационными водами.
Сторонники другой точки зрения связывали инфильтрацион-
ные потоки с процессами магматизма. Основные разногласия сре-
ди последних касались глубины образования этих потоков. Одни
считали, что минерализованные флюиды поступают из подкоро-
вой мантии («барисферы»), другие рассматривали растворы как
следствие отделения летучих компонент при раскристаллизации
гранитов. Одновременно выдвигалась идея рудных расплавов, из
которых могла непосредственно образоваться руда.
Лидером инфильтрационной теории происхождения рудных
жил при участии метеорных вод стал немецкий исследователь
Ф. Зандбергер. Эта теория, получившая название латераль-секре-
ционной, в наиболее полном виде была изложена им в двухтомной
монографии «Исследования о рудных жилах» (1882—1885). Осно-
вываясь на материалах исследования рудных жил Шварцвальда,
он отметил, что вмещающие породы обнаруживают повышенное
содержание рудных компонент и что скопление их в трещинах
является результатом латеральной секреции, т.е. выщелачивания
из прилегающих пород, и никак не связано с восходящими глу-
бинными растворами. Работа Ф. Зандбергера была встречена со-
чувственно большинством исследователей; ее поддержали извест-
ные американские геологи Ч. Р. Ван-Хайз, В. Г.Эммонс (1876 —
1948). Ч. Р. Ван-Хайз в 1901 г. высказал предположение о том, что
рудообразуюшее вещество в ходе геологической истории много-
кратно переотлагалось и затем концентрировалось под действием
инфильтрационных вод поверхностного происхождения. Соглас-
но его взглядам, месторождения, отложенные из подобных вод-
ных растворов, образуют доминирующий класс в общем объеме
подземных циркулирующих вод, причем вода метеорного проис-
хождения составляет 95 %.
Чешский геолог Ф.Пошепни решительно отрицал универсаль-
ное значение как латеральной секреции, так и магматической
сегрегации. В работе «О генезисе рудных месторождений» (1894)
он на основании изучения рудных месторождений Центральной
Богемии пришел к выводу, что процессы латеральной секреции и
120
магматической сегрегации не имеют принципиального значения
при рудообразовании. Определяющий вклад в рудообразование
вносят горячие воды, восходящие из барисферы. Он выделил две об-
ласти циркуляции подземных вод в земной коре. Одна из них —
внешняя (вадозная), в которой рудообразование происходило из
нисходящих вод или путем латеральной секреции; другая — ос-
новная глубинная зона, где вода, поднимающаяся из барисферы,
несет с собой металлические элементы в литосферу.
Бельгийский геолог Л. де Лоне (1860—1938) и француз Ж. Ле Конт
связывали формирование рудообразующих гидротермальных вод
с отделением летучих компонентов, возникающих при остывании
и кристаллизации гранитов. В 1892 г. Л. де Лоне дал определение
металлогении как науки, занимающейся исследованием законов,
управляющих распределением и размещением рудных полезных
ископаемых.
Некоторые геологи отвергали роль как вадозных, так и гидро-
термальных вод при рудообразовании, и основополагающими в
этом процессе считали образование рудных жил непосредственно
из магматических расплавов, обогащенных рудными элементами.
Своей кульминации эта идея достигла в 1920-х гг., в основном
благодаря работам американского геолога Дж.Э.Спёрра (1870—
1950).
Таким образом, во второй половине XIX в. были сформулиро-
ваны основные концепции рудообразования. Позднейшие исследо-
вания уже в XX в. показали, что каждая из них имеет право на
существование и характеризует лишь какую-то частную сторону
этого сложнейшего природного процесса.
Среди других полезных ископаемых во второй половине XIX
столетия важное значение стало приобретать горючее — уголь и
нефть. Интересна динамика роста мировой добычи нефти начиная
с 1870 г.: 1870 — 0,8 млн т, 1880 г. — 4,1 млн т, 1890 г. — 10,3 млн т,
1900 г. — 20,0 млн т. За тридцать лет объем добычи нефти вырос
почти в 30 раз. В 1900 г. мировая добыча бурого угля составляла
70,7 млн т, каменного — 706,6 млн т. В основном эти виды полез-
ных ископаемых использовались в качестве топлива.
Нефть добывали преимущественно из колодцев. Многолетняя
практика бурения скважин, проводившегося в поисках подзем-
ных вод, натолкнула на мысль о применении бурения и в целях
обнаружения залежей нефти. Первые нефтяные скважины были
пробурены в окрестностях г. Баку в 1848 г., в 1859 г. были пробуре-
ны первые скважины на нефть в Пенсильвании (США).
Постепенно в ходе освоения нефтяных месторождений возни-
кали представления о закономерностях размещения скоплений
нефти. Одной из первых была так называемая «разломная теория»
залегания, предполагавшая приуроченность скоплений нефти к
зонам дробления и повышенной трещиноватости горных пород.
121
Начиная с 1885 г. стала завоевывать признание «антиклинальная
теория», изложенная в работах американского геолога И. Уайта
(1848— 1927), а затем австрийца Г. Гефера (1823— 1924). В 1899 г.
были открыты нефтяные месторождения в бассейне р. Эмбы в
России, а в 1901 г. — на берегу Мексиканского залива в США,
приуроченные к солянокупольным структурам. Механизм образо-
вания нефтяных залежей в сводах актиклинальных структур увя-
зывался с миграцией нефти из нижележащих слоев. Эту точку зре-
ния поддерживали известный исследователь Кавказа Г. В.Абих
(1806—1886) и канадский геолог Т.С.Хант (1826—1892).
По вопросу происхождения самой нефти высказывались раз-
личные точки зрения. Знаменитый русский химик Д. И. Менделе-
ев (1834—1907) выдвинул идею подземной газификации углей', и
предложил первую неорганическую {карбидную) гипотезу образо-
вания нефти. Большинство же исследователей придерживались
теории органического ее происхождения, наиболее полно изложен-
ной в начале XX в. немецким палеоботаником Г. Потонье (1857 —
1913) и российским геологом Г. П. Михайловским (1870—1912).
Но основная дискуссия по вопросу происхождения нефти развер-
нулась в XX столетии (см. следующие главы), когда нефть стала
одним из важнейших полезных ископаемых. ,
5.6. Первые шаги геофизики в изучении глубинного
строения Земли
Современная геология во многом опирается на изучение есте-
ственных физических полей Земли. Геофизика как наука имеет
свою историю, корни которой уходят в историю самой физики.
Однако идея изучения геофизических полей для выяснения глу-
бинной структуры Земли и эндогенных процессов, в ней протека-
ющих, начала реализовываться лишь в середине XIX в.
Магнитометрия явилась первым геофизическим методом, ко-
торый стал применяться для решения геологических задач, глав-
ным образом для поиска залежей магнитных железных руд.
Еще в 1600 г. английский естествоиспытатель, личный врач
английской королевы Елизаветы У. Гилберт (1544—1603) в книге
«О магните, магнитных телах и о большом магните — Земле» вы-
сказал утверждение, что Земля представляет собой магнит, полюсы
которого совпадают с географическими полюсами. У. Гилберт
выдвинул предположение о намагниченности материков, произ-
водит отклоняющее действие на магнитную стрелку, и связал зем-
ной магнетизм с процессами, происходящими внутри нашей пла-
неты.
В 1839 г. немецкий математик и физик К. Гаусс (1777—1855)
провел первый математический анализ геомагнитного поля. Он
122
предложил модель геоцентрического диполя, ось которого накло-
нена на 11,5° к оси вращения Земли. Геомагнитные полюса этого
диполя по расположению отличаются от географических. В моно-
графии «Общая теория земного магнетизма» К.Гаусс дал теоре-
тическое обоснование изучения вековых вариаций магнитного поля
Земли, что привело впоследствии к созданию учения о палеомаг-
нетизме. Изучение главной составляющей напряженности магнит-
ного поля было положено в основу разработки теории стацио-
нарного динамо, объясняющей структуру магнитного поля вблизи
Земли. И, наконец, изучение внутренней и внешней частей гео-
магнитного поля позволило геофизикам впоследствии применить
изученное геомагнитное поле для выяснения внутреннего строе-
ния Земли.
При разработке современной магнитохронологической шкалы
по предложению американского геофизика А. Кокса в 1969 г. име-
на этих двух пионеров геомагнитологии, У. Гилберта и К. Гаусса,
были присвоены третьей и четвертой от современности эпохам
инверсии геомагнитного поля.
К. Гаусс и А. Гумбольдт стали организаторами первых широко-
масштабных наблюдений земного магнетизма. Под эгидой создан-
ного ими «Магнитного союза» была реализована идея одновре-
менного измерения вариаций магнитного поля Земли. Период
1882—1883 гг. вошел в историю как Первый полярный год. По-
добная программа геомагнитных измерений была повторена через
50 лет: 1932— 1933 гг. — Второй полярный год, а в 1957 — 1958 гг. по
инициативе Международного геофизического союза был прове-
ден первый Международный геофизический год.
В 1895 г. шведским геофизиком Р.Таленном был изобретен пер-
вый прибор для магнитной съемки — магнитометр. В России под
руководством В. И.Баумана (1867—1923) в конце XIX столетия
магнитная съемка проводилась на Урале в районах Магнитогорска
и Тагила. В ходе этих работ были выявлены крупные магнитные
аномалии, обусловленные залежами железной руды.
В 1890 г. на заседании Русского географического общества об-
суждался вопрос о наличии еще более крупной магнитной анома-
лии в районе Курска. Аномалия занимала большую площадь и, по
мнению исследователей, разгадка ее природы должна была во
многом раскрыть тайны земного магнетизма. Была создана
специальная магнитная комиссия и, по предложению профессо-
ра Московского университета Э.Е.Лейста (1852—1918), намече-
на программа исследования Курской магнитной аномалии (КМА).
В 1898 г. Лейст высказал предположение, что КМА, открытая еще
в 1783 г. штурманом, а затем академиком Петербургской академии
наук П. Б. Иноходцевым (1742—1806), связана с крупнейшим
скоплением железной руды. Идея Лейста в свое время не нашла
поддержки в Геолкоме, тем более что пробуренные тогда скважи-
123
ны не достигли предполагаемой руды. И лишь в 1920—1930-х гт.
район КМА стал полигоном, где отрабатывались новые геофизи-
ческие методы исследования земных недр, а существование здесь
крупнейших железорудных залежей нашло полное подтверждение.
Другим геофизическим методом, получившим применение уже
в XIX в., стала гравиметрия. В середине XIX в. английский физик
Г.Стокс (1819—1903) теоретически обосновал связь аномалий
силы тяжести с фигурой Земли, определив тем самым геодезиче-
ское направление развития гравиметрии. Вычисленная Г. Стоксом
зависимость между неоднородностями рельефа и отклонениями
отвеса маятника не всегда подтверждалась данными природных
измерений. Измерения силы тяжести, проведенные в Индии у под-
ножия Гималаев и в Андах, дали несколько неожиданный резуль-
тат: полученные значения оказались значительно меньше тех, ко-
торые можно было ожидать при подобном градиенте изменения
рельефа.
Для объяснения этого явления почти одновременно в 1855 г.
появились две гипотезы (рис. 5.9), выдвинутые одна — англий-
ским астрономом Дж. Эри (1801 — 1892) и другая — английским
священнослужителем Дж. Праттом (1809—1871); последний жил
в Калькутте и занимался вопросами физику, математики и астро-
номии. Обе гипотезы исходили из допущения, что отдельные час-
ти земной коры находятся в состоянии равновесия, плавая, в со-
ответствии с законом Архимеда, в подстилающем слое подкоро-
вой оболочки большей плотности. По мнению Эри, блоки, слагаю-
щие горные сооружения, состоят из гранитно-осадочного матери-
ала, имеют разную высоту, но одинаковую плотность. При этом —
чем выше горы, тем глубже они опускаются в подкоровый слой,
создавая своеобразные «корни» гор. Следовательно, подошва зем-
ной коры служит как бы зеркальным отражением рельефа.
Рис. 5.9. Схема строения земной коры:
а — по Дж. Эри (1855); б — по Дж. Пратту (1855)
124
Дж. Пратт предложил другую модель, в которой блоки коры
имеют разную плотность, причем более низкий рельеф отвечает
блокам большей плотности, а высокий — меньшей. Основание
блоков находится на одинаковой глубине.
В 1889 г. американский геолог К.Э.Деттон (1841 — 1912) подоб-
ный процесс компенсации неодинаковой высоты блоков коры
назвал изостазией. Разработанная К. Э.Деттоном теория изоста-
зии стала широко использоваться для объяснения механизма вер-
тикальных движений земной коры.
Сам принцип изостазии нашел подтверждение в отсутствии
крупных гравитационных аномалий, связанных с мощными лед-
никовыми панцирями Гренландии и Антарктиды, и в восходя-
щих движениях областей Балтийского и Канадского щитов, не-
давно освободившихся от ледовой нагрузки. Вместе с тем выясни-
лось, что в природе реализуется как схема Эри (горы-равнины),
так и схема Пратта (океаны-континенты) или их комбинация.
Созданный в 1906 г. венгерским геофизиком Р. Этвешем (1848—
1919) вариометр обеспечил широкое внедрение гравиметрического
метода для решения практических геологических задач.
Третий геофизический метод, также появившийся еще в XIX в.
и начавший играть все большую роль в изучении глубоких недр
Земли, — сейсмический. Сейсмические явления изучались геолога-
ми с самого начала как проявление мгновенных подвижек земной
коры, причем высказывались различные предположения об их
причинах, изучались последствия. Физики конструировали при-
боры для регистрации этих подземных толчков.
В последней трети XIX в. наука о землетрясениях оформилась в
самостоятельную научную дисциплину — сейсмологию, которая
ставила перед собой задачу определения потенциальной сейсми-
ческой опасности, т.е. сейсмического районирования. Появились
термины — «эпицентр», «изосейсты», «гипоцентр»', стали издаваться
каталоги землетрясений, фиксировавшихся небольшим количе-
ством стационарных сейсмических станций.
18 апреля 1889 г. в Потсдамской геофизической обсерватории
сломались магнитометры. Когда стали устанавливать причину по-
ломки, то выяснилось, что время ее совпадает со временем силь-
ного землетрясения, произошедшего в Японии и зафиксирован-
ного всеми сейсмическими станциями. Поскольку это показыва-
ло, что сейсмические волны прошли значительную толщу земных
недр, возникла идея использовать это явление для расшифровки
внутреннего строения Земли. Особую роль в становлении данного
направления сейсмологии сыграли исследования немецкого гео-
физика Э. Вихерта, русского физика Б. Б. Голицына (1862 — 1916)
и английского физика Дж.Милла (1836—1913). Дж.Милл создал
теорию сейсмоприемников. В 1895 г. немецкий геофизик Э. Ребер-
Павшиц (1861 — 1895) установил в Страсбурге первый современ-
125
Борис Борисович
Голицын
(1862-1916)
ный стационарный сейсмограф. Э. Вихерт
разработал теорию прохождения сейсми-
ческих волн в реальных средах. Он пред-
ложил двухслойную модель Земли, первую
сейсмическую модель ее оболочечного
строения.
Важную роль в становлении сейсмо-
логии сыграл Б. Б. Голицын. Физик по
образованию, он много сделал в облас-
ти создания теории сейсмометрии, изоб-
рел сейсмограф оригинальной конструк-
ции. Большое внимание Голицын уделял
и разработке глубинной модели Земли.
Он образно сравнивал землетрясения с
факелами, которые «освещают на мгно-
вения внутренность Земли».
Голицын выделил слой Земли на глу-
бинах 400— 1 000 км с особыми сейсми-
ческими свойствами, названный впо-
следствии слоем С, или слоем Голицына, переходным от верхней
к нижней мантии. Будучи президентом Международной сейс-
мической ассоциации (1911—1916), он в 1912 г. прочитал для
начальников сейсмологических станций курс лекций по сейсмо-
метрии, изданный вариант которых считается классическим тру-
дом по сейсмологии, не потерявшим значения до настоящего вре-
мени.
Таким образом, в конце XIX — начале XX вв. были сформиро-
ваны теоретические основы сейсмологии и начата разработка мо-
дели оболочечного строения Земли.
5.7. Начало международного сотрудничества
геологов. Первые международные геологические
конгрессы
В последней четверти XIX в. горная промышленность ведущих
экономически развитых стран мира вывела геологию в разряд при-
оритетных научных дисциплин. Во всех таких странах были созда-
ны геологические службы. Профессия геолога стала престижной.
Открывались специальные учебные заведения или факультеты,
занимающиеся подготовкой геологов. Под эгидой национальных
геологических служб и геологических обществ проводились ши-
рокие геологосъемочные работы, ставшие надежной основой по-
иска полезных ископаемых. Большой накопленный фактический
материал, расширение географии региональных исследований ста-
вили перед геологами задачи, решение которых было возможным
126
только в процессе координации усилий геологов различных стран,
особенно в условиях Европы, поделенной на множество государств.
Прежде всего надо было договориться об общих принципах состав-
ления геологических карт, унифицировать системы условных обо-
значений и индексов картируемых комплексов, согласовать стра-
тиграфические шкалы, другими словами, создать условия для со-
поставимости и увязки геологических карт различных территорий.
На международных выставках, проводившихся в 1862 г. в Лон-
доне, в 1868 г. в Париже и в 1876 г. в Филадельфии, эти проблемы
неоднократно обсуждались. В 1876 г. в г. Буффало близ Нью-Йорка
по инициативе геологов ряда стран был поставлен вопрос о со-
здании постоянной Международной геологической организации.
Был сформирован Учредительный комитет по организации Меж-
дународного геологического конгресса во главе с известным аме-
риканским геологом Дж. Холлом. Этот Учредительный комитет
обратился к Французскому геологическому обществу за содействи-
ем в организации первого заседания.
В 1878 г. в Париже состоялась первая сессия Международного
геологического конгресса (МГК). В ней приняли участие 310 геоло-
гов из 23 стран мира. Российская делегация не принимала участия
в работе сессии, поскольку в стране еще отсутствовала Геологи-
ческая служба, но в порядке личной инициативы там присутство-
вало семь российских геологов.
На 1-й сессии конгресса в качестве основных вопросов обсуж-
дались правила составления геологических карт, геологическая
номенклатура и классификация. Эти вопросы оставались в центре
внимания до восьмой сессии конгресса, которая собралась снова
в Париже в 1900 г.
На 1 -й сессии пришли к соглашению, что геологические кон-
грессы будут собираться каждые 3—4 года. Официальными языка-
ми конгресса стали французский, английский и немецкий, на
14-й сессии в 1926 г. к ним добавились итальянский и испанский,
а на 18-й сессии в 1948 г. в Лондоне — русский язык.
На 2-й сессии МГК, состоявшейся в 1881 г. в г. Болонье (Ита-
лия), были одобрены унифицированные термины и условные обо-
значения для геологических карт, предложенные А. П. Карпин-
ским, и принято решение о составлении по согласованной леген-
де Международной геологической карты Европы в масштабе
1:2 500 000. Начиная со второй сессии в работе конгресса стала
принимать участие официальная делегация России.
На 3-й сессии конгресса в 1885 г. в Берлине уже демонстриро-
вались первые готовые листы этой карты. Окончательный вариант
карты (первое издание) был опубликован в 1913 г. в трудах 13-й
сессии конгресса, состоявшейся в Торонто (Канада).
В связи с возросшим количеством участников и докладов, раз-
нообразием их тематики, начиная с шестой сессии, собравшейся
127
в Цюрихе в 1894 г., были впервые выделены четыре секции: об-
щей геологии, стратиграфии и палеонтологии, минералогии и
петрографии, прикладной геологии в дополнение к Комиссии по
геологической карте Европы.
Седьмая сессия МГК проходила в Санкт-Петербурге в 1897 г.
Председателем ее оргкомитета и президентом конгресса был
А. П. Карпинский. На сессии обсуждались принципы и правила стра-
тиграфической номенклатуры, принципы классификации и но-
менклатуры эффузивных пород. Состоялись четыре секционных
заседания, посвященных обсуждению проблем общей геологии
(орогенез, эволюция климата и др.), петрографии и минерало-
гии, стратиграфии и палеонтологии, прикладной геологии и гео-
физики. Сессия конгресса сопровождалась геологическими экс-
курсиями по Европейской России, Уралу, Кавказу, Крыму, каж-
дый маршрут обеспечивался прекрасно изданным путеводителем,
к которому были приложены новейшие геологические карты и
разрезы. 34 путеводителя геологических экскурсий конгресса объе-
мом 700 страниц являлись в то время лучшим и наиболее полным
руководством по геологии России. В 1899 г. были опубликованы
Труды сессии.
На заключительном заседании сессии по предложению фран-
цузского палеонтолога А. Годри конгресс принял обращение к
правительствам всех стран, участвовавших в работе конгресса, с
ходатайством о введении преподавания геологии в средней шко-
ле, что вскоре было осуществлено во Франции и Румынии, но до
сих пор отсутствует в нашей стране.
Подводя итоги, достигнутые геологией во второй половине
XIX в., выделим главное.
1. Эволюционные идеи Ч. Лайеля и Ч. Дарвина определяли об-
щее развитие геологии и естествознания в целом.
2. Гипотеза контракции Эли де Бомона стала новой парадиг-
мой геологии. Приоритет горизонтальных движений в формиро-
вании лика Земли был подтвержден региональными исследова-
ниями.
3. Методика изготовления прозрачных шлифов и использова-
ние поляризационного микроскопа стали переломным моментом
в исследовании горных пород и минералов, что привело к расцве-
ту оптической петрографии.
4. Наметился переход от химического этапа к кристаллохими-
ческому период)' исследования вещества.
5. Возникла идея использовать сейсмические волны как источ-
ник информации о глубинном строении Земли. Разрабатывались
методики использования данных гравиметрии и магнитометрии
для выяснения глубинного строения Земли.
6. В рамках сформировавшегося учения о полезных ископаемых
были предложены основные концепции рудообразования.
128
i 7. Нефть стали рассматривать как полезное ископаемое и вы-
сказаны первые предположения о ее происхождении и законо-
мерностях размещения ее скоплений.
8. В ведущих странах мира возникли национальные геологиче-
ские службы.
9. В рамках международного сотрудничества геологов были орга-
низованы Международные геологические конгрессы (МГК).
да
•1
Глава 6
«Критический» период развития геологических
наук (1910—1950-е гг.)
6.1. Кризис в геотектонике: фиксизм и мобилизм
На рубеже XIX и XX вв. естествознание пережило очередную
научную революцию. Проявилась она прежде всего в физике: были
открыты рентгеновское излучение, естественная радиоактивность,
разработана модель строения атома.
Серьезные изменения претерпели и космогонические представ-
ления: была отвергнута небулярная гипотеза Канта—Лапласа, по-
явилась планетезимальная гипотеза Мультона — Чемберлина, ка-
тастрофистская гипотеза Джинса (1877—1946), в середине XX в.
наметился переход от «горячих» космогоний, признававших из-
начально расплавленное состояние Земли, к «холодным», отрицав-
шим такое состояние (К.Ф.Вейцзеккер, О. Ю. Шмидт, Х.С.Юри
и др.).
Эти достаточно радикальные перемены не могли не затронуть
в той или иной форме и степени развитие геологических наук.
В геотектонике они привели к фактическому крушению контрак-
ционной гипотезы, которая на протяжении всей второй полови-
ны XIX в. служила общепризнанной парадигмой теоретической
геологии, на основе которой, как указывалось в предыдущей гла-
ве, на исходе века был создан первый синтез глобальной геоло-
гии — «Лик Земли» Зюсса.
Чем же был вызван отказ подавляющего числа исследователей
от контракционной гипотезы?
Во-первых, заменой «горячей» космогонии «холодной». Если
Земля изначально не была расплавленной, предположение об ее
остывании с уменьшением объема теряло смысл.
Во-вторых, открытие радиоактивности показало, что в Земле
имеется мощный источник ее разогрева. По подсчетам английско-
го физика Дж. У. Стретта (1906), его было достаточно, чтобы пред-
отвратить охлаждение Земли, а дальнейшие вычисления, напри-
мер, российского геофизика Е.А.Любимовой (1925 — 1985), по-
казали. что Земля может даже испытывать вторичный разогрев за
счет тепла радиоактивного распада.
В-третьих, с открытием шарьяжного строения горных сооруже-
ний оказалось, что это требует сокращения радиуса Земли такого
масштаба, который не мог быть обусловлен ее вековым охлаждением.
Интересно отметить, что первые два аргумента ныне, спустя
почти 100 лет, потеряли свое значение. Современные космого-
130
нисты снова вернулись к представлениям об изначально горячей,
частично или даже полностью расплавленной Земле, за счет тепла,
выделяющегося при соударении планетезималей. Офенки тепла,
выделяемого естественно-радиоактивными элементами, оказались
сильно завышенными, так как они исходили из содержания этих
элементов в верхней части континентальной коры и неправомерно
экстраполировались на нижнюю кору и мантию. Другим источни-
ком ошибок в рассуждениях этих исследователей был недоучет роли
конвективного теплопереноса в выделении внутреннего тепла Зем-
ли. Отсюда и выводы о ее прогрессирующем разогреве.
Однако в начале века лишь немногие крупные ученые, среди
которых немецкий геолог Г. Штилле и австрийский геолог Л.Ко-
бер, остались верны контракционизму. Другие исследователи ста-
ли искать замену гипотезе контракции. В отличие от того, что про-
исходило в геологии раньше, когда одну парадигму (гипотезу под-
нятия) сразу сменяла другая (гипотеза контракции Эли де Бомо-
на), на сей раз был выдвинут ряд взаимоисключающих гипотез, и
ни одна из них не завоевала общего признания, что дало повод
известному американскому геологу Ч. Лонгвеллу назвать современ-
ную ему тектонику «сумасшедшим домом». Лишь в 1940— 1950-е гг.
стало намечаться, особенно в нашей стране, нечто вроде консен-
суса, но и это положение, как будет показано ниже, оказалось
очень непрочным.
Хронологически одна из первых попыток найти альтернативу
контракции принадлежала австрийскому геологу, исследователю
Альп О.Ампфереру (1906). Ампферер (1875— 1947), подобно кон-
тракционистам, считал покровно-складчатые сооружения обра-
зованными в условиях сжатия, но в отличие от контракционис-
тов, в частности его соотечественника Л.Кобера, считал, что это
сжатие является следствием не просто сближения ограничиваю-
щих геосинклиналь жестких глыб кратонов, а поддвига последних
под выполнение геосинклинали под действием нисходящих под-
коровых течений. Идеи Ампферера о роли подкоровых течений в
тектогенезе нашли довольно много продолжателей, среди кото-
рых австрийский геофизик Р.Швиннер (1878—1953), немецкие
геологи Ф. Коссмат, а также Э. Краус, на их основе предприняв-
ший глобальный тектонический синтез; американский геофизик
Д. Григгс, поставивший эксперимент в подтверждение этих идей;
ирландский геолог Дж. Джоли и шотландский — А. Холмс (1890—
1965), использовавшие их в своих тектонических гипотезах. Особо
следует отметить работы голландского геофизика Ф.А. Венинг-
Мейнеса (1887—1966) по обоснованию мантийной конвекции.
Вместе с тем некоторые крупные геофизики отнеслись к этим
представлениям весьма скептически, считая, что твердое состоя-
ние недр Земли не позволяет предполагать проявления в них ка-
ких-либо течений.
131
Владимир Владимирович
Белоусов
(1907-1990)
качестве основного возбудителя текто-
генеза и магматизма, а позже скорее за-
служивавшая, как и гипотеза Беммеле-
на, название гипотезы глубинной диф-
ференциации, являлась наиболее полно
обоснованной и глубоко разработанной
из всех тектонических гипотез данного,
и не только данного, направления, и
поэтому оказала влияние на развитие
теоретической геологии не только в Рос-
сии, но и за рубежом.
Центральное место в ранних вариан-
тах концепции В. В. Белоусова занимало
объяснение геосинклинального процес-
са и его орогенного завершения, вклю-
чая происхождение складчатых деформа-
ций. Впоследствии, с началом интенсив-
ного изучения океанов и прогрессом в
изучении докембрия, важное, если не главное место стало отво-
диться механизму океанообразования и, наконец, общей эволю-
ции земной коры и всей тектоносферы. Свс^дя развитие геосинк-
линалей к смене общего погружения ростом частных поднятий и
к их объединению в общее поднятие, т.е. к инверсии тектониче-
ского режима, Белоусов объясняет первую из этих стадий нагруже-
нием коры большими массами основных магматитов, внедряв-
шихся и изливавшихся вдоль густой сети глубинных разломов.
Переход ко второй стадии вызывается связанным с этим маг-
матизмом разогревом коры. Дальнейшее нарастание этого процес-
са, дополненного воздействием глубинных флюидов, приводит к
наступлению третьей, инверсионной стадии, к росту централь-
ного поднятия, сопровождаемому региональным метаморфизмом,
гранитизацией, складчатостью, образованием надвигов и шарья-
жей. Складчато-надвиговые деформации вызываются, по Белоусо-
ву, частично гравитацией, частично распирающим действием «глу-
бинного диапира», возникающего в ядре центрального поднятия
в процессе метаморфизма глинистых толщ, сопровождаемого уве-
личением их объема. Остывание тектоносферы, наступающее пос-
ле заключительного горообразования, ведет к установлению плат-
форменного режима. Архей, по Белоусову, был эрой повсемест-
ного господства подвижности, близкой к геосинклинальной —
пермобильный режим, выделенный Л. И.Салопом (1913—1990) и
Ю.М. Шейнманном (1901 — 1974). В течение протерозоя и фанеро-
зоя, по мезозой включительно, шло развитие геосинклиналей и
платформ с постепенным разрастанием вторых за счет первых. Но
в мезозое наступил новый этап развития земной коры — этап
разрушения континентов и новообразования океанов (существо-
134
Апьфред Вегенер
(1880-1930)
вание более древних океанов отрицалось).
Океаны возникли за счет раздробления
континентальной коры и погружения ее
обломков в мантию при массовом изли-
янии базальтов.
Такова в основных чертах геотекто-
ническая концепция В. В. Белоусова в
том виде, в каком он ее сформулировал
в последние 20 лет своей деятельности.
Но в своих самых последних, посмертно
опубликованных работах он делает шаг,
скорее полшага, навстречу мобилизму —
допускает проявление раздвига в осевых
зонах срединно-океанических хребтов и
соглашается, что с этим может быть свя-
зано образование характерных полосо-
вых магнитных аномалий. Однако за пре-
делами этих зон всякое растяжение им
отрицается и ведущая роль отводится процессу океанизации. Ана-
логичных взглядов придерживается и ряд других российских уче-
ных — А.Л.Яншин (1911 — 1999), Е. В.Артюшков, Е.Е.Миланов-
ский, Г.Б. Удинцев.
В целом концепция Белоусова является типично фиксистской,
по определению швейцарского геолога Э.Аргана (1879—1940),
который противопоставил фиксизму, т.е. учению о неизменном
положении континентов по отношению к глубоким недрам Зем-
ли, мобилизм, допускающий перемещение материков и берущий
начало в работах американского геолога Ф. Тейлора (1910) и не-
мецкого геофизика А. Вегенера (1912).
6 января 1912 г. на собрании Германского геологического со-
юза во Франкфурте-на-Майне и 10 января в Марбургском уни-
верситете Вегенер доложил свою концепцию, после этого в 1915 г.
изложенную в книге «Происхождение материков и океанов». По-
скольку наиболее полное обоснование этой совершенно новой и
весьма смелой для своего времени гипотезы было дано именно
Вегенером, гипотеза перемещения, или дрейфа материков, стала
широко известна как гипотеза Вегенера. Исходным моментом для
построений и Вегенера, и Тейлора было удивительное сходство
очертаний материков, особенно Южной Америки и Африки, ныне
разделенных океаном. Это давно обращало на себя внимание, о нем
писали в XVII в. француз Ф. Пласе, англичанин Ф. Бэкон (1561 —
1626) и в XVIII в. американец Б. Франклин. Даже в трудах Бируни
есть строки, говорящие о возможности перемещения материков.
Но Вегенер, будучи геофизиком, исходил не только из этого.
Опираясь на принцип изостазии и анализ гипсографической
кривой, он пришел к выводу о коренном отличии коры конти-
135
нентов от океанской коры: первая сложена в основном гранита-
ми, вторая — базальтами*. Далее Вегенер обратил внимание на
поразительное сходство ископаемых позднепалеозойских и ран-
немезозойских фаун и флор материков, ныне разделенных океа-
нами, — Южной Америки, Африки, Австралии, а также Индо-
стана. Об этом писал уже Э.Зюсс, установивший былое существо-
вание суперконтинента Гондваны (см. гл. 5), но он считал, что
разрушение Гондваны и образование океанов между ее сохранив-
шимися фрагментами было следствием опускания промежуточ-
ных участков. Вывод Вегенера о принципиальном отличии океан-
ской коры от континентальной опровергал это представление. Он
обратил внимание и на то, что в позднем палеозое все гондван-
ские материки были охвачены покровным оледенением. Если бы
они занимали те же места, что и сегодня, это оледенение должно
было достигать тропических широт, что вряд ли возможно. Все
это привело Вегенера к выводу, что в позднем палеозое и раннем
мезозое все материки были объединены в суперконтинент, кото-
рый он назвал Пангеей, а его распад начался в юре (рис. 6.2). Забе-
гая вперед, отметим, что все эти выводы Вегенера нашли в даль-
нейшем полное подтверждение.
В качестве основной причины смещения материков по их «ба-
зальтовой постели» Ф.Тейлор (1880—1938) предполагал силы,
связанные с осевым вращением Земли, вызывающим смещение
материков от полюсов к экватору, а А. Вегенер (1880— 1930) — и
приливные силы, смещающие их к западу. Сопротивление ложа
Тихого океана такому смещению послужило причиной образова-
ния Кордильер, а островные дуги Восточной Азии и Меланезии,
по мнению Вегенера, — отставшие при этом западном дрейфе
обломки Пангеи. «Бегство» материков от полюсов к экватору при-
вело, по Тейлору, к образованию не только Альпийско-Гималай-
ского горного пояса, но и Тихоокеанского кольца.
Идеи Вегенера вначале вызвали большой интерес, причем не
только у геологов, но и у палеонтологов и биогеографов. Его кни-
га «Происхождение материков и океанов» выдержала на родине
четыре издания и в 1922 г. была переведена на русский язык, но
издана в Берлине, а в 1925 г. — в Москве.
Среди заинтересованных ею российских ученых были такие
крупные, как Г.Ф. Мирчинк (1889—1942), А.А.Борисяк, Б.Л.Лич-
ков (1888—1966). Этими идеями увлеклись и столь известные ис-
следователи Альп, как швейцарцы Э.Арган и Р. Штауб (1890—
1961). Первый из них в своем труде «Тектоника Азии», доложен-
ном на Брюссельской сессии Международного геологического
конгресса в 1922 г., изданном в 1924 г. и переведенном на русский
♦ К такому же заключению независимо пришел российский ученый И.Д.ЛУ'
кашевич.
136
Рис. 6.2. Палеотектонические реконструкции Пангеи
(гипотеза дрейфа континентов) (по А. Вегенеру, 1912)
«зык в 1935 г., объяснил образование молодых горных сооруже-
ний Европы надвиганием Африки на Европу (также полностью
Подтвердившимся сейсмическими исследованиями), а Азии (Ан-
ГаРйды, т.е. Сибири) — на Индостан (по современным данным
137
Континентальный массив
Рис. 6.3. Схема гипотетического механизма дрейфа континентов (по А.Холмсу):
а — подкоровые течения находятся на ранней стадии конвективного цикла; б — течение становится достаточно мощным для того,
чтобы оттянуть в разные стороны две части первоначально единого континента. Горы возникают в зоне нисходящих течений,
новый океан — на месте разрыва, в зоне восходящих течений
138
картина была обратной). Штауб высказал мысль о попеременном
сближении и столкновении Гондваны и Лавразии и их удалении
друг от друга. Эта мысль в обшей форме созвучна современным
представлениям.
Особенно много сторонников Вегенер нашел в странах Южно-
го полушария. Среди них выделяется южноафриканский геолог
д.Л.Дю Тойта, выпустивший книгу «Наши странствующие мате-
рики» (1937), в которой он привел большой фактический мате-
риал, подтверждающий былое единство Африки и Южной Аме-
рики и предложил оригинальную трактовку конфигурации и рас-
пада Пангеи, отведя ведущее место в последнем процессе кон-
вективным течениям.
Еше более своеобразная версия мобилизма была выдвинута в
1924 г. ирландским исследователем Дж. Джоли (1857 —1933). Он был
первым, использовавшим открытие радиоактивности непосред-
ственно для объяснения тектогенеза. По гипотезе Джоли, под
влиянием накопления радиогенного тепла происходит периодиче-
ское, через 25 — 35 млн лет, расплавление базальтового слоя коры.
Оно создает возможность горизонтального перемещения грани-
тогнейсового слоя, слагающего материки, по базальтовому суб-
страту в западном направлении под влиянием солнечно-лунных
приливов. При этом континенты и океаны меняются местами, а
возникшие вдоль их границ геосинклинали превращаются в склад-
чатые горные системы.
Гипотеза Джоли встретила серьезные возражения, поскольку,
в частности, при повышении температуры гранит плавится рань-
ше базальта, а не наоборот. Но за Джоли остается историческая
заслуга первого привлечения радиоактивности к объяснению гео-
логических процессов и обоснованию цикличности в их проявле-
нии.
Несколько позже, в 1929—1931 гт., известный шотландский
геолог А. Холмс, являвшийся пионером в применении радиомет-
рических методов определения возраста докембрийских горных по-
род, также привлек радиогенное тепло к объяснению тектогене-
за, полагая, что накопление этого тепла стимулирует конвектив-
ные течения, и прежде всего — под континентами, поскольку
континентальная кора характеризуется повышенным содержани-
ем естественно-радиоактивных элементов. Вследствие этого под
континентами возникают восходящие течения, а на их границе с
°кеанами, где образуются геосинклинали, — нисходящие. Восхо-
дящие течения ведут к распаду континентов, а нисходящие — к
°бразованию складчатых зон. Схема проявления этих процессов
(рис. 6.3), изображенная Холмсом, во многом предвосхитила по-
стРоения будущей тектоники плит (см. гл. 7).
Несмотря на развитие мобилистских идей, мобилизм в целом в
930— 1950-е гг. потерпел поражение. Разгром его начался уже в
139
1926 г., когда весьма авторитетная Американская ассоциация не-
фтяных геологов провела большую конференцию по обсуждению
гипотезы дрейфа материков, на которой присутствовал и ее автор.
Большинство участников, в том числе крупнейшие американские
геологи, решительно выступили против дрейфа.
Большое значение имела и критика со стороны крупнейшего
британского геофизика Дж. Джеффриса, который указал, что силы
вращения Земли и приливные силы, изначально привлекавшиеся
для объяснения дрейфа, совершенно не способны сдвинуть мате-
рики вследствие своей незначительности. Правда, Вегенер в по-
следнем издании своей книги уже допускал, что эту роль могут
выполнять подкоровые течения.
Серьезные возражения были выдвинуты в 1940-е гг. российски-
ми учеными — Н.С. Шатским и В. В. Белоусовым, исходившими
прежде всего из факта существования глубинных разломов, про-
никающих из коры в мантию и длительное время сохраняющих
фиксированное положение, что делает невозможным их относи-
тельные горизонтальные смещения. Этот аргумент оказал решаю-
щее влияние на умонастроения советских геологов, и в 1940—
1950-е гг. идеи мобилизма у нас практически единодушно отвер-
гались. К концу рассматриваемого периода гипотеза дрейфа почти
полностью утратила свою первоначальную*популярность, а ее ав-
тор А. Вегенер погиб в 1930 г. во льдах Гренландии, куда отпра-
вился с экспедицией, чтобы доказать, что Гренландия отодвига-
ется от Европы.
Наряду с отходом от мобилизма происходил и пересмотр пред-
ставлений о большой роли шарьяжей в строении горных стран.
Первоначально, в 1910—1930-е гг., преобладало противополож-
ное течение. После обобщающих работ М.Люжона, Э.Ога и осо-
бенно П.Термье (1907) шарьяжные построения по Альпам были
быстро распространены на Карпаты и другие складчатые соору-
жения, а российскими геологами — на Кавказ и Урал.
Однако уже в 1930-е и особенно в 1940—1950-е гг. они стали
подвергаться все более резкой критике, в первую очередь именно
в нашей стране. И только в конце этого периода бурение начало
приносить фактическое подтверждение существования тектони-
ческих покровов в ряде горных систем — в Карпатах, Восточных
Альпах, Динаридах, на Кавказе, в Аппалачах, Скалистых горах
Канады. Положительное решение этого вопроса утвердилось мно-
го позже, после проведения многоканальных сейсмических про-
филей методом отраженных волн (см. подразд. 7.1).
Возвращаясь к геотектоническим гипотезам, следует упомянуть
появление в 1930-е гг. еще одной гипотезы, также представляю-
щей радикальный отход от контракционизма и вместе с тем как
бы промежуточной между фиксизмом и мобилизмом. Гипотеза
расширяющейся Земли была выдвинута в 1933 г. немецким иссле-
140
дователем О.Хильгенбертом, позднее поддержана венгерским гео-
физиком Л.Эдьедом и активно пропагандировалась австралийским
геологом С. У. Кэри (книга Кэри вышла в русском переводе).
Суть гипотезы очень проста: Земля испытывает вековое расши-
рение, масштаб которого и время проявления оцениваются по-
разному. В качестве довода в пользу гипотезы Эдьед приводил по-
степенное сокращение развития морских осадков в пределах со-
временных континентов, что должно свидетельствовать о стяги-
вании морских вод в океаны.
Хотя эти данные и оказались неточными, попытка объяснить
новообразование океанов расширением Земли оказалась самой
сильной стороной этой гипотезы и объясняет ее поддержку со
стороны некоторых геологов-океанологов, в частности одного из
пионеров этого направления — Б. Хейзена, в 1950-е — начале
1960-х гг. Но причины расширения Земли при этом указывались
весьма различные и очень спорные, например, уменьшение гра-
витационной постоянной, отрицаемое подавляющим большин-
ством физиков. Большие трудности возникают перед этой гипоте-
зой и при объяснении формирования покровно-складчатых со-
оружений. Тем не менее, гипотеза расширяющейся Земли про-
должает пользоваться некоторой популярностью и в наши дни.
При всем разнообразии и переплетении во времени мнений,
высказанных в первой половине XX в. по проблеме глобального
тектогенеза, можно выделить в их развитии два периода, из кото-
рых первый характеризовался большой популярностью идей мо-
билизма (1910—1935), а второй — отливом первой волны моби-
лизма и реставрацией, а затем и наступлением почти полного
господства представлений фиксизма (1935—1960).
Пока на глобально-концептуальном, теоретическом уровне
тектоники сохранялось это разногласие, в ее более конкретных
областях, на уровне существенно эмпирических обобщений на-
блюдался определенный прогресс. Это касается, в частности, уче-
ния о геосинклиналях и платформах, основы которого были зало-
жены в конце XIX в.
В учении о геосинклиналях это выразилось в подразделении их
(немецким тектонистом Г. Штилле и американским — Дж. М. Кэй-
ем) на внешние и внутренние зоны — мио- и эвгеосинклинали. Из
них первые характеризуются практически полным отсутствием
Проявлений магматизма, а вторые — его обильным и разнообраз-
ным проявлением, причем особенно показателен так называемый
Начальный, преимущественно основной магматизм, включающий
Ультрамафиты, диабазы, спилиты, кератофиры.
В работах швейцарских (Э.Арган и др.), французских (Ж.Обу-
Эн), а затем и российских (Н.С. Шатский, В. В. Белоусов и др.)
Исследователей было показано сложное внутреннее строение гео-
сИнклиналей с их внутренними поднятиями и прогибами, и раз-
141
Андрей Дмитриевич
Архангельский
(1879-1940)
работана сложная, неоднозначная клас-
сификация этих структурных элементов.
Особое место в них стало отводиться
срединным массивам — менее подвиж-
ным участкам с выступами более древ-
них образований, впервые выделенны-
ми Л. Кобером в качестве междугорий на
примере Паннонской впадины между
Карпатами и Динаридами — примере,
оказавшемся не слишком удачным. Ко-
бером же была предложена на примере
Альп схема типового строения орогенов,
в которых он выделил ряд зон — экстер-
ниды, интерниды, метаморфиды, цент-
ралиды. Несмотря на то, что это было
сделано на достаточно ограниченной
основе, попытка Кобера была несомнен-
но прогрессивной. В этот же период сна-
чала западноевропейскими, а затем российскими геологами раз-
рабатывалась проблема стадийности, направленности и циклич-
ности развития геосинклиналей.
В области учения о платформах ведущуЛ роль продолжали иг-
рать работы российских исследователей, которыми были введены
понятия об основных структурных элементах — плитах, синекли-
зах, антеклизах, валах (А. П. Павлов, А. Д. Архангельский, А.Н.Ма-
зарович). Н.С. Шатским были впервые выделены весьма своеоб-
разные платформенные структуры — авлакогены, этот термин впос-
ледствии нашел широкое распространение за рубежом. Н.С. Шат-
ским (1895—1960) был внесен наиболее существенный вклад в
представления о развитии платформ, их соотношениях со смеж-
ными складчатыми областями. К середине XX в. осадочный чехол
Восточно-Европейской платформы оказался наиболее изученным
среди древних платформ континентов, особенно благодаря реа-
лизованной в 1950—1960-е гг. в России программы опорного бу-
рения.
Совершенствование понятий о геосинклиналях и платформах в
сочетании с учением о главных эпохах орогенеза, выделенных еше
М. Бертраном в конце XIX в. и дополненных байкальской эпохой
самого конца докембрия, установленной Н. С. Шатским, создало
основу для составления тектонических карт крупных территорий.
Первыми подобными картами, еще очень мелкомасштабными, с
районированием по основным эпохам складчатости, были карты,
вернее схемы, Европы Э.Ога (1909), Г.Штилле (1924) и Ф. Кос-
смата (1936), а затем территории СССР, опубликованные в 1933 —
1935 гг.; наиболее удачной из них была схема А. Д. Архангельского
и Н. С. Шатского.
142
Следующим шагом стало уже коллек-
тивное составление под руководством
цС. Шатского, карт СССР в масштабе
1:4000000 и 1:5000 000, изданных в
1953—1956 гг. Последняя из них послу-
жила образцом для составления первой
Международной тектонической карты
Европы под редакцией Н.С. Шатского и
д. А. Богданова (1962) и карты Евразии
под редакцией А. Л.Яншина (1966). Пуб-
ликация карты Европы явилась в свою
очередь стимулом для дальнейшей актив-
ной работы над международными тек-
тоническими картами других континен-
тов (Африка,, Северная и Южная Аме-
рика) и мира в целом.
Если концепция основных тектониче-
ских (орогенических) эпох начала разрабатываться еще в XIX в.,
то в рассматриваемый период она была дополнена представлени-
ем об орогенических фазах. Это связано с именем выдающегося
немецкого тектониста Г.Штилле и получило свою наиболее за-
конченную форму в его труде «Основы сравнительной тектони-
ки» (1924), где был помещен список таких фаз, выделенных по
распространению угловых несогласий в фанерозойских разрезах
континентов. Однако воззрения Штилле довольно скоро стали
подвергаться критике, прежде всего со стороны российских гео-
логов (Д.В.Наливкин, Н.С.Шатский и др.), указывавших, в час-
Николай Сергеевич
Шатский (1895-1960)
тности, что складчатость может проявляться и одновременно с
осадконакоплением (конседиментационная складчатость, как ее
назвал С. С. Шульц) и в этом случае не сопровождаться образова-
нием угловых несогласий. Н.С. Шатский обвинил Штилле в «нео-
катастрофизме», имея в виду воззрения Кювье и его последова-
телей в первой половине XIX в. (см. гл. 4). Американский геолог
Дж. Гиллули и другие обратили внимание на то, что в действи-
тельности число орогенических фаз значительно больше, чем пре-
дусматривалось списком («каноном Штилле»), некоторые новые
фазы были установлены в России.
Полемика, завязавшаяся в связи с обсуждением данного воп-
роса, показала, что обе его противоположные трактовки одно-
сторонни, что процесс тектонических деформаций протекает не-
прерывно, но неравномерно, и в нем можно различить опреде-
ленные кульминации, качественные скачки, которые и отвечают
тектоническим фазам. Проведенная российским геологом А. А. Про-
ниным (1910—1978) в глобальном масштабе статистика несогла-
сий в общем подтвердила обоснованность выделения таких фаз в
Фанерозое, а аналогичная статистика радиометрических датиро-
143
Ганс Штилле
(1876-1966)
Владимир Афанасьевич Обручев
(1863-1956)
вок магматических и метаморфических пород показала, что и эти
эндогенные процессы протекают непрерывно-прерывисто. Одна-
ко дискуссия по этой проблеме не может считаться законченной
и в наши дни.
Одна из ошибок, первоначально допупГенных Штилле при со-
ставлении его «канона» орогенических фаз (позднее он ее испра-
вил), заключалась в отрицании проявления орогенеза в четвер-
тичном периоде. На эту ошибку впервые указали российские гео-
логи, в частности Г.Ф. Мирчинк. В работах В. А. Обручева, а также
С.С. Шульца по Тянь-Шаню и Н.И.Николаева (1906—2002) по
европейский части СССР убедительно показано, что неоген-чет-
вертичное время было временем интенсивного горо- и складко-
образования, особенно ярко проявившегося в Центральной Азии.
В 1948 г. В. А. Обручев ввел термин «неотектоника» для обозначе-
ния движений и деформаций, создавших основные черты релье-
фа современной суши. Термин быстро получил широкое призна-
ние, а соответствующие исследования активно развернулись в
СССР, а затем и за рубежом. В 1960 г. под редакцией Н. И. Никола-
ева и С.С. Шульца была издана первая карта новейшей тектоники
СССР, где были отражены в основном вертикальные движения.
Изучению новейших движений способствовали также струк-
турно-геоморфологические исследования, развернувшиеся по ини-
циативе известного геолога-нефтяника И.О. Брода (1902—1962)
на равнинных территориях СССР с практической целью выявле-
ния структур перспективных для поисков нефти и газа.
Особую задачу представляло изучение современных движений
земной коры, проводимое инструментальными методами, — наи-
более активно в нашей стране и в Японии. У нас для фиксации
современных движений были организованы специальные полй-
144
гоны в Крыму; Прикаспии, Центральной Азии и других регио-
нах, а также была издана под редакцией Ю. А. Мещерякова пер-
вая карта их проявлений на европейской территории СССР, ос-
нованная на использовании данных водомерных наблюдений в
^орских портах и высокоточного нивелирования вдоль линий
железных дорог.
В 40-е гг. XX в. в особое направление тектоники оформилось
учение о глубинных разломах как важнейшем типе разрывных на-
рушений литосферы. Значение отдельных подобных разломов от-
мечалось уже в конце XIX — начале XX в., а в 1910-е гг. амери-
канский геолог У. Хоббс ввел в литературу понятие о линеамен-
гпах. В 1930— 1940-е гг. к этой проблеме обратились немецкие уче-
ные Г.Клоос (1885—1951) и Г.Штилле, швейцарский геолог
Р. Зондер. Но наибольшее значение она приобрела после публи-
ации (1946) А. В. Пейве (1909—1985), где было дано четкое опре-
[еление самого понятия глубинного разлома и обосновано зна-
ение таких разломов в развитии земной коры. Выше уже гово-
рилось, что существование глубинных разломов явилось одним
13 поводов для критики мобилизма, но сам Пейве в своих по-
ледующих работах указывал, что по глубинным разломам проис-
одят не только вертикальные, но и крупные горизонтальные
мешения, отмечая, в частности, роль сдвигов. Особое внима-
1ие исследователей привлекли такие сдвиги, как Сан-Андреас в
Калифорнии, Таласо-Ферганский в Центральной Азии и неко-
орые другие.
Еще одно направление тектоники — экспериментальная тек-
тоника и тектонофизика — с воспроизведением тектонических
еформаций в эксперименте приобрели надежную основу лишь
юсле выполнения принципа подобия, сформулированного аме-
и канским и
учеными
М. Хаббардом
В. Раби. Наиболее успешно
ти работы стали проводиться в Швеции, в лаборатории Г. Рам-
ерга в Упсале, а также в России — в Москве (В. В. Белоусов,
4. В. Гзовский и др.), Новосибирске (И. В.Лучицкий, П. М.Бон-
аренко), Иркутске (С. И.Шерман и др.).
Таким образом, несмотря на отсутствие целостного теоретико-
онцептуального фундамента, тектонические исследования в пер-
°й половине XX в. велись на весьма широком фронте и характе-
изовались крупными достижениями. Это привело к тому, что уже
1930-е гг. тектонический раздел динамической геологии пере-
в самостоятельную науку — геотектонику, которая с того
Рсмени начала преподаваться в Советском Союзе — М.М.Тетя-
вым в Ленинграде, Е. В. Милановским в Москве — в качестве
амостоятельной дисциплины. Ее задачи и содержание были впер-
Ь1е Достаточно полно рассмотрены в книге В. В. Белоусова «Об-
•ая геотектоника» (1948), впоследствии неоднократно переизда-
авшейся под другими названиями.
145
6.2. Развитие геофизических методов изучения
Земли. Первые геолого-геофизические модели
Рассматриваемый период был достаточно богат достижениями
и в других областях наук геологического цикла. В геофизике это
выразилось прежде всего в завершении создания общей модели
оболочечного строения Земли по сейсмическим данным, основы
которой (кора-мантия-ядро) были намечены Э. Вихертом еще в
1897 г. Этому способствовало установление границ: в 1909 г. — меж-
ду корой и мантией (граница М по имени открывшего ее хорват-
ского геофизика А. Мохоровичича, 1857—1936); в 1914 г. — мантии
и ядра (немецкий, впоследствии американский геофизик Б. Гутен-
берг, 1889—1960); в 1936 г. — внешнего и внутреннего ядра (дат-
ский сейсмолог И. Г. Леман). В итоге австралийским ученым К. Бул-
леном в 1959 г. была предложена общая модель строения Земли с
буквенными обозначениями отдельных оболочек, получившая из-
вестность как модель Буллена, или Джеффриса-Буллена. Химиче-
ский состав этих оболочек был впервые правильно намечен Э. Зюс-
сом в 1909 г. Он назвал ядро — Nife (по преобладанию никеля и
железа); промежуточный слой, т.е. мантию — Sima (Si, Mg), а зем-
ную кору применительно к континентам — Sal (Si, Al), в дальней-
шем сиаль. В последующем были предложены и другие модели хими-
ческой зональности Земли — норвежского геохимика Викт. М. Гольд-
шмидта, американского петрографа Г. Вашингтона, использовав-
шего аналогию с метеоритами разного состава, А. Е. Ферсмана,
В. И. Вернадского и др. В ряде таких моделей предположительно
выделялась сульфидная или рудная зона (Гольдшмидт, Ферсман),
очевидно, как вероятный источник рудных месторождений.
Крупнейший российский сейсмолог Б. Б. Голицын в 1912 г. на-
метил существование в мантии на глубинах 106 — 232 км особого
пластичного слоя — источника магмы, а в 1914 г. американский
геолог Дж. Баррел предсказал наличие под корой (литосферой)
слоя пониженной вязкости, который он назвал астеносферой.
Баррел исходил при этом из принципа изостазии, справедливо
считая, что изостатическое равновесие может осуществляться лишь
при наличии на глубине такого слоя, в котором возможно пере-
текание вещества. Гипотеза Баррела получила сейсмологическое
подтверждение лишь в 1950-е гг. (Б. Гутенберг), и с тех пор поня-
тия литосферы и астеносферы прочно закрепились в литературе-
Гипотеза о существовании пластичной, относительно маловязкой
астеносферы как потенциального источника магмы в твердой Земле
стала необходимым элементом в позднейших построениях моби-
листов. Присутствие между корой и мантией тонкого пластичного
слоя допускал еще Э. Вихерт.
В первой четверти XX в. начали развиваться сейсмические ме-
тоды разведки. В 1915 г. американский геофизик Л. Митроп запа-
146
центовая метод первых вступлений и провел успешные исследо-
вания соляных куполов и нефтяных месторождений Калифорнии.
В 1922 г. российский геофизик В.С. Воюцкий (1893— 1967) пока-
зал, что для разведочных целей можно использовать отраженные
волны, а уже в 1930-е гг. метод отраженных волн был успешно
опробован в Забайкалье Г.А. Гамбурцевым и Л. А. Рябинкиным
(1910— 1985). Для регионального изучения строения земной коры
в начале 1950-х гг. на базе корреляционного метода преломленных
волн (КМПВ) Г. А. Гамбурцев (1903—1955) разработал метод глу-
бинного сейсмического зондирования (ГСЗ).
) Долгие годы велись разработки способов измерения силы тя-
жести с плавучих станций на акваториях, но только в 1923 — 1924 гг.
^голландский геофизик Ф. А. Венинг-Мейнес сумел получить пер-
вые удовлетворительные результаты морских измерений. Опубли-
кованный иц в 1928 г. материал по распределению силы тяжести,
особенно в районах глубоководных желобов, произвел сенсацию.
Оказалось, что к ним приурочены исключительно резкие отрица-
тельные гравианомалии, что в дальнейшем было широко исполь-
зовано в геотектонике.
В России зарождение морской и воздушной гравиметрии связа-
но с именем профессора Московского университета Л. В. Сороки-
на (1886—1954), который уже в 1930 г. опубликовал результаты
измерений силы тяжести, сделанных им с борта подводной лодки
на акватории Черного моря. Наиболее интересным стало обнару-
жение очень резкого изменения силы тяжести вблизи южного бе-
рега Крыма, где аномалии изменяются на 200 мГал на расстоя-
нии 20 — 30 км от берега. В 1936 г. морские гравиметрические рабо-
ты были проведены В.В.Федынским (1908—1978) в Азербайджа-
не на акватории Каспийского моря.
В начале XX в. французский физик К. Шлюмберже и шведский
физик О.Трюстедт предложили применять для геолого-разведоч-
ных целей искусственные электрические сигналы постоянного
тока, а в 1919 г. шведский физик Г. Лундберг — сигналы перемен-
ного тока. К 1920-м гг. были разработаны методы изолиний, индук-
ции, сопротивлений, интенсивностей. Наиболее надежным оказался
метод сопротивлений.
В 1921 г. французская фирма Шлюмберже начала исследова-
ния погребенных структур в Нормандии, в 1923 г. — в Румынии,
в 1925 г. — в Калифорнии, в 1930 г. — в России (район г. Грозно-
го).
Начало XX в. — время становления промысловой геофизики.
К- Шлюмберже в 1912 г. на нефтяных промыслах Эльзаса опробовал
электрические методы исследования скважин, а уже в 1930-х гг. на
Нефтяных месторождениях Грозного он с успехом внедрял метод
электрического каротажа, по образцу которого затем появились
Другие методы каротажа (гамма-каротаж, нейтронный и др.).
147
Огромное влияние на развитие геофизики в целях изучения
строения Земли оказала реализация в 1932— 1933 гг. международ-
ной программы второго Полярного года, а в 1957— 1958 гг. — пер-
вого Международного геофизического года, успех реализации
программы которого был во многом предопределен активной де-
ятельностью вице-президента Международного геодезического и
геофизического союза (МГГС) В. В.Белоусова.
6.3. Успехи наук, изучающих вещественный
состав Земли
Подлинная революция произошла в начале XX в. в минера-
логии в связи с открытием рентгеновских лучей (1895) и яв-
ления их дифракции в кристаллах (1912), предсказанного ранее
М. фон Лауэ. Последнее открытие явилось основой для разработ ки
У. Г. и У. Л. Брэггами метода рентгеноструктурного анализа, впер-
вые позволившего «непосредственно увидеть» внутреннюю струк-
туру кристаллов, расположение атомов в кристаллической решет-
ке и измерять расстояния между ними. Это было огромным дости-
жением, ибо ранее хотя и высказывались соображения о связи
внешней формы минералов с их внутренний строением и о груп-
пировке в них атомов различных элементов в зависимости от их
валентности, предлагаемые «структурные формулы» были неодноз-
начны и гипотетичны. Теперь структура минералов перестала быть
предметом догадок, и в минералогии начался поистине героиче-
ский период раскрытия этой структуры, период кристаллохимии
минералов, или «структурной минералогии», как его определил
российский лидер нового направления Н. В. Белов (1891—1982).
Особое внимание было обращено на структуру таких сложных ми-
нералов, как силикаты. Строение важнейших из них удалось рас-
шифровать всего за пять лет (1925— 1930). В. И. Вернадский уже в
1928 г. оценил первые результаты применения рентгеноструктур-
ного анализа в минералогии как одно из величайших открытий
точных наук, которое открывает перед минералогией новый путь
и непредвиденные огромные перспективы.
Применение рентгеноструктурного анализа подтвердило реаль-
ность существования теоретически выведенных ранее Е. С. Федо-
ровым и А.М. Шёнфлисом 230 пространственных групп симметрии.
Это позволило норвежскому геохимику Викт. М. Гольдшмидту (1937)
сформулировать основной закон кристаллохимии, устанавливающий
связь кристаллической структуры вещества с числом, величиной и
поляризационными свойствами его структурных единиц, каковы-
ми являются атомы, ионы или группы атомов.
Данные рентгеноструктурного анализа привели к коренному
пересмотру принятых ранее на смешанной химико-кристаллогра-
148
фической основе классификаций минералов. Теперь во главу угла
были поставлены общие аспекты их внутренней структуры, в со-
ставе которой стали различать несколько типов.
Благодаря рентгеноструктурному и термическому анализам, а
затем применению электронного микроскопа, к 1950-м гг. удалось
расшифровать строение наиболее трудно поддававшихся изуче-
нию и вместе с тем чрезвычайно широко распространенных в
природе глинистых минералов. Была предложена их рациональная
классификация (американский ученый Р. Гримм, 1953).
К первой половине XX в. относится и зарождение новой науки —
геохимии, которой наряду с геофизикой и собственно геологией
было суждено занять одно из основных мест среди наук о твердой
Земле. Предпосылками возникновения геохимии были, конечно,
открытие Д. И. Менделеевым периодического закона распределе-
ния химических элементов (1869), появление модели строения
атома Бора — Резерфорда (1908), введение в практику геохими-
ческих исследований спектрального анализа, предложенного еше
в 1859 г. Г. Кирхгофом и Р. В. Бунзеном.
Данные о химическом составе горных пород и минералов на-
чали накапливаться уже со второй четверти XIX в., а термин «гео-
химия» был предложен еще в 1838 г. швейцарским химиком
X. Ф. Шёнбейном. Это четвертый случай в истории наших наук,
когда предложение нового термина намного опередило создание
самой научной дисциплины. Три других случая касаются терми-
нов «гидрогеология» (термин предложен Ж. Б. Ламарком в 1802 г.),
«геоморфология» и «геотектоника» (К. Ф. Науман, 1860).
Первый камень в фундамент будущей геохимии был заложен
американским химиком и минералогом
Ф. Кларком, опубликовавшим в 1908 г.
сводку по химическому составу земной
коры «Data of geochemistry», в которой
он вычислил среднее содержание в коре
различных элементов, получив цифры,
в дальнейшем названные в его честь клар-
ками элементов. Однако, по мнению
В- И. Вернадского (1927), Кларк не опре-
делял конкретно задачу геохимии как
задачу изучения истории атомов плане-
ты; это течение геохимии возникло позже
и независимо от него. Именно В. И. Вер-
надский четко сформулировал предмет
геохимии и положил начало его разра-
ботке, поэтому он по справедливости и
Читается подлинным основоположни-
ком геохимии. Первые геохимические
Работы В.И. Вернадского были опубли-
Владимир Иванович
Вернадский
(1863-1945)
149
Александр Евгеньевич
Ферсман
(1883-1945)
кованы в 1908—1910 гг., а его основной
труд «Очерки геохимии» издан на рус-
ском языке в 1934 г. на базе лекций, про-
читанных в Сорбонне. Но первые лек-
ции по геохимии были прочитаны в
Москве еще в 1912 г. учеником и спод-
вижником Вернадского А. Е. Ферсманом
(1883—1945), которого также справед-
ливо считают одним из основоположни-
ков этой науки; ему принадлежит капи-
тальный четырехтомный труд «Геохи-
мия» (1932—1939).
К именам Кларка, Вернадского, Фер-
смана как основателей геохимии следует
добавить еще имя норвежского ученого
Викт. М. Гольдшмидта, также известно-
го минералога. Гольдшмидт и Ферсман
развивали в геохимии в 1920— 1930-е гг.
кристаллохимическое направление. Гольд-
шмидт, как уже отмечалось выше, придавал определяющее зна-
чение при вхождении химических элементов в кристаллическую
решетку размеру их ионов и атомов. Ферсман, со своей стороны,
выдвинул идею о том, что последовательность кристаллизации
минералов в природе определяется энергией их кристаллической
решетки, которая зависит от радиусов ионов, валентности, поля-
ризационных и некоторых других свойств атомов. Впоследствии,
правда, выяснилось, что эти зависимости были им заметно пре-
увеличены. Ферсман положил начало и важному практическому
направлению — региональной геохимии. Предметом его особого
интереса и внимания был уникальный Хибинский рудный узел
на Кольском полуострове, большое промышленное значение ко-
торого он доказал впервые.
В особое направление выделилась в 1920— 1930-е гг., но полу-
чила широкое развитие позднее геохимия процессов гипергенеза в
связи с образованием кор выветривания и формированием оса-
дочных полезных ископаемых.
Важные успехи на этом практически весьма значимом направ-
лении были достигнуты в России Б. Б. Полыновым (1877— 1952),
И. И. Гинзбуром (1882—1965), А. В. Казаковым (1888—1950),
Г.И.Бушинским (1903—1980), Н. М.Страховым (1900—1978) И
другими учеными, а также в США — У. Крумбейном, Р. М. Гар*
релсом.
Развивалась также гидрогеохимия — геохимия природных, в осО'
бенности подземных, вод. Начало ее положил В. И. Вернадский !’
своем капитальном трехтомном труде «История природных воД»
(1933—1936). Позднее это направление разделилось на нескольК0
150
самостоятельных — геохимия пластовых вод нефтяных месторож-
дений, геохимия минеральных вод и др.
Среди геохимических проблем, особо привлекавших внимание
Вернадского, была проблема геохимической и вообще геологи-
ческой роли живого вещества, т.е. биогеохимия. Ей он посвятил
труд «Биосфера» (1926), а его ближайшим последователем в этом
направлении был А.П.Виноградов (1895—1975), собравший и
обобщивший огромный материал по химическому составу мор-
ских организмов. В дальнейшем круг интересов А. П. Виноградова
сильно расширился, включив геохимию океана, космохимию,
дифференциацию глубинного вещества Земли, но это уже отно-
сится скорее к следующему этапу развития геологических наук.
В 1967 г. А. П. Виноградов стал первым вице-президентом Акаде-
мии наук СССР по наукам о Земле; он же создал кафедру геохи-
мии в Московском государственном университете.
Потребности индустриализации страны стимулировали разра-
ботку в СССР геохимических методов поисков полезных ископае-
мых. Заслуга в этом принадлежит прежде всего Н.И.Сафронову
(1904—1982) и А. П.Соловову (1908—1993).
Итак, благодаря энергичной деятельности своих выдающихся
основоположников и своему выгодному «пограничному» положе-
нию геохимия очень быстро вошла в пору расцвета и заняла важ-
ное место среди наук о Земле.
Другая, значительно более старая наука о веществе твердой
Земли — петрография — развивалась в рассматриваемый период
не столь быстрыми темпами, как минералогия и геохимия. Глав-
ным событием начала века в этой области можно считать обособ-
ление в отдельную ее ветвь учения о метаморфизме горных по-
род, у истоков которого стояли американский ученый Ч.Р. Ван-
Хайз и русско-литовский ученый и революционер — узник Шлис-
сельбургской крепости И.Д.Лукашевич, указавшие на место ме-
таморфизма среди процессов эволюции земной коры. Далее по-
следовало разграничение типов метаморфизма и разработка схем
его глубинной зональности с выделением минеральных фаций (фин-
ский геолог П.Эскола, 1920), введением понятия об изоградах
(Французский геолог А. Мишель-Леви. 1906) и других основ это-
го учения. Новые идеи о большом значении процессов метасома-
тизма и роли в нем флюидов были высказаны в 1940—1960 гг.
Д- С. Коржи неким (1899—1985). Они нашли широкий отклик и по-
лучили дальнейшее развитие в работах В. А. Жарикова (1926—2006)
11 Других его учеников последующего периода.
Интенсивно стало развиваться физико-химическое направле-
ние в петрографии. Основы его заложены классическими трудами
американского физика Дж. У. Гиббса (1839 — 1903), разработавшего
а 1873 г. энтропийные диаграммы — теоретический фундамент экс-
еРиментальной термодинамики. Он же разработал теорию рав-
151
новесного состояния гетерогенных веществ и приложил ее к ре-
шению общих вопросов термодинамического равновесия. Затем
были проведены перспективные экспериментальные и теорети-
ческие исследования И. Фогта (1858—1932), Викт.М. Гольдшмидта,
Е.С.Федорова, Н.С. Курнакова, Н.Л. Боуэна, П.Ниггли, А. Н.За-
варицкого (1884— 1952), В.Н.Лодочникова (1887—1943),
Д. С. Коржинского и др. Работы швейцарского геохимика П.Ниг-
гли о роли флюидного давления в природных магматических си-
стемах позволили выявить влияние флюидов (трансмагматических
растворов, по Д. С. Коржинскому) на магму и выяснить вопросы
ее кристаллизации.
В 1952— 1957 гг. российский петролог Д. С. Коржинский разра-
ботал вопросы термодинамики метаморфических систем и пока-
зал, что условия равновесия минералов при метаморфизме зави-
сят от температуры, давления и химических потенциалов летучих.
Он разработал теорию метасоматической зональности (метасома-
тизм при постоянном объеме вещества) и ввел особые термоди-
намические показатели, которые определяют достижение равно-
весия в метасоматических системах.
В петрографии магматических пород на рассматриваемом этапе
оживленно обсуждались вопросы их классификации в тесном пе-
реплетении с проблемой происхождения — из одной, базальто-
вой (канадский петрограф Н.Л.Боуэн (1887—1^56) и россий-
ский петрограф А. Н.Заварицкий) или перидотитовой (шотланд-
ский ученый А. Холмс, американский — Г.Вашингтон), двух —
основной и кислой (Ф. Ю.Левинсон-Лессинг в России, Р.Дэли в
США и др.), трех и даже более магм, а также сопряженной про-
блемой механизма их дифференциации.
Наиболее актуален был вопрос о про-
исхождении гранитов, поскольку ряд
видных специалистов, начиная с фин-
ского геолога Я. Седерхольма (1931) и
особенно после работ французов М. Ру-
бо и Р. Перрена (1937), стали высказы-
ваться в пользу образования гранитов
за счет осадочных пород без переплав-
ления последних, а под воздействием
диффузии ионов и флюидов. Эта кон-
цепция получила название «трансфор-
мизма» и нашла некоторую поддержку
и в России (Н.Г.Судовиков (1903"
1966) и др.), но встретила решитель-
ные возражения со стороны ведуШй*
петрографов страны (А.Н.Заварицкий,
Ф. Ю. Левинсон-Лессинг, А. А. Полка-
нов (1888—1963) и др.).
Дмитрий Сергеевич
Коржинский
(1899-1985)
152
В настоящее время все эти споры имеют лишь сугубо истори-
ческий интерес, ибо они были порождены недостатком знаний о
составе земной коры и верхней мантии, особенно ложа океанов,
о физико-химических процессах магмообразования и дифферен-
циации магмы, о поведении пород в эксперименте при высоких
температурах и давлениях в присутствии флюидов. Все эти данные
появились позднее, уже во второй половине века, и сняли многие
противоречия во взглядах петрографов-магматистов.
Изучение осадочных пород в первой четверти XX в. еще не но-
сило систематического характера. Положение начало меняться в
1930-е гг., когда петрография осадочных пород стала оформлять-
ся в самостоятельную дисциплину. К концу периода она оконча-
тельно отделилась от петрографии магматической и метаморфи-
ческой, и превратилась в особую науку — литологию, когда в
США появился капитальный трактат У.Х.Твенхофела «Учение об
образовании осадков» (1925, 1932), изданный и в русском пере-
воде (1936). Начавшееся с этого времени быстрое развитие лито-
логии и седиментологии, несомненно, стимулировалось практи-
ческими запросами нефтегазовой и угольной геологии и геологии
других осадочных полезных ископаемых.
Литология быстро превращалась из чисто описательной науки
в учение о происхождении осадочных пород. Важным шагом на
этом пути было появление в 1940 г. «Петрографии осадочных по-
род» Л. В. Пустовалова (1902—1970). Стержневой идеей этого тру-
да было представление о том, что разнообразие осадочных пород
и особенности их пространственно-временного распределения
обусловливаются двумя факторами: поверхностной механической
и химической дифференциацией вещества и периодичностью
тектонических процессов, вызывающих оживление или затухание
сноса исходного материала осадков. Эта теоретическая концепция
Л.В.Пустовалова подверглась критике со стороны Н.М.Страхо-
ва, расценившего ее как умозрительную и даже «натурфилософ-
скую». Сам Страхов, вслед за своим учителем А.Д. Архангель-
ским, развивал в своих работах сравнительно-литологический, т.е.
актуалистический, подход (исследование современных осадков
Черного моря и др.) и в 1960—1962 гг. опубликовал капитальный
ТРУД по теории литогенеза, в котором, в отличие от Пустовалова,
На первое место среди факторов, контролирующих осадкообразо-
Вание, поставил климатическую обстановку, признавая одновре-
менно некоторую роль тектонического режима. Соответственно им
бЫло выделено четыре главных типа литогенеза: ледовый, гумид-
Ный, аридный и вулканический, причем лишь последний счита-
ется тектонически обусловленным.
Кроме Л.В.Пустовалова и Н.М.Страхова с крупными обоб-
щениями в области литологии выступили в эти годы в России
Ь-Рухин (1902—1970) и Г. И. Теодорович (1907—1970). Распре-
153
деление химических элементов в осадочных породах разн
раста начал изучать А.Б. Ронов (1913—1996). В СШАбы°Г°В°3'
труд У.Крумбейна (1902—1979) и Ф.Петтиджона. Л ИзДан
В 1940-е гг. в России на стыке литологии, тектоники и v
об осадочных полезных ископаемых зародилось и стадо 6iСВИя
развиваться новое направление — учение о геологических ж’,СТр°
циях, прежде всего осадочных. Обозначилось два подхода ^°Рл,а'
лению и классификации формаций — одно более палеогеогпчгк6'
ческое (Н. М. Страхов, Л.Б.Рухин), другое более тектоничес '
(Н.С.Шатский; Н.П. Херасков (1906—1965); Н Б ВассорК°е
(1902-1981); В.Е.Хаин). ВИч
При первом подходе формации рассматривались как показате
ли палеогеографической, при втором — тектонической обстанов"
ки, причем в работах Шатского и Хераскова преобладал эмпири
ческий подход, а в работах Вассоевича, Хайна, а также В. В. Бело-
усова существенным было дедуктивное начало.
6.4. Развитие палеогеографии, стратиграфии
и учения о полезных ископаемых
Палеогеография также относится к чисуту наук геологического
цикла, приобретших самостоятельность в первой половине XX в.
Но само название было предложено еще в 1868 г. российским гео-
логом Н.А. Головкинским.
Первые палеогеографические (и одновременно палеотектониче-
ские) карты появились уже в конце XIX в. и на рубеже XX в. в
работах А. П. Карпинского по европейской части России, Н.И.Ан-
друсова (1861 —1924) — для неогена Понто-Каспийской области,
А. П. Павлова — для раннего мела Поволжья. Палеогеографиче-
ские построения глобального масштаба были предприняты впер-
вые французским геологом Э.Огом в его учебнике «Геология" ।
(1907— 1911), а И. Д. Лукашевичем в «Неорганической жизни Зем
ли» (1911). В 1910 г. американский геолог Ч. Шухерт начал труДИТ’
ся над палеогеографическими картами Северной Америки, ПР^
должая их непрерывно совершенствовать до своей кончины в
В 1952—1953 гг. усилиями коллектива ученых был создан
литолого-палеогеографических карт Русской платформы», с
торым последовало издание «Атласа литолого-палеогеогр (.
ских карт Русской платформы и ее геосинклинального ° 1
ния» в 1961 — 1962 гг. и, наконец, четырехтомного bhi1
лого-палеогеографических карт СССР» в 1967— 1968 г^.г_20^"
ми руководителями этих работ были В.Д.Наливкин (19^ . |-|.Вп
А. Б. Ронов и В. Е. Хайн, а главным редактором атласов
ноградов. Э-ДаЬ1
Первый курс лекций по палеогеографии был прочит |<}15г
в 1912 г. в Мюнхенском университете, а изданы они был
154
«Основы и методы палеогеографии». Несколько позднее
„ книге « кИ^ ученый Т.Арльдт выпустил двухтомное «Руко-
друг°й н палеогеографии» (1919, 1922). В России подобное руко-
ito;icTB° ^ыЛО создано Л. Б. Рухиным — «Основы общей палеогеог-
(1959). В эт°и книге, а также в «Исторической геологии»
рафии» ова (1937) мы находим серии палеогеографических карт
Н-^- ярением климатической зональности. Наглядно показан-
с -Р смещение климатических зон по сравнению с совре-
н°е Трактовалось тогда как результат смещения оси враще-
MCHfЗемли, а не изменения положения континентов по отноше-
НИИ к последней. В 1920— 1930-е гт. появились и специальные ру-
нИК1пСТра по палеоклиматологии. Первым из них была книга
В°П Кёппена (1864—1940) и А. Вегенера 1924 г. (Кёппен был те-
стем Вегенера и находился в родстве с известными российскими
геочогами М. М. Москвиным, Б.М.Келлером и Р.Ф. Геккером).
( гратиграфия в первой половине XX в. оставалась еще почти
исключительно биостратиграфией. Однако с открытием радиоак-
тинности возникла, наконец, перспектива определения абсолют-
ного возраста горных пород, причем не только осадочных. Это
стало очевидным Э.Резерфорду (1871 — 1837) в 1904 г., а уже в
1905— 1907 гг. американский физик Б.Болтвуд (1870— 1927) пред-
ложил уран-свинцовый метод датирования пород. В 1908—1910 гг.
британец Дж. У. Стретт (1842— 1919) обосновал и попытался прак-
тически применить другой метод — гелиевый. Но решающие шаги
в ра житии радиогеохронометрии были сделаны шотландцем А.Холм-
сом, начиная с 1911 — 1913 гг., и американцем Дж.Баррелом
(1X69—1919) в 1917 г. Опубликованная Холмсом в 1913 г. и уточ-
ненная в 1917 г. Баррелом геохронологическая шкала фанерозоя в
определении возраста границ геологических периодов фанерозоя
нои4 л'"гельности Ужс малосущественно отличается от современ-
ле'i ‘ •^Рстаточно отметить, что возраст начала кембрия был опре-
аррелом в 1917 г. в 550—700 млн лет, а Холмсом в 1933 г. в
са по " ЛеТ’ В коное 1940-х гг. появляются пионерные работы Холм-
И11дии°ПРеДеЛению возРаста докембрийских пород Африки и
^РУменг*6 ^иостРатигРаФический метод оставался главным ин-
fio ‘''пжнострасчленения и корреляции геологических разрезов. Его
Г,,,|У исслед11 сУЩвсгвенно расширяются за счет вовлечения в ор-
С||(’Р и пыль°Ваний мелких фораминифер, радиолярий, диатомей,
k”"<iтоп юн ВЫС1ПИХ растений (позже, в следующем периоде, —
п>цЬ1х Наннопланктона). Оформляются в качестве само-
р’ 111,11 ие стИмДИС11ИПЛИН микРопалеонтология и палинология. Их
*’ !,’lt(’H и Жировалось практическими потребностями нефте-
Ч н “баасти ОЙ геологии-
"С|,"од . главным достижением за
° открытие российскими геологами крупных под-
155
разделений верхнего докембрия: в 1945 г. Н.С.Шатский в
рифейскую группу, а в 1950 г. Б. С. Соколов - вендскую
Важное значение имело открытие в вендских отложениях
лии (а затем и других материков) богатой фауны бесск? С',ра'
беспозвоночных, получивших название эдиакарской по мЛетнЬ|х
обнаружения. Она была впервые описана М.А. Голсекером СТУ ее
рантом из Австрии, долгое время прожившим в России. ’ ЭМИг'
Новые возможности изучения вещественного состава вь
на более высокий уровень исследования, связанные с геолог 1
полезных ископаемых. В XX столетии понятие «полезные иск "
емые» претерпело существенное изменение. Уран, нефть и л"а'
гие, ранее не использовавшиеся минеральные ресурсы ста
объектами поисков, повысилась потребность в традиционных им
дах полезных ископаемых. Геология стала стратегической наукой
Быстрый рост промышленного производства, появление новых
отраслей промышленности и в связи с этим нарастание добычи
минерального сырья определили заметный подъем и самих наук
изучающих геологию полезных ископаемых.
В большой мере это относится к геологии нефти и газа, рост
добычи которых был особенно стремителен (газ стал добываться
для промышленных целей лишь в XX в,). Это стало возможным
благодаря неуклонному расширению географии нефтегазодобы-
вающих стран и регионов и открытию новых типов залежей уые
водородов. Уже к началу XX в. было установлено региональное
(зональное) распространение нефтяных месторождений, которые
никогда не встречаются в одиночку. Было выяснено также, что
залежи нефти обычно подчинены определенным структурным
формам залегания пластов и приурочены прежде всего к сводам
антиклинальных складок.
Существовало мнение, что зоны распространения нефтяных
месторождений обычно окаймляют молодые горные сооружения
в области их погружения; в нашей стране до 1940-х гг. это ы-
нефтедобывающие районы Кавказа и Средней Азии. Однако,
чиная с 1920-х гг., стала выясняться ограниченность этих
ставлений. Были выявлены литологические и стратиграфий
залежи нефти, подчиненные изменениям литологического
ва и зонам выклинивания пористых пластов-коллекторов^
верхностям углового несогласия. Выяснилось также, ,|Т°н0 и3це-
торами нефти могут быть не только пески и песчаниКИ’ oBii!>•
стняки и глинистые породы, если они обладают тРеШ
стью или кавернозностью (карбонаты). Началось 1
газоносных платформенных территорий, на которых
ные проявления нефти и газа очень редки или даже °УХинЫ
Если на первых этапах бурились мелкие одиночные ск
к 1950-м гг. во многих странах, но в первую очередькована ПР"
инициативе В. М.Сенюкова (1907—1975) была реали
156
бокого бурения сети опорных параметрических сква-
грамма ГЛУ
>||Н и были открыты крупнейшие нефтегазоносные провин-
13 Росси области и затем Западной Сибири — «вто-
дин ВоЛГ°етье Баку», которые затмили славу нефтегазоносных
рое” и ];авказа. В этом особенно велика была заслуга И. М. Губ-
Ра1|0И?х71 —1939). За рубежом крупнейшим нефтегазоносным рай-
Ki",;l ( па оказался район Персидского залива и его платформен-
сть Крупные месторождения были открыты на Африканс-
ч;|>| ча агформе, в Алжирской Сахаре. Началось освоение шель-
частности на Каспийском море, в Мексиканском заливе.
Ф<>В 1940-1950-е гг. И. О. Брод, В. В. Вебер (1899-1987), В.Е.Ха-
в СССР, Л. Г.Уикс в США пришли к выводу, что нефтяные
И"с1Орождения концентрируются в пределах областей глубокого
погружения и накопления мощных осадочных толщ — осадочных
бассейнов. С этого началось развитие учения о нефтегазоносных
осадочных бассейнах, оказавшегося весьма плодотворным. Клас-
сификация таких бассейнов стала строиться на тектонической
основе, в тот период — на геосинклинально-орогенно-платфор-
меипой.
Большой интерес продолжала вызывать проблема происхожде-
ния нефти. Долгое время конкурировали две гипотезы — биоген-
ною (органического) и абиогенного (неорганического) проис-
хождения. Однако позиции первой неуклонно укреплялись, тогда
как второй — ослабевали. Первоначально сторонники биогенного
происхождения спорили о том, за счет какого именно источника
opiainriecKoro вещества образовывалась нефть — растительного
или животного. Но уже в 1906 г. Г. П. Михайловский на материале
i верного Кавказа пришел к убедительному выводу об участии в
(,м процессе обоих типов рассеянной органики. Данный вывод
а к-' Н° |||1сржлен в 1927 г. А.Д.Архангельским на том же матери-
ков в•',КЖС На чеРном°Рских исследованиях современных осад-
ирсме 1ЖНЫМ со®Ь1Тием явилось обнаружение углеводородов в со-
°гЧ>а и>ц1Ь1Х осадках (Смит, 1954). Отсюда следовало заключение об
"о 1осмахНИИ неФ™ Уже в процессе диагенеза осадков, причем в
СК||\ (Беб - 1МцГ° Различного типа — от пресноводных до океан-
•аио, ‘ио'гУ’ , ). Однако в 1967 г. Н. Б. Вассоевичем было дока-
"Ри "(>|pvlaBHaa ^)аза нефтеобразования наступает много позже,
’ Км 11 "о а )ГНИИ Осадков на значительную глубину, не менее
""''"’а строй ™ЖеНИИ ИМИ темпеРатУРы порядка 100°. Была разра-
|".,|1;",||я в ос-34 СХема вертикальной зональности нефтегазообра-
г!11"||с||,|х __ адочных бассейнах, увязанная с преобразованием
11 ватагенН°ВНЬ1Х НеФтематеРИНских пород в процессе диа-
Н(^!СМ 3,;’Че разв^33 ЭТ° ПР°ИЗОШЛО Уже в 1960-е гг., на следу-
" ^1,сние со ИТИЯ геологических наук. Тем временем углублен-
Тава нефтей на молекулярном, а затем и изотоп-
157
ном уровне принесло новые убедительные доказательства их био-
генного происхождения.
Большая дискуссия имела место по вопросу о миграции угле-
водородов. Российский геолог К. П. Калицкий (1875—1941) отри-
цал возможности миграции углеводородов и настаивал на авто-
хтонном образовании залежей нефти. Большинство же исследова-
телей придерживалось концепции вертикальной, а затем и гори-
зонтальной ее миграции.
В геологии угольных месторождений следует отметить прежде
всего появление уже в начале века в Германии капитального тру-
да Г. Потонье «Происхождение каменного угля и других каусто-
биолитов» с выделением различных типов углей в зависимости от
характера исходного растительного вещества и с детальным рас-
смотрением биохимических процессов его углефикации. Дальней-
шие успехи в классификации углей в зависимости не только от их
происхождения, но и от степени преобразования связаны с нача-
лом углепетрографических исследований, пионерами которых были
М.Стопе в Англии (1919) и М.Д.Залесский (1877—1946), а за-
тем Ю. А. Жемчужников (1885— 1957) в России. Определенная по-
лемика возникла в связи с вопросом о причинах метаморфизма
углей: динамометаморфизм, как считали американец И.Уайт
(1915) и его российские и западноевропейские единомышленни-
ки, или метаморфизм погружения, как обосновал на материале
Донецкого бассейна Е. О. Погребицкий (1939). Очевидно, в угле-
носных бассейнах проявляются различные типы метаморфизма,
но главную роль играет региональный тип.
Еще в 1913 г. на международной выставке в Турине российский
геолог Л.И.Лутугин был удостоен Большой золотой медали за
серию детальных геологических карт Большого Донбасса, что вы-
лилось в дальнейшем в районирование угольных месторождений
на тектонической основе. В 1930-е гг. внимание российских геоло-
гов-угольщиков стали привлекать закономерности распределения
месторождений углей по площади и возрасту. Были выделены уг-
леносные бассейны, пояса и узлы угленакопления (П.И.Степа-
нов (1880—1947)). Стала разрабатываться, преимущественно на
тектонической основе, классификация угленосных бассейнов и
формаций (Г. А. Иванов (1896— 1979), Ю. А.Жемчужников (1885—
1957), Г. Ф. Крашенинников (1909—1992)).
Геология рудных месторождений подошла к рубежу веков кай
уже достаточно сформировавшаяся отрасль знаний, о чем свиДе'
тельствует выход в свет капитальных руководств как в Западной
Европе, так и в России (К. И. Богданович). В 1920-е гг. А. Е.ФерС'
ман и В.Гольдшмидт выдвинули тезис о сульфидной (рудоносной)
сфере Земли. Но вопросы о путях и способах переноса рудного
вещества продолжали оставаться в эпицентре геологических дйс'
куссий.
158
^(. Теория образования рудных месторождений гидротермального
происхождения была разработана американскими геологами В. Лин-
дгреном и В. Г. Эммонсом, причем в качестве ее исходного пунк-
^та в отличие от взглядов сторонников гидротермальной теории
И конца XIX — начала XX в. источником рудного вещества счита-
Ж^дись не глубинные оболочки Земли, а магматические породы,
^обнажающиеся в рудных районах. Эмпирические закономерности
4®распрсделения рудных месторождений вокруг интрузивных мас-
^ИсивоЪ, прежде всего батолитов, и теоретические построения о
!»Жи(1х1)Спенциации рудных растворов в связи с понижением тем-
1Мпепатуры и давления по мерс уменьшения глубины привели к
«концепции зонального распределения металлов (в зависимости
[MLyr глубины и температуры), которую в 1924— 1936 гг. развивали
яЖдж. Э. Спёрр и В. Г. Эммонс.
Позже с альтернативными представлениями о пульсационной
^зональности, связанной с прерывистым поступлением гидротер-
мальных растворов, выступил российский геолог С. С. Смирнов
(1895—1947), но фактически речь могла идти лишь об усложне-
♦ нии первичной зональности, о многофазном батолито- и рудооб-
разовании.
В 1933 г. швейцарский геолог П. Ниггли в генетической класси-
фикации магматических рудных месторождений определяющую
К роль отвел гидротермальным растворам магматического проис-
хождения.
Среди отечественных геологов также существовали различные
точки зрения на процессы рудогенеза, которые отражали общее
состояние проблемы в мировой науке. В. А. Обручев был убежден-
ным приверженцем идеи магматогенности гидротермальных об-
разований. В. И. Вернадский, касаясь геохимии урана, указывал
на генетическую связь урана с магматическими образованиями.
Д-С. Коржинский процессы рудообразования связывал с «транс-
магматическими» и послемагматическими растворами, которые
изменяют кислотность магматических расплавов и определяют
зональность постмагматических изменений пород и оруденения.
В нижних частях потока преобладает выщелачивание, в верхних —
отложение рудных компонентов.
В дальнейшем в работах Д. Спёрра и некоторых других амери-
канских металлогенистов произошел возврат к представлениям о
ПоДкоровом происхождении рудного вещества, к идее об особой
РУДной магме, а в качестве каналов, по которым рудное вещество
оступает в верхние горизонты коры, принимались крупные раз-
Мы. Такое представление о роли разломов созвучно высказыва-
ниям советских геологов 1940— 1950-х и последующих годов в связи
£1^)5^лением У нас учения о глубинных разломах (В. И. Смирнов,
заи Радкевич и др.). В России стали развиваться представления о
Мствовании гранитами металлов из осадочных пород, в част-
159
ности, при их предполагаемой гранитизации. Такая же роль при-
писывается некоторыми учеными (американский геолог Р. Сал-
ливан) и вулканическим образованиям. Немецкий исследователь
Г.Шнейдерхён (1887— 1962) высказал идею о регенерированных
месторождениях, образовавшихся за счет переотложения метал-
лов. Он считал все месторождения альпийской эпохи регенериро-
ванными герцинскими. Эти взгляды подверглись серьезной кри-
тике.
По мере накопления сведений о рудных месторождениях ста-
новилось все более очевидным, что генетические типы этих мес-
торождений не ограничиваются гидротермальными в понимании
В.Линдгрена, и это нашло отражение в классификации место-
рождений. Их, в частности, пополнило выделение класса пневма-
толитовых месторождений (П.Ниггли, А.Е.Ферсман). Важную
роль в понимании генезиса скарновых месторождений сыграли
работы Д. С. Коржинского по метасоматозу (1945, 1953), а место-
рождений колчеданного типа — В. И. Смирнова и Г. А.Твалчрелидзе
(1881 — 1957), доказывавших их вулканогенно-осадочное проис-
хождение, что подтвердилось в дальнейшем. В 1930-е гг. началось
выделение рудных формаций.
В 1940-е гг. все более активный характер приобретает обсужде-
ние общих вопросов металлогении, а классификации месторож-
дений увязываются с господствующими тектоническими воззре-
ниями (П. Ниггли и Г. Шнейдерхён). Общей в их построениях была
идея о закономерной смене типов рудных месторождений в зави-
симости от смены стадий развития геосинклиналей. Эта же идея,
но в несколько ином преломлении, легла в основу классифика-
ции Ю. А. Билибина (1901 — 1952), завоевавшей широкую попу-
лярность в СССР. Во всех этих классификациях различались мес-
торождения, образованные на ранних, средних и поздних стадиях
развития геосинклиналей.
Наряду с такими общими построениями получает развитие
региональная металлогения. Прежде всего С. С. Смирнов обратил
внимание на различия Тихоокеанского и Средиземноморского
подвижных поясов, на поперечную зональность (внешняя и внут-
ренняя зоны) самого Тихоокеанского пояса. Поперечная и про-
дольная зональность таких поясов дала повод Е. А. Радкевич (1908—
1994) выделить металлогенические зоны фемического и сиаличе-
ского типов.
К 1960-м гг. многие спорные вопросы рудогенсза нашли свое
решение. Магматогенная модель рудообразован ия утратила свое
главенствующее положение, хотя часть месторождений имеют
безусловную связь с гидротермальными растворами магматиче-
ского генезиса. Выделяются гидротермальные месторождения ме-
таморфогенного происхождения; месторождения, связанные с
захороненными пластовыми водами; месторождения, сформир0'
160
ванные при участии метеорных вод, при участии морской воды;
смешанного происхождения.
6.5. Развитие гидрогеологии. Становление
инженерной геологии и мерзлотоведения
М Гидрогеология как самостоятельная научная дисциплина сфор-
▼ мировалась в середине XIX в., но как фундаментальное направле-
ние геологической науки она оформилась после выхода в свет тру-
дов В. И. Вернадского, который высказал идею о единстве при-
родных вод. В области гидрогеологии развитие шло по нескольким
направлениям. Одним из них являлось совершенствование пред-
ставлений о динамике подземных вод, выразившееся в разработке
методики прогнозирования их ресурсов и изменения режима при
гидротехническом строительстве, ирригации и др. Другое направ-
ление — дальнейшая разработка и практическое приложение уче-
1 ния о зональности грунтовых вод, основы которого были заложе-
I ны В. В. Докучаевым в самом конце XIX в. В этих исследованиях,
’ проводившихся в СССР, активную роль играли В. С. Ильин (1883—
1930), О.К.Ланге (1883- 1975), Н.И.Толстихин (1896-1992).
В 1930-е гг. обозначилось еще одно важное направление — пробле-
ма вертикальной гидрохимической и гидродинамической зонально-
сти, ставшая предметом острой дискуссии. В 1930— 1940-е гг. на
i первый план выдвинулось изучение артезианских бассейнов.
| Происхождение подземных вод и их генетическая классифика-
ция оставались и на рассматриваемом этапе по-прежнему дискус-
сионными. Но в то время как на предыдущем этапе почти всецело
господствовала концепция инфильтрационного их происхождения,
в третьем десятилетии XX в. получила признание конденсационная
теория российского ученого А.Ф.Лебедева (1882—1936), впер-
вые выдвинутая им еще в 1913 г. В эти же годы сформировалось
высказанное также в начале века представление о погребенных
। борских водах и водах, освобождающихся при выжимании их из
i осадков под массой вышележащих отложений. Уже в первые годы
1 XX в. Э. Зюсс выступил с предположением о существовании юве-
I сильных вод, преимущественно термальных, выделяющихся из глу-
ооких недр Земли и впервые появляющихся на поверхности. Од-
нако это предположение остается и по сей день недоказанным.
В 1940 г. в Красном море было открыто явление разгрузки гид-
Р°терм, положившее начало развитию морской гидрогеологии.
"54—1955 гг. американский гидрогеолог Г. Робинсон провел пер-
®Ь1е исследования по гидрогеологическому моделированию. В 1956 г.
LJa создана Международная ассоциация гидрогеологов.
д Инженерная геология развивалась в первой половине XX в. по
Ум существенно различным направлениям, заложенным уже в
161
самом ее названии, — в геологическом и геотехническ
спорным лидером второго направления был американс иг
ный К.Терцаги, а в России его развивали Н.Н.Маслов
1986), Н.А. Цытович (1900— 1984), в то время как первое н
ление разрабатывалось в основном в России трудами ф |-ja!!PaB-
ренского (1881 — 1946), автора первого отечественного рук ЭВа'
ства по инженерной геологии (1937), В. А. Приклонского
1959), И.В.Попова (1889—1974), позднее Е.М.Сергеева (191д~~
1998). В 1951 г. И. В. Попов в учебнике «Инженерная геология» 4"
определение инженерной геологии, которое до сегодняшнего
не потеряло своей актуальности. Он рассматривал инженепн^
геологию как отрасль геологии, изучающую динамику верх/*'
горизонтов земной коры в связи с инженерной деятельностью
человека.
В связи с большим объемом гидротехнического строительства
и ирригационных работ в Советском Союзе появилась необходи-
мость в составлении специальных инженерно-геологических карт
обширных территорий и была выработана методика такого карти-
рования.
В 1925—1930 гг. от инженерной геологии отпочковалась новая
наука — мерзлотоведение, или геокриология. Произошло это не
случайно в нашей стране, так как на ее долю приходится полови-
на общей площади распространения вечной мерзлоты в Север-
ном полушарии. Остальная площадь принадлежит Канаде и США
(Аляска). Необходимость постановки научных исследований в этом
направлении вытекала из нужд строительства в зоне вечной мер-
злоты, с каждым годом приобретавшего все больший размах.
Основоположником геокриологии по праву считается М.И.Сум-
гин (1873—1942), идеи которого горячо поддержал В.А.Обручен
В 1927 г. он выпустил книгу «Вечная мерзлота почвы в предела'
СССР», а в 1940 г. пол его руководством был издан первый уче>
ник по новой дисциплине «Общее мерзлотоведение». В Москов
ском университете была открыта кафедра геокриологии и на
подготовка специалистов в этой области. В США и Канаде и ,
дования вечной мерзлоты по-настоящему развернулись ли
послевоенный период. оная1’
Развитие геокриологии шло по двум направлениям: РегИ ф1Г
ное изучение вечномерзлых пород и лабораторное изучен
зико-химических свойств промерзающих и мерзлых пород-
В. А. Кудрявцев (1911 — 1982) издал монографию гЛ-
верхних горизонтов вечномерзлой толщи в пределах с
впервые провел районирование вечной мерзлоты огро
ритории на тектонической основе. тпоитеЛ1
Создание основы для рациональной организации оцаЛ'
ства на вечномерзлых грунтах потребовало постановки Р ^уцеН*1
ных исследований, с одной стороны, и лабораторного
162
мических свойств промерзающих и мерзлых пород, с
фцз1,|<0'2£1?95о_ I960 гг. начались активные исследования механиз-
1р>г0Й’ ° цологических процессов, их энергетики, динамики.
мов геокр первая половина XX в. характеризовалась реализацией
В целом амМ региональных исследований. Причин этому
рбН1ИРНЬ1Х. 111
несколько. £ прОМЫШленности требовало все большего объема
‘ь^нефти, урана, рудных и нерудных полезные ископаемых,
'•lfl)' военИе новых районов ставило вопросы развития энергети-
* юдоснабжения, создания крупных инженерных сооружений;
К" .'новый уровень технических средств: геофизические методы
Детования, опорное бурение, аэрометоды, тонкие методы ис-
ИС-топания вещества, выход в акваторию мирового океана;
1 . политическая обстановка в мире, кардинальная перестройка
мировой экономики, передел мира и борьба за сферы влияния во
многом были вызваны открытиями геологов в изучении природ-
ных ресурсов, что в свою очередь повлекло мощную финансовую
поддержку геологоразведочных работ и тематических исследова-
ний со стороны военно-промышленного комплекса. Роль послед-
него стала определяющей в период Второй мировой войны и пос-
ледовавшей за ней холодной войны.
Активные региональные исследования Альпийско-Гималайского
пояса. Африки, Южной Америки, огромной площади Евразии (в
первую очередь — Советского Союза) во многом прояснили ос-
новные черты геологического строения континентов, большая часть
и । которых ранее практически не была изучена. Вышли в свет круп-
ные оСюбщающие работы (А.Д.Архангельский, А. Ирдли, М.Кэй,
'•‘ Книг, А.Н.Мазарович (1886- 1950), Д.И.Мушкетов (1882-
р щ)’.Д В Наливкин (1889-1982), В.А.Обручев, Н.С.Шатский,
рТ*’уб, Г. Штилле и др.) по геологии отдельных регионов.
Ю1 Ивгиональные исследования — основа научного прогноза в гео-
hojioi i К такомУ выводу интуитивно подошли геологи в первой
"11С XX столетия.
‘м‘»1реш?°ЖеннОГО в данной главе можно видеть: название рас-
|1с,1|ирует Г° периода ~ «критический» — весьма условно. Оно ак-
""" лаки Т°“ ЧТ° В ЭТОТ пеРиод геология на время лишилась еди-
",|р;,-Ч1гмы о°^Щее °^ъяснение всем геологическим процессам
"г’е;1с1авлеНи-11Нако В это же время были посеяны зерна новых
л’е,<е«ия, gjf '21 ~ <Фейф континентов, подкоровые конвективные
('^’"'вые’вехо инная дифференциация вещества Земли. Они дали
(-Кречла ieorbbI наследУЮ1дсм этапе развития геологических наук.
? 1о,|с‘чцОгоВзика’ в основном завершившая разработку модели
y,.L4, |e Место Троения Земли. Геохимия по праву заняла в науках
"eujnoe разви^еТЬе^ сестРы»> рядом с геологией и геофизикой,
итие геофизики и геохимии было непосредственно
163
связано с великими открытиями в физике и химии, как и «второе
рождение» минералогии, этой древнейшей из наук о Земле. Воз-
никли новые науки — литология, палеогеография, геокриология,
а в других науках геологического цикла обозначились новые пер-
спективные направления.
Главными достижениями геологии первой половины XX в. яв-
ляются:
1. Разработка рентгеноструктурного анализа и возможность рас-
шифровки кристаллической структуры минералов, включая наи-
более сложные из них.
2. Успехи сейсмологии и создание модели оболочечного строе-
ния Земли вплоть до внутреннего ядра.
3. Открытие радиоактивности; установление абсолютного воз-
раста Земли и главных рубежей геохронологической шкалы.
4. Распространение биостратиграфического метода на поздний
докембрий, в котором были выделены рифей и венд.
5. Геологическое изучение большей часть площади континен-
тов; создание геологических карт крупных регионов.
6. Открытие глубоководных желобов с интенсивными отрица-
тельными аномалиями силы тяжести и сейсмофокальными зона-
ми, наклоненными под материки и островные дуги.
7. Выявление синхронности проявления интенсивных тектони-
ческих деформаций, магматизма и метаморфизма.
8. Выделение геофизики и геохимии в самостоятельные круп-
ные разделы наук о Земле; пополнение собственно геологических
дисциплин геоморфологией, геотектоникой, литологией, микро-
палеонтологией, металлогенией, инженерной геологией, геокрио-
логией; возрастание роли дисциплин о геологии полезных иско-
паемых.
Наряду с этим к концу рассмотренного периода в знаниях о
строении и развитии Земли еще существовали крупные пробелы:
1. Практически неизученным оставалось ложе океанов.
2. Слабо изученными оставались большие области Арктики,
Антарктики, а также Центральная Азия.
3. Не существовало обоснованного стратиграфического расчле-
нения докембрия как в региональном, так и, тем более, в гло-
бальном масштабе; неясной оставалась ранняя история Земли;
суждения о возрасте метаморфических толш основывались лишь
на степени метаморфизма и интенсивности дислокаций.
4. Не было создано убедительной, физически и геологически
обоснованной геодинамической концепции; противоречивые умо-
зрительные гипотезы, включая построения А. Вегенера, не были
приняты большинством геологов.
Глава 7
Новейший период развития геологических наук
(1960—1990-е гт. — начало XXI в.)
7.1. Научная революция в геологии
второй половины XX в.
Небывалый подъем естествознания в течение второй полови-
ны XX столетия был связан с грандиозными успехами в физике,
химии, термодинамике, биологии, кибернетике, информатике и
других фундаментальных дисциплинах. Он был предопределен так-
же новым уровнем технических возможностей, позволивших рас-
крыть тайны микромира и установить глобальные закономерно-
сти развития материи. Этот процесс не оставил в стороне и геоло-
гию.
По общему мнению, геология в 1960-х гг. пережила новую на-
учную революцию. Она была обусловлена прежде всего началом
широких, многоплановых исследований дна Мирового океана,
освоением космического пространства и исследованиями из кос-
моса Земли и других планет Солнечной системы, проникновени-
ем в геологию новых физических и химических методов исследо-
вания вещества, успехами, достигнутыми в сейсмическом изуче-
нии Земли в целом и ее отдельных оболочек. Создание геоинфор-
мационных систем и общая «цифровая* революция оказали реша-
ющее влияние на методические и методологические подходы к
обработке и анализу получаемой информации. В ходе этой рево-
люции геология впервые приобрела подлинно глобальный харак-
тер, а развитие Земли получило научное объяснение на уровне
Других областей естествознания. Тем самым геология сделала ре-
шающие шаги на пути к превращению из описательной области
знаний к современной, не только фактуально и методически, но
также концептуально и методологически оснащенной науке.
Эта научная революция, началась в области геотектоники, до-
вольно быстро распространившись на все другие области геоло-
гии и вообще наук о твердой Земле. Как можно было видеть из
Предыдущей главы, в середине века в геотектонике не существо-
вало единой направляющей концепции, касающейся причин дви-
жений и деформаций земной коры и эволюции ее структуры, хотя,
в общем, преобладали фиксистские представления, особенно в
нашей стране. В России наиболее разработанной была концепция,
Предложенная В. В. Белоусовым, на западе — во многом сходная
гипотеза голландского ученого Р.В. ван Беммелена (1904—1983),
Построенная им на материале Индонезии, тогда голландской ко-
°нии. Обе эти гипотезы, как указывалось в гл. 6, исходили из
165
признания ведущей роли вертикальных движений земной коры,
считая горизонтальные движения, в том числе вызывающие склад-
ко- и надвигообразование, производными от вертикальных. Этот
последний тип движений считался процессом, обусловленным
продолжающейся дифференциации земных недр, при котором
более легкие продукты этой дифференциации всплывают вверх,
вызывая поднятия.
Некоторой популярностью пользовалась пульсационная гипо-
теза, развивавшаяся в США У. Бухером (1888—1965), а в России
М. А. Усовым и В. А. Обручевым. В то же время идеи мобилизма,
т.е. взгляды А.Вегенера и его последователей, в 1940—1950-е гг.
практически уже почти не имели сторонников, и «дрейф матери-
ков» стал рассматриваться как некий зигзаг в истории геологи-
ческой науки, в сторону от магистрального пути ее развития.
Коренной перелом наступил в 1960-е гг., но ему предшество-
вал этап интенсивного накопления новой информации в течение
предыдущего десятилетия. Эта информация имела в основном гео-
физический характер и касалась двух областей — строения ложа
океанов, которое до этого времени оставалось практически не-
изученным, и внутреннего строения Земли, ее верхних оболочек.
В основе достижений в обеих этих областях лежало применение
новой аппаратуры, в значительной мерб разработанной первона-
чально в военных целях, в период Второй мировой и последовав-
шей за ней «холодной» войны. Так, на вооружение морских гео-
физиков поступили: эхолот, позволявший производить непрерыв-
ный и достаточно точный промер глубин по всему ходу судна;
сейсмическая аппаратура, дающая возможность определить мощ-
ность океанской коры и ее осадочного слоя; приборы для изуче-
ния магнитного поля океанов и теплового потока в их пределах.
Полученные в результате применения этой аппаратуры знания
существенно приблизили уровень изученности океанов к таково-
му континентов, хотя многое еще оставалось сделать в последую-
щие годы.
В области глобальной геофизики принципиальное значение
имело:
• подтверждение существования в верхах мантии слоя повы-
шенной пластичности — астеносферы;
• установление крайне неравномерного, сосредоточенного в
определенных зонах размещения очагов землетрясений, разработка
методики определения характера смешений в этих очагах;
• открытие явления палеомагнетизма, а также инверсий маг-
нитного поля в истории Земли;
• измерение теплового потока в океанах.
Все полученные этими новыми методами данные начали скла-
дываться в общую картину уже в начале 1960-х гг. В течение этого
десятилетия стали стремительно поступать новые факты. При этом
166
новый смысл, согласующийся с рождающейся концепцией, по-
дучили и многие наблюдения, сделанные ранее, а также идеи,
высказанные в предшествующие годы, но не получившие тогда
должного отклика и тем более признания. В итоге уже к концу
1960-х гг. стали достаточно определенно вырисовываться контуры
новой научной теории — тектоники литосферных плит, которой
было суждено стать господствующей парадигмой теоретической
геологии следующих десятилетий.
г
7.2. Становление концепции тектоники
литосферных плит
Первотолчком к появлению теории тектоники плит было,
очевидно, открытие мировой системы срединно-океанских хреб-
тов и осложняющих их строение осевых рифтов, о чем впервые
было громко заявлено в 1957 г. одним из пионеров американской
и мировой геологии океана Б.Хейзеном и опубликовано в совме-
стной с М. Юингом и М.Торп статье в 1958 г. в период Междуна-
родного геофизического года. Существенное значение имело опи-
сание глубоководных желобов на периферии Тихого океана (Р. Ре-
велл, Р. Фишер). Уже эти данные позволили профессору Прин-
стонского университета в США Г.X.Хессу (1906—1969) выдви-
нуть в 1960 г. концепцию расширения океанов за счет их разрастания
от осей срединных хребтов — процесса, вскоре получившего от
развивавшего эту концепцию геофизика Р. С. Дитца (1914— 1995)
название спрединга ложа океанов (sea floor spreading). Естествен-
ным дополнением к спредингу, создающему новую океанскую
кору, являлось ее поглощение в глубоководных желобах, позже
получившее название субдукции*.
Следует отметить, что первоначально новая информация о стро-
ении ложа океанов в срединных хребтах и осложняющих их риф-
тах была истолкована Б.Хейзеном в духе гипотезы расширяющей-
ся Земли, активным пропагандистом которой выступил австра-
лийский геолог С. У. Кэри. В 1956 г. он созвал в г. Хобарте, столице
штата Тасмания, симпозиум, труды которого были опубликова-
ны в 1958 г. С.У. Кэри продолжал отстаивать гипотезу расширяю-
щейся Земли на протяжении всей своей последующей деятельно-
сти. Его книга на эту тему была в 1991 г. переведена и издана в
России, где эта гипотеза нашла своих сторонников.
Гипотеза спрединга еще в большей мере, чем гипотеза расши-
ряющейся Земли, фактически возрождала похороненный было
М°билизм. Но уже с самого начала она принципиально отличалась
Термин заимствован из альпийской геологии. Он был предложен А.Амшту-
1 в начале 1950-х гг.
167
Гарри Хесс
(1906-1969)
коры», в которой
от гипотезы Вегенера, ибо обходилась без
плавания континентов по океанской
коре. Взамен этого предполагалось раз-
движение континентов с новообразова-
нием океанской коры между ними и их
перемещение вместе с последней по
поверхности астеносферы под действи-
ем конвективных течений в мантии. Надо
сказать, что отдельные элементы кон-
цепции Г. Хесса и Р. С. Дитца и даже вся
она в целом, хотя и в более примитив-
ном виде, были предвосхищены в рабо-
тах более ранних исследователей, не по-
лучивших признания вследствие недоста-
точной фактической основы. Первым из
таких ученых был англичанин О. Фишер
(1817—1914), опубликовавший еще в
1881 — 1891 гг. книгу «Физика земной
итиковал контракционную гипотезу и
привлек для объяснения движений земной коры и дрейфа мате-
риков конвективные течения в недрах Земли. Он допускал, одна-
ко, что в истории Земли был лишь один эпизод такого дрейфа,
связанный с отрывом Луны, согласно гипотезе Дж. Дарвина (1845 —
1912). Фишера в свою очередь раскритиковал такой авторитет, как
физик У.Томсон (лорд Кельвин (1824—1927)), и его идеи были
надолго забыты.
В 1931 г. известный шотландский геолог А. Холмс в своей «Фи-
зической геологии» еще ближе подошел к концепции переме-
щения континентов под действием конвективных течений в ман-
тии, хотя сам же оговаривался, что его гипотезе не хватает фак-
тического обоснования. Между тем представление о конвектив-
ных течениях в мантии было обосновано голландским геофизи-
ком Ф.А. Венинг-Мейнесом, открывшим гравитационные анома-
лии, связанные с глубоководными желобами, в ходе его пионер-
ских исследований силы тяжести в океанах с подводных лодок.
А еще раньше в 1907 г. о «подкоровых течениях» заговорил авст-
рийский геолог О.Ампферер; о них же писали немецкие ученые
Р.Швиннер и Э. Краус.
Все это нисколько не умаляет, однако, исторической заслуги
Хесса и Дитца, которые в отличие от своих предшественников
уже смогли опереться на конкретные факты. Более того, почти
немедленно их представления, которые сам же Хесс (вслед за
Холмсом) скромно назвал «опытом геопоэзии», начали получать
убедительные подтверждения. Из них наибольшее значение имело
истолкование замечательных полосовых аномалий магнитного поля
океанов, предложенное английским ученым — аспирантом Кем-
168
бриджского университета Ф. Вайном и его научным руководите-
лем Д- Мэтьюзом. Полигоном, данные по которому были интер-
претированы Вайном и Мэтьюзом, был хребет Карлсберг в Ин-
дийском океане, но еще раньше подобные аномалии были закар-
тированы американцами А. Раффом и Р. Мейсоном в северо-вос-
точной части Тихого океана (данные были опубликованы в 1961 г.)*.
Вайн и Мэтьюз в работе, обнародованной в 1963 г., объяснили
образование «полосового» магнитного поля океанов наложением
двух процессов — спрединга ложа океанов и периодических ин-
версий магнитного поля Земли.
Независимо от них аналогичная гипотеза была предложена, но
опубликована годом позже, канадцами Л.Морли и А.Ларошелем
(их статья сначала была отвергнута редакцией журнала). Первона-
чально эта гипотеза была встречена американскими морскими
геофизиками, проводившими интенсивные исследования океанов,
с некоторым недоверием, но после того, как подобное магнит-
ное поле было закартировано в Атлантическом океане, в хребет
Рейкьянес к югу от Исландии, и в юго-восточной части Тихого
океана, всякие сомнения отпали.
Уже в 1965— 1966 гг. группа геофизиков из Ламонтской обсер-
ватории под Нью-Йорком (Дж.Хейртцлер, У.Питмен, Кс.Лс Пи-
шон, М.Тальвани) предложила первую хронологическую шкалу
магнитных инверсий и аномалий, охватывавшую весь кайнозой и
часть позднего мела (она стала известна под названием Ламонт-
«кой
шкалы).
К тому времени инверсии уже были установлены
для последних 4,5 млн лет истории Земли на материале изучения
вулканических лав на суше (впервые открыты в 1909 г. на Француз-
ском Центральном массиве Б. Брюнесом) и колонок морских осад-
ков. Основополагающая работа этого направления принадлежала
американским геофизикам А. Коксу, Б.Дальримплу и Р. Доллу
(1963—1964), но ламонтская группа продлила их шкалу до
85 млн лет.
i Значительно позднее, в 1972 г., эта шкала была продлена уже
До 150 млн лет Р.Ларсоном и У. Питменом, причем выяснилось,
что интервал 85—115 млн лет был периодом спокойного магнит-
ного поля, без инверсий. Но еще раньше, в 1968 г., хронологиче-
ская шкала магнитных аномалий получила убедительное подтвер-
ждение на первых же профилях глубоководного бурения через
'^Жную и Северную Атлантику. А позднее обоснованность магни-
тостратиграфической шкалы была показана уже на материале на-
емных исследований фаунистически хорошо датированных ме-
Существуют сведения, что одновременно с американцами подобное маг-
^тное поле было обнаружено советскими экспедициями в северо-западной ча-
и Тихого океана, однако эти данные были засекречены. Но, кстати, и амери-
Чы не сразу получили разрешение на публикацию своих материалов.
169
ловых и палеогеновых отложений Северной Италии (У. Альварес
и др.); понадобились лишь небольшие уточнения.
В течение 1960-х гг. были получены и другие, также важные
доказательства реальности спрединга. Это прежде всего данные
палеомагнетизма — определения остаточного магнетизма конти-
нентальных пород. Соответствующие исследования были начаты
еще в середине 1950-х гг. известным английским геофизиком П. Блэ-
кетом и продолжены его учеником С. К. Ранкорном.
I Довольно скоро было обнаружено, что ориентировка магнит-
ного поля прошлых геологических эпох отличается от современ-
ной, причем тем больше, чем древнее эпоха. Попытку объяснить
эту картину смещением самих полюсов пришлось отвергнуть пос-
ле того, как выяснилось, что по разным континентам получаются
несовпадающие кривые, а их совпадение оказывается возможным
при совмещении контуров самих материков. Эти результаты побу-
дили Британское Королевское общество (гомолог академий наук
других стран) созвать в 1964 г. специальную сессию, на которой
выступили как сторонники, так и противники мобилизма. Среди
последних были и достаточно авторитетные американские ученые.
Однако на той же сессии английский геофизик Э. Буллард, уже
известный своим объяснением магнетизма Земли (одновременно
с американским геофизиком В. Эльзассером) и разработкой ме-
тодики изучения теплового потока в океанах (вместе с американ-
цами Р. Ревеллом и А. Максвеллом), доложил о результатах про-
веденного с сотрудниками компьютерного совмещения контуров
материков, ныне разделенных Атлантикой. Совмещение это ока-
залось вполне успешным, подтвердив представления Вегенера и
совпав также с полученным по кривым кажущегося блуждания
магнитных полюсов (на самом деле «блуждали» не полюса, а ма-
терики).
' Другим доказательством спрединга, обнародованным в 1965 г.
канадским геофизиком Дж.Т. Вилсоном (1908— 1993), в дальней-
шем сыгравшим очень большую роль в утверждении концепции
тектоники плит, явилось закономерное удревнение возраста оке-
анских островов по мере удаления в обе стороны от оси средин-
ных хребтов. О том же свидетельствовал и обнаруженный еще рань-
ше, в 1963 г., по сейсмическим данным братьями М. и Дж. Юин-
гами факт утонения осадочного чехла Атлантического океана к
оси срединного хребта. К тому же среди осадков в колонках, под-
нятых со дна океана, не оказалось отложений древнее мезозой-
ских, в то время как ранее предполагалось, что здесь сохранился
чуть ли не весь разрез фанерозойских, если не более древних об-
разований.
В 1965 г. Дж. Т. Вилсон показал, что крупные разломы, пересе-
кающие срединные хребты, в том числе Восточно-Тихоокеанское
поднятие, и смещающие оси этих хребтов и магнитные аномалий
170
на их флангах, представляют особый класс сдвиговых разломов,
поскольку противоположно направленные смещения вдоль них
наблюдаются только на участках между пересечениями. Этот тео-
ретический вывод был подтвержден в 1967 г. американским сейс-
мологом Л. Сайксом, показавшим, что подобные разломы, на-
званные Вилсоном трансформными, сейсмичны лишь на таких
участках, а смещения в очагах землетрясений здесь также совпа-
дают с предсказанными Вилсоном. Сами трансформные разломы,
аМплитуда которых может превышать I 000 км, были впервые от-
крыты еще в 1950-е гг. американским океанологом Г. Менардом, а
смешения магнитных аномалий по ним были отмечены Р. Дитцем
в 1968 г.
К 1967 г. благодаря созданию мировой сети сейсмических стан-
ций (она была создана американцами в целях обнаружения совет-
ских ядерных взрывов) окончательно прояснилась картина рас-
пределения сейсмической активности Земли, впервые намечен-
ная Ж. Ротэ еще в 1953 г. Очаги землетрясений оказались локали-
зованными в узких зонах, приуроченных к рифтовым и вообще
осевым зонам срединно-океанских хребтов, к глубоководным же-
лобам и к Альпийско-Гималайскому поясу активного горообразо-
вания.
Полученные к тому же времени данные о механизмах смеще-
ний в очагах землетрясений свидетельствовали, что в рифтовых
зонах землетрясения связаны с горизонтальным растяжением, в
Альпийско-Гималайском поясе — с горизонтальным сжатием, в
глубоководных желобах — также со сжатием, но направленным
вдоль наклонной в сторону островной дуги или континента по-
верхности. Последнее подтвердило высказанные ранее японцем
Вадати, голландцем Виссером (1937), российским петрологом
Ис- 7.1. Блок-диаграмма, схематически показывающая конфигурацию и
Роль литосферы, астеносферы и мезосферы в том варианте глобальной
ект°ники, где ключевую роль играет жесткая литосфера (по Б. Айзексу,
Дж. Оливеру, Л. Сайксу, 1968)
171
рис. 7.2. Положение границ шести блоков литосферы относительно друг
друга (по Кс.Ле Пишону, 1968):
границы блоков: 1 — с известной скоростью раскрытия; 2 — с вычисленным
результирующим движением; 3 — других; не рассмотренных в расчетах; резуль-
гпируютее движение: 4 — растяжение; 5 — сжатие. Цифры рядом с векторами
дифференциальных движений соответствуют номерам точек расчета
Я Д/Н.Заварицким (1946), американцем Г.Беньофом (1948) пред-
оставления о таких сейсмофокальных зонах, как зонах поддвига
океанской коры под островодужную или континентальную
,! (Г. Штилле рассматривал их как зоны надвигания коры перифе-
Д рии океана на ложе самого океана, а А. Н.Заварицкий допускал
И оба варианта). После работы Беньофа эти зоны стали широко из-
Я вести ы под его именем, хотя, как мы только что видели, данные
До них появились в литературе значительно раньше. Однако только
«после появления концепции тектоники плит стало очевидным их
«подлинное значение. То же относится и к установленному япон-
Иским петрологом X. Куно еще в 1959 г. факту закономерного увели-
Ичения содержания калия в продуктах островодужного вулканизма
Дс удалением от глубоководных желобов — открытие, получившее
дальнейшее развитие в работе американцев У.Диккинсона и Т.Ха-
Дзертона в 1967 г. уже в свете новых представлений.
Таким образом, всего за 5 —6 лет после опубликования пио-
Диерских работ Хесса и Дитца последовала буквально лавина от-
Дкрытий, не только подтвердивших справедливость высказанных в
них взглядов, но и подготовивших почву для более широкого обоб-
ния, которое и получило название сначала новой глобальной
ктоники, а затем тектоники литосферных плит. Такое обобще-
ние вылилось в серию докладов на сессии Американского геофи-
ического общества в 1967 г.*, а затем статей в ведущем амери-
нском журнале «Journal of Geophysical Research» в 1967—1968 гг.
Русский перевод этих основополагающих статей был издан в 1973 г.
под названием «Новая глобальная тектоника». Это название по-
вторяет заглавие статьи сейсмологов Б. Изакса, Дж. Оливера и
Л.Сайкса, в которой была дана вошедшая затем во все учебники
схема перемещения литосферных плит под влиянием конвектив-
Й>$Ных течений в астеносфере от осей срединных хребтов к глубоко-
водным желобам (рис. 7.1). В ней же была приведена карта сейс-
мичности Земли с векторами направлений смещений в очагах зем-
k Летрясений.
25-летие этой сессии торжественно отмечалось на весенней сессии 1992 г.
еРиканского геофизического Союза в Монреале, где с докладами выступили
чти все авторы основополагающих статей. Но до этого серебряный юбилей
^Тоники плит праздновали в США и во Франции.
173
Основной элемент новой теории — разделение литосферы на
плиты — был обоснован в статьях Дж. Моргана, где плиты еще
называются блоками, и Кс. Ле Питона, французского геофизи-
ка, стажировавшегося в Ламонте.
В статье Ле Питона приведена первая схема подразделения
литосферы на шесть главных (потом их стало семь) и несколько
малых плит с указанием скоростей их смещений (рис. 7.2) и ре-
конструкциями положения плит в прошлые геологические эпохи
(до времени 200 млн лет назад). Термин «плиты» был применен
впервые англичанином Д. Маккензи; вместе с Дж. Морганом
в 1969 г. он опубликовал статью о тройных сочленениях плит.
В этой серии статей были сформулированы основные положе-
ния, говоря современным языком, новой геодинамической моде-
ли, а именно разделение литосферы на плиты, смещающиеся от-
носительно друг друга по поверхности астеносферы с раздвигом,
поддвигом или скольжением по трансформным разломам по за-
конам сферической геометрии (теорема Эйлера) под действием
конвективных течений в мантии.
Эти события дали основание Дж.Т. Вилсону уже в 1967 г. кон-
статировать, что в геологии произошла настоящая научная рево-
люция. Это было отмечено и в заключительном отчете Междуна-
родного проекта верхней мантии, осуществленного в 1960— 1970 гг.
по предложению В. В. Белоусова, который, однако, сам выступил
со статьей, опровергающей утверждения Вилсона. Между тем по-
следующее развитие событий принесло подтверждение всего ска-
занного Вилсоном.
Однако в нашей стране идеи тектоники плит вначале встрети-
ли довольно сильное сопротивление, прежде всего со стороны
Джон Тузо Вилсон
(1908-1993)
Лев Павлович
Зоненшайн (1929—1992)
174
I руководящей научной элиты, состоящей из ученых старшего воз-
раста. Основные причины этого можно усматривать в совокупно-
сти некоторых как объективных, так и субъективных обстоятельств.
Во-первых, преобладающая часть территории нашей страны
занята платформами, древними и молодыми, в пределах которых
(Проявление вертикальных движений совершенно очевидно — они
контролируют все распределение фаций и мощностей осадков и
могут объяснить образование основных структур, в то время как
«горизонтальные движения проявлены значительно слабее и не
слишком заметны.
, Во-вторых, к моменту появления тектоники плит у нас прак-
тически общим признанием пользовалась геотектоническая кон-
цепция В. В. Белоусова, которая достаточно удачно истолковыва-
ла регионально-геологические материалы, по крайней мере до по-
, явления новых данных по океанам, офиолитам, шарьяжам и сдви-
^УЙам, в то время как за рубежом подобного консенсуса не суще-
Я ' ствовало и скорее наблюдался вакуум в этой области.
ы' И наконец, как это не грустно констатировать, определенную
V роль играло стремление считать именно нашу науку самой передо-
Я. вой и поэтому настороженно воспринимать как нечто чуждое все
Яс-идушее с запада. Последним обстоятельством следует в значитель-
1й%яой мере объяснять и тот факт, что и в настоящее время ряд рос-
Я^Аийских ученых не признает за тектоникой плит положительного
D ' значения и ищет ей замену в альтернативных построениях, типа
ММ.гипотез расширяющейся и пульсирующей Земли, кстати, тоже за-
Япадного происхождения (!), или в других вариантах мобилизма.
Между тем число не только сторонников, но и исследовате-
V лей, активно развивающих теорию тектоники литосферных плит,
В у нас в России непрерывно росло, и их работы составляют все
Ija более весомый вклад в дальнейший прогресс этой теории. Здесь
Я 'следует особо отметить выдающуюся роль российского геолога
№ Л. П.Зоненшайна (1929— 1992), которому (с соавторами) принад-
лежат и первые отечественные руководства по мобилистской гео-
№ динамике, и первое обобщение по тектонической истории терри-
ЯП тории бывшего Советского Союза с позиции тектоники плит, и
первые отечественные глобальные плитнотектонические рекон-
^7стРУкции, и организация всесоюзных и международных совеща-
'Ний по плитной тектонике.
В
Я -> 7.3. Подтверждение и расширение концепции
тектоники плит
I Гипотезе спрединга и ее расширенной версии — тектонике плит
довезло, очевидно, больше, чем любой другой научной гипотезе:
°йа практически немедленно подверглась проверке, причем с
175
положительным результатом. Речь идет о глубоководном бурении
начатом в том же 1968 г., когда печатались основополагающие
статьи на тему тектоники плит.
Предыстория проекта глубоководного бурения, осуществление
которого началось в 1968 г., любопытна. Этому проекту предше-
ствовал более амбициозный американский проект Мохол (Mohole:
от поверхности Мохо—Moho, границы кора/мантия, и hole —
дыра, скважина), целью которого было вскрытие мантии и опре-
деление характера ее границы с корой. Реализация проекта нача-
лась с бурения пробной морской скважины в районе о. Гваделупа
в Тихом океане, против побережья Калифорнии. Эта скважина в
1961 г. вскрыла базальты второго слоя океанской коры, что само
по себе было тогда достижением, но затем возникли серьезные
сомнения в целесообразности продолжения этих работ до дости-
жения конечной цели — вскрытия мантии. Эти сомнения основы-
вались, во-первых, на значительно большей, чем первоначально
предполагалось, стоимости работ и, во-вторых, на том, что вскры-
_тие мантии в одном лишь пункте не может характеризовать ее в
достаточной степени, учитывая вероятную латеральную неодно-
родность. В результате Конгресс США отказался финансировать
дальнейшие работы и проект Мохол был сдан в архив.
Между тем возник более реалистичный проект морского буре-
ния, основанный на опыте нефтяных компаний и предусматри-
вавший изучение лишь осадочного слоя океанской коры. Пять на-
учных организаций США создали консорциум — JOIDES (Joint
Oceanographic Institution for Deep Earth Sampling), который и
Рис. 7.3. Буровое судно «Гломар Челленджер»
176
приступил к осуществлению этого проекта путем оборудования
специального бурового судна, названного «Гломар Челленджер»
(рис. 7.3) (Glomar — сокращенное от Global marine — названия
судостроительной компании и Challenger в память о британском
судне, с которого в 1870-х гг. были впервые проведены крупно-
масштабные исследования ложа океанов и их осадочного чехла).
После пробного бурения в Мексиканском заливе, давшего ин-
ересные результаты — подтверждение существования в глубоко-
1одной части залива соляных куполов, — были проведены пере-
ценил Южной, а затем и Северной Атлантики, которые, как
отмечалось выше, доказали их спрединговое происхождение. Дей-
ствительно, они показали,
что возраст кровли базальтового слоя
;оры и непосредственно перекрывающих ее осадков закономерно
озрастает от оси срединного хребта к периферии океана, а кон-
ретный возраст базальтов соответствует предсказанному по хро-
ологической шкале магнитных аномалий.
Так началась беспримерная в истории не только геологических
аук эпопея исследования ложа Мирового океана, успешно про-
олжающаяся и в настоящее время. Проект глубоководного буре-
ия из чисто американского вскоре стал международным, в него
ключились европейские страны, в том числе бывший Советский
'оюз, и Япония, принявшие участие в финансировании проекта.
L великому сожалению, участие нашей страны дважды прерыва-
ось по не зависящим от ученых обстоятельствам: первый раз по
казанию президента Рейгана в разгар холодной войны и второй
аз в 1992 г. по вполне прозаической причине — неуплате взноса в
роект.
В 1983 г. на смену «Гломар Челленджеру», в связи с расширени-
л программы бурения для охвата не только осадочного слоя, но
более глубоких слоев океанской коры, пришло более крупное и
>вершенное судно «Джойдес Резолюшн», которое и эксплуати-
/ется в настоящее время.
За 25 лет, с 1968 г., по программе глубоководного бурения
/дна «Гломар Челленджер» было пробурено 952 скважины (дан-
ные на ноябрь 1994 г.). Эти скважины осветили почти всю пло-
щадь Мирового океана, кроме его арктических вод, круглогодич-
но покрытых ледовым панцирем. Самые северные скважины были
Пробурены в Беринговом море и в районе Шпицбергена, самые
*ожные — в морях Росса и Уэдделла на подступах к Антарктиде.
Результаты бурения имеют огромное значение для познания эво-
люции коры, причем не только в пределах самого океана.
Прежде всего важно то, что в океанах не было обнаружено
Осадков и базальтов древнее среднеюрских; это означает, что кора
современных океанов начала формироваться лишь в юре, не бо-
лее 18о _ 200 млн лет назад. Данные бурения в сочетании с карти-
рованием магнитных аномалий позволили составить карту возра-
177
ста ложа океанов, его консолидированной коры. Она подлежит
уточнению на некоторых участках, особенно в Амеразийском бас-
сейне Северного Ледовитого океана, но принципиальная картина
уже вполне ясна. Разрезы осадочного слоя начинаются обычно с
металлоносных осадков, которые, несомненно, образовались на
осях спрединга в процессе гидротермальной деятельности. Выше-
лежащая последовательность осадков свидетельствует о прогрес-
сивном углублении дна по мере удаления от этих же осей. О. Г. Со-
рохтиным в России и Дж. Слейтером в США был установлен за-
кон, который определяет темп и масштаб этого углубления — оно
происходит пропорционально квадратному корню из возраста
коры, сначала быстро, а затем все более медленно.
Причина погружения дна — охлаждение литосферы и залечи-
вание трещин в коре вследствие выпадения минеральных соеди-
нений. Поскольку путем совмещения одноименных аномалий,
расположенных по разные стороны оси спрединга, можно опре-
делить ширину океана в каждый данный момент, начиная со
180 млн лет, а по формуле Сорохтина—Слейтера найти его глубину
на тот же момент, то, зная конфигурацию бассейна и общие за-
коны циркуляции вод можно рассчитать течения в его пределах,
при этом открывается возможность реконструкций, составляю-
щих содержание новой научной дисциплин^ — палеоокеанологии.
Скважина 504-В у берегов Коста-Рики в Тихом океане при глу-
бине океана 3 470 м, прошла до забоя 1 350 м и вскрыла долериты
низов байкового комплекса 2-го океанического слоя в интервале глу-
бин 850— 1 350 м и подтвердила теоретическую модель строения
океанической коры. Позднее в Индийском океане бурением были
вскрыты и габброиды 3-го слоя этой коры.
Данные бурения вместе с данными сейсмики подтвердили также
общее увеличение мощности осадков в направлении от осей сре-
динных хребтов к континентальным подножиям, увеличение мощ-
ности литосферы с возрастанием сейсмических скоростей, ослаб-
лением интенсивности магнитных аномалий и уменьшением ве-
личины теплового потока. Все эти закономерные изменения в со-
вокупности могут быть удовлетворительно объяснены с позиций
спрединга.
Важные дополнительные доказательства спрединга дали наблЮ'
дения с подводных спускаемых и обитаемых аппаратов, начатые в
1977 г. франко-американской экспедицией в Центральной Атлан-
тике по проекту Famous и продолженные американцами, фран-
цузами и японцами (франко-японский проект KAIKO), а также
советскими экспедициями на НИС «Академик М.Келдыш» с ис-
пользованием аппаратов «Мир» (рис. 7.4), способных погружаться
на глубину до 6 км. Эти наблюдения наглядно подтвердили ра3'
двиговый характер рифтовых долин срединных хребтов с зияю-
щими трещинами типа известных до того в Исландии и Афаре, а
178
Рис. 7.4. Подводный аппарат «Мир»
также реальность трансформных разломов с характером смеще-
ний, предсказанным еще Вилсоном.
Сенсационным явилось открытие в 1977 г. мощных подводных
гидротерм — черных (сульфидных) и белых (сульфатных) «ку-
рильщиков», отлагающих целые залежи ценных металлов и со-
провождающихся богатой и своеобразной, во многом ранее неиз-
вестной науке органической жизнью. Это открытие значительно
увеличивает потенциальные ресурсы многих металлических по-
лезных ископаемых. Дальнейшие подводные исследования охва-
тили, помимо рифтов срединных хребтов, и глубоководные же-
лоба.
Более точному картированию рельефа дна океанов, достаточ-
нохорошо отражающему его тектоническое строение, способство-
вало применение сонаров бокового обзора, позволяющих карти-
ровать этот рельеф в пределах достаточно широких полос, в отли-
чие от обычного эхолота, измеряющего его лишь вдоль линейных
Профилей.
В июне 1978 г. в США был запущен спутник «Seasat», который
с помощью радарного альтиметра измерял высоту орбиты спут-
ника над поверхностью океана. Измерения проводились с погреш-
ностью 10 см. В марте 1985 г. был запущен геодезический спутник
«Ceosat», который провел альтиметрическую съемку с точностью
’5 см. Данные спутниковых измерений, насчитывающие несколь-
о сотен миллионов наблюдений, позволили выявить рельеф дна
’ирового океана между 72° с. ш. и 72° ю. ш. Детальная информа-
я о рельефе дна, содержащаяся в адаптированных спутниковых
179
альтиметрических профилях, допускает ее сравнение с Междуна-
родной батиметрической картой.
В 1980-е гг. начались исследования, направленные на прямое
измерение современных движений литосферных плит. Эти иссле-
дования проводятся тремя главными методами — длиннобазовой
радиоинтерферометрии (VLB1), методом лазерных отражателей
(SLR), установленных на Луне или искусственных спутниках Зем-
ли, методом глобального позицирования Земли (GPS), осуществ-
ляемого с помощью 24 спутников, одновременно посылающих
сигнал на Землю. Результаты этих измерений дали сопоставимый
между собой материал о величинах горизонтальных смещений
Рис. 7.5. Кинематическая картина современного абсолютного
движения Европы, по данным GPS (по Г. Бентлеру и др., 1990)
180
1
литосферных плит и внутриплатных деформаций. Эти данные со-
впали с расчетными данными мгновенных скоростей горизонталь-
ных перемещений литосферных плит, полученными ранее. Таким
образом, идеи мобилистов получили еще одно доказательство того,
что плиты действительно перемещаются относительно друг друга
(рис. 7.5).
С увеличением точности измерений оказалось возможным вы-
явить деформации, происходящие и внутри плит, в частности на
западе США, в Кордильерах. Кроме того, различными методами
были получены данные, свидетельствующие о том, что внутрен-
ние части плит испытывают горизонтальные (тангенциальные)
напряжения, обусловленные либо импульсами сжатия в их коре,
связанными со спредингом в срединных хребтах, либо коллизией
в орогенах, типа Альп или Гималаев, или с растяжением, господ-
ствующим в рифтовых зонах континентов. Под руководством аме-
риканского профессора Мэри Лу Зобак международным коллек-
тивом была составлена и опубликована в 1992 г. первая мировая
карта напряженного состояния литосферы.
В 1980-е гг. были начаты исследования глубоких недр Земли
методом сейсмической томографии, заключающимся в обработке
на сверхмощных компьютерах огромного массива информации,
заключенного в десятках тысяч записей землетрясений, с целью
обнаружить изменения скорости распространения сейсмических
волн на различных уровнях в мантии Земли. Такие исследования,
начатые американскими (А.Дзевонски, У. Вудхауз и др.) и про-
долженные японскими (Я.Фукао) и голландскими (В.Спакман)
учеными, выявили существование подобных изменений, хотя и в
пределах до нескольких процентов (рис. 7.6). Они свидетельствуют
об изменениях плотности, а следовательно, и температуры веще-
ства мантии на разных ее глубинах не только по вертикали, но и
по латерали. Поскольку более разогретое вещество стремится под-
няться, а более холодное — погрузиться, это доказывает суще-
ствование в мантии конвективных течений. А обнаружение в
сейсмофокальных зонах погружающихся в глубины до границы
верхней и нижней мантии (670 км) и даже глубже, местами до
* 200 км, холодных пластин океанской литосферы доказывает реа-
лизацию процесса субдукции, подвергавшегося сомнению не толь-
ко фиксистами, но и сторонниками гипотезы расширяющейся
Земли.
Большое значение имеет тот факт, что распределение относи-
Тельно горячих и относительно холодных областей в мантии лишь
Л° глубины 150—200 км соответствует наблюдаемому в литосфе-
пе, а глубже оказывается существенно отличным. В настоящее вре-
я этот факт подвергается интенсивному обсуждению.
Итак, ряд независимых доказательств, полученных различны-
1 Методами, позволяет утверждать, что тектоника плит из сме-
Рис. 7.6. Глубинный разрез Земли по данным сейсмической томограф*”1’
Светлые области — относительно горячие, низкоскоростные; темные — относи
тельно холодные, высокоскоростные. На шкале — значения аномалий скорости
продольных волн в процентах относительно нормальных, возрастающих с гЛУ
биной (по А. Бихворду и др., 1999)
182
лой гипотезы — «опыта геопоэзии», по выражению Хесса, пре-
вратилась в прошедшую экспериментальную проверку научную
теорию, первую в истории геологии, точнее геотектоники. Статус
тектоники плит как теории подтверждается и тем, что кинемати-
* ка плит в ней описывается математически, что дало возможность
W рассчитывать на компьютере положение плит в различные мо-
менты геологического времени. Таким образом, Дж.Т. Вилсон имел
полное основание заявлять, что в геологии произошла научная
* революция.
I Однако одно из возражений В. В. Белоусова против тектоники
плит, выдвинутых им в полемике 1967 г., было на то время доста-
I точно справедливым. Он указывал, что тектоника плит в своей
I первоначальной форме описывала процессы, происходящие в те-
” чение последних 180 млн лет, свойственные почти исключитель-
но океанам,.при этом практически игнорировала геологию кон-
4 тинентов, история которых насчитывает 4 млрд лет.
Но уже в конце 1960-х — начале 1970-х гг. был подобран ключ
к континентальной геологии. Этим ключом оказались офиолиты.
Приуроченность серпентинизированных гипербазитов к осевым
зонам складчатых систем была отмечена еще Э. Зюссом на рубеже
XIX и XX вв., а их закономерная ассоциация с габбро, базальта-
ми и радиоляритами позволила в 1906 г. швейцарскому геологу
Г. Штейнманну выделить их в особый офиолитовый комплекс. Од-
нако генезис этого комплекса долго истолковывался неверно.
В частности, гипербазиты и габбро рассматривались обычно как
интрузивные образования, более молодые, чем базальты и глубо-
ководные осадки и даже другие доорогенные образования склад-
чатых систем.
Но получение уже первых сведений о строении ложа океанов
привело некоторых исследователей — голландца О. де Рёвера,
Француза Я. Брюна — к выводу о сходстве офиолитов с корой
срединно-океанских хребтов. Более определенно вывод об их
тождестве был сделан в 1967 г. на примере изучения офиолитов
хребта Троодос на Кипре английским геологом И. Гассом и в 1970—
1971 гг. ф. Вайном и Дж. Мэтьюзом. В 1969 г. в России была опуб-
ликована статья А. В. Пейве «Океаническая кора геологического
пРошлого», в которой уже с полной определенностью утвержда-
лось, что складчатые горные системы рождаются в пределах океан-
• СКих бассейнов, реликтом коры которых являются офиолиты.
’ Тот факт, что офиолиты известны не только из кайнозоя и
Позднего мезозоя, но и из раннего мезозоя, палеозоя и позднего
Ротерозоя, а в последнее время были обнаружены в раннем про-
Розое и даже в позднем архее, служит указанием на сушествова-
с океанских бассейнов, или во всяком случае бассейнов с ко-
Сви океанского типа, уже начиная с позднего архея. Об этом же
идетельствуют палеомагнитные данные, показывающие, что
183
такие бассейны могли иметь ширину в несколько тысяч километ-
ров, т.е. вполне сравнимую с шириной современных океанов. Раз-
витие вулканических комплексов, типичных для островных дур,
притом не только в раннем фанерозое и протерозое, но и в архее,
по крайней мере позднем, явно свидетельствует о проявлении
процесса субдукции.
На Канадском и Балтийских шитах обнаружены пологонаклон-
ные разрывы, труктуемые как древние сейсмофокальные зоны.
О том же говорит распространение метаморфических пород высо-
кого давления с низкой температурой, известных, начиная с про-
терозоя. Как впервые показал японский ученый А. Миясиро, зоны
распространения таких метаморфитов приурочены к висячим кры-
льям сейсмофокальных зон — «зон Беньофа»; параллельно им,
совпадая с вулканическими дугами, протягиваются пояса мета-
морфитов высокой температуры — низкого и среднего давления;
это и есть парные пояса Миясиро.
Таким образом, целый комплекс характерных признаков убе-
дительно показывает, что тектоника плит «работала» в течение
всего фанерозоя и протерозоя и конца архея, т.е. начиная с
3 млрд лет назад. Спорным остается лишь вопрос о проявлении ее
в среднем и раннем архее, но ныне большинство исследователей
склоняются к положительному решению этого вопроса, распрос-
траняя действие принципа актуализма и даже униформизма по-
чти на всю историю Земли, но отмечая одновременно некоторую
специфику архейской тектоники плит.
•Проведенная недавно японскими геологами геодинамическая
интерпретация суперкрустальных комплексов серии Итсак в юго-
западной Гренландии с возрастом 3 870—3 800 млн лет косвенно
подтверждает эту точку зрения. Восстановленная история переме-
щения литосферных плит показала, что главной спецификой ста-
новления лика Земли является процесс формирования и распада
суперконтинентов, начиная с конца архея до среднего палеозоя,
когда возникла вегенеровская Пангея, с периодичностью порядка
700 млн лет. В последнее время широкое признание получило пред-
ставление о существовании такого суперконтинента на рубеже
порядка 1 млрд лет назад. Этот суперконтинент получил название
Родинии.
На «доплитнотектоническом» этапе истории геологии, во вся-
ком случае в XX в., ведущая роль в истолковании конкретного
развития земной коры принадлежала учению о геосинклиналях,
о чем подробнее говорилось в предыдущей главе. Это учение преД'
ставляло эмпирическое обобщение известных фактов, касаюшсе-
ся развития складчатых горных систем, интерпретировавшихся я
соответствии с различными тектоническими гипотезами — изо'
статической, контракционной, дрейфа континентов; в последней
случае имеются в виду работы Э. Аргана и Р. Штауба по Альпам-
184
► Однако в 1940— 1950-е гг. возобладала чисто фиксистская трак-
товка развития геосинклиналей в духе гипотез Беммелена и Бело-
усова. Развитие это рассматривалось как следствие проявления
первично вертикальных движений — сначала погружений, затем
Поднятий, обусловленных процессами в мантии в основании гео-
синклиналей. Оставался открытым вопрос, существуют ли совре-
менные аналоги геосинклиналей, и если существуют, то где их
Ьскать.
[ По поводу последнего выдвигались различные толкования: ок-
раины континентов атлантического типа, активные окраины за-
падного тихоокеанского типа, открытые океаны. Выбор между
кими версиями не мог быть сделан до получения конкретных
Ьанных о строении осадочного чехла океанов и их окраин. Поэто-
Ly и предложенные классификации структурных элементов гео-
синклиналей,,основанные на распределении фаций и мощностей
Нсадков и вулканитов, не могли быть сопоставлены с реальными
Структурно-геоморфологическими элементами ложа океанов и их
Ькраин.
L Естественно, что положение коренным образом изменилось с
Началом интенсивных исследований океанов и особенно с появ-
лением концепции спрединга, а затем и тектоники плит. Первая
попытка использования новых данных была предпринята в 1969 г.
М.Офисером и Ч.Дрейком, сопоставившими разрез пассивной
Североамериканской окраины Атлантики с разрезом Дж.М.Кэя
ререз палеозойскую Аппалачскую геосинклиналь. Заметим, что и
дальнейшие опыты такого рода были предприняты также на ма-
Криале Аппалачей, тех самых, которые явились «колыбелью» и
кля всего учения о геосинклиналях (см. гл. 5). В сопоставлении
|>фисера—Дрейка вполне удачным было лишь сравнение внеш-
ней, миогеосинклинальной, по Штилле — Кэю, зоны Аппала-
чей, с прогибом под шельфом атлантической окраины. Напро-
тив, сравнение внутренней, эвгеосинклинальной, зоны Аппала-
рей с прогибом под континентальным склоном и подножием со-
временной атлантической окраины было не вполне правомерным,
поскольку в разрезе последней практически отсутствуют проявле-
ния магматической деятельности, столь характерные для внутрен-
ней зоны Аппалачей и эвгеосинклиналей вообще.
| Между тем уже в 1967 г. Р.Дитц приступил к пересмотру уче-
о геосинклиналях в свете своей и Г.Хесса новой концепции и
ринципа актуализма; его статья так и называлась «Актуалисти-
геская концепция геосинклиналей и горообразования». Более полно
Fd Же проблема была рассмотрена им в работах 1966 и 1972 гг.
В первой из них, написанной совместно с Дж. Холденом, пред-
ается заменить термин «миогеосинклиналь» на «миогеокли-
Учитывая, что с океанской стороны в этих зонах не наблю-
дя обратного наклона слоев. Большое значение для разработ-
185
ки нового понимания строения и развития геосинклинал
ли работы Дж.Дьюи и Дж. Берда 1969— 1970 гг. — также н Ик,е-
ре Аппалачско-Каледонского орогена. Обобщающая работП1пИМе'
и Берда называлась «Тектоника плит и геосинклинали» r Ь|с*>
ревизия учения о геосинклиналях в свете тектоники плиток Ла
несомненно своевременной и полезной и, по существу 1Т была
ски завершала распространение тектоники плит на континен^’6'
ную геологию. <L1b-
Основными отличиями новой интерпретации развития гео
клиналей от старой, фиксистской трактовки были следую^
Прежде всего это актуалистический подход, позволивший щ6
заться от специальной геосинклинальной терминологии — < а
антиклинали», «срединные массивы», даже мио- и эвгеосинклинал
Эти термины могли быть теперь успешно заменены такими более
конкретными понятиями, как островные дуги, микроконтинен-
ты, пассивные, активные континентальные окраины и т.д. Далее
представление о том, что развитие геосинклиналей определяется
процессами, происходящими лишь непосредственно в их основа-
нии, было отвергнуто и заменено представлением, что развитие
это связано с взаимодействием литосферных плит, ограничиваю-
щих эти подвижные пояса. Взаимодействие же плит выражается в
их дивергенции, конвергенции и сдвиговых перемещениях, т.е
существенно горизонтальных движениях, производными от кото-
рых являются вертикальные — погружения и поднятия. И нако-
нец, были получены данные, подтверждающие, что главным ре-
зультатом геосинклинального процесса наряду с образованием
складчато-покровных горных сооружений является становление
континентальной коры за счет океанической.
Можно констатировать, что современная тектоника плит уже
не ограничивается в своем применении позднемезозойско-каи-
нозойской историей океанов, а распространяется и на континен
ты и практически на всю историю Земли.
7.4. Достижения геологических наук
во второй половине XX в.
Появлением тектоники плит и превращением ее в те°Р ll0.ir
скую основу дальнейшего развития наук о твердой Земле„ н;Гч
не ограничитаются достижения этих наук в эпоху новеиш
но-технической революции. Создание целого ряда новых * р.:
ментов научных исследований, основанных на совреме ,
работках в области электроники, лазерной техники, вЫЧИоТрас р|'
ной математики и кибернетики и в других передовых аучнЫ'
техники, не могло не способствовать прогрессу в Р^^авн1'1'
направлений, из которых здесь можно упомянуть лишь
186
м применения мощных компьютеров появилась воз-
С начаЛ° зкого ускорения и уточнения получаемой геофизи-
Mo*H°cTb £ормации, ее регистрации, обработки и интерпрета-
чесм’" и^енением цифрового кодирования. В геофизике иро-
нии <-* пр ак стало принято выражаться, цифровая революция, во
и loiii-'Hb пОВЬ1Сив1пая эффективность применения геофизических
iniioro ра^сследОВания земной коры и более глубоких недр.
мс,1)1°более впечатляющие результаты были достигнуты в сейс-
*В1И и сейсмометрии. Созданная сеть сейсмических станций
1огии выявиТЬ характер глобального распределения эпицент-
П1’" ^млетрясений, наметить границы литосферных плит, уста-
P0,t л кинематические характеристики подвижек земной коры и
" ссЬепы, провести сейсмотектоническое районирование и вы-
Л | '|гь принципиальные отличия сейсмологических процессов для
Я'|'м1ых типов границ литосферных плит, с одной стороны, и внуг-
риплитных областей, с другой.
Е Сейсмическими методами отраженных волн было изучено стро-
ение земной коры в пределах покровно-складчатых сооружений и
ллагформ, а методом преломленных волн были выявлены грани-
цы раздела внутри коры. Особенно информативным для выявле-
ния глубинной структуры оказался метод отраженных волн в об-
лает закритических отражений. Полученные результаты по An-
naзалам, затем Альпам, Апеннинам и на Урале подтвердили на-
личие крупных шарьяжей с горизонтальными перемещениями,
достигающими сотен километров. Подобные перемещения уста-
ноилены в древнейших толщах Балтийского и Канадского щитов.
Не менее, если не более, ярким достижением является разви-
тие сейсмостратиграфии, выражающейся в составлении исклю-
Ч||• ельно детальных и наглядных профилей через осадочные бас-
с помощью многоканальной сейсмики отраженных волн.
То'с <1К1,Х пР°Филях отчетливо видны соотношения различных ли-
т 1’,|1ИГРаФических подразделений, проявления перерывов и
обр । ,уасии’ Фациальные изменения, условия залегания слоев и
т() i|>Kl)lMbIe Ими стРУктурные формы. По существу, это уже не
1’а тСеисмостРатигРаФия^ а сейсмогеология.
тем116 [лу®инн°й сейсмики позволило установить расслоен-
СК|,есвойс °И КОры и литосферы, выявить различные реологиче-
^С|а|'овленВа Глу^инных участков земной коры континентов, были
среди ' аномальные мощности литосферы. Под осевыми зо-
i*""1, керхне'140 Океанических хРе^тов литосфера ограничивается
Ф"1’м "яппи*1 Частью «оры (3 — 5 км), под щитами древних плат-
пепЯ литосФеРы достигает 200—400 км.
J1,’, | ici, с Активы познания глубинной структуры Земли от-
Лч '1 "° л»олИлвМенением сейсмической томографии, данные кото-
UUle 11 Разли Пре/1Ставить геодинамические процессы, происхо-
чных оболочках Земли до ядра включительно. Дан-
187
ные сейсмотомографии подтвердили идею о конвективных про-
цессах в мантии, показали ее анизотропию не только по вертика-
ли, но и по латерали. Оказалось, что тектонические события, опре-
деляющие лик Земли, представляют собой процессы самооргани-
зации вещества, энергетическая компонента которых проявляет-
ся на разных глубинах, достигающих границы ядро — мантия. Ран-
говый анализ иерархически соподчиненных геосфер открыл воз-
можности выявить их влияние на формирование различного
класса тектонических структур во времени и пространстве. Эти
данные существенно расширили наши представления о тектоно-
сфере и дали возможность предложить новую глубинную модель
Земли.
Выше уже говорилось о значении глубоководного бурения для
познания строения океанской коры, но большое значение имеет
и начало сверхглубокого континентального бурения для выясне-
ния строения и состава континентальной коры не только в преде-
лах осадочных бассейнов, что достигается нефтяным бурением и
сейсмостратиграфией, но и в областях щитов древних платформ и
складчатых систем. Всемирное признание получило достижение к
1984 г. более чем 12-километровой глубины Кольской сверхглубо-
кой скважиной (рис. 7.7), принесшее новые научные результаты
(поведение горных пород на глубине, присутствие в них флюидов
и др.). По этому примеру в ряде других стран либо уже реализова-
;но (Германия, Швеция) глубокое континентальное бурение, либо
намечено (Япония, США) приступить к нему. Эта проблема ак-
тивно обсуждается на международных форумах.
. Полученные научные результаты сверхглубокого бурения по-
зволили установить поведение и физические свойства горных по-
род на глубине, выявить наличие глубинных флюидов, ответствен-
ных за образование рудных залежей. Результаты бурения подтвер-
Рис. 7.7. Разрез Кольской сверхглубокой скважины (по В. С. Ланеву,
М.С.Русанову, Ю. П.Смирнову) (упрощенно):
1 — авгитовые диабазы с прослоями пироксеновых и пикритовых порфиритов,
2 — туфы и туффиты основного состава; 3 — филлиты; алевролиты с прослоями
туфов; 4 — ритмично-слоистые песчаники с подчиненными алевролитами и
филлитами; 5 — актинолитизированные диабазы; 6— доломиты; аркозовые песча-
ники; 7— серицитовые сланцы; 8 — метадиабазы; 9— доломиты; полимиктовые
песчаники; 10 — диабазовые порфириты и сланцы по ним; 11 — полимиктовые
конгломераты; гравелиты; 12 — биотит-плагиоклазовые гнейсы; 13 — мигмати
зированные и гранитизированные биотит-плагиоклазовые гнейсы; 14 — магЯ
тит-амфиболовые сланцы; интрузивные образования; 15 — андезитовые порФи
риты; 16— верлиты; 17— габбро-диабазы; 18 — тектонические нарушения. Тол
щи: I, HI, V, VII — мусковит-биотит-плагиоклазовых гнейсов (андалузит, ста
ролит, силлиманит, гранат) с телами амфиболитов; II, IV, VI — биотит-пл*'
гиоклазовых гнейсов, биотит-амфибол-плагиоклазовых гнейсов и амфиболит
188
Группа Серия Свита Толша Литоло- гическая колонна - 1000 - 2000
О fl} ьская mt г Г г г- )ГГ>г Г?гг5^ rOr г Ут
gd
№:?::
ci о эК О со О О. О о сх С Леченгский компл' Луостаринская никел! г г г - 3 000 - 4000
zp гг IF ГГ ГГ IF Л- ГГ ГГ ггЗгггг0" гг it rn гг гг гг гг гг ГГ Jrr О" tr ГГ (Г . п- П- ГТ
lz
pr А Л / а л А А / А л А А / ’ 3 иии -6 000 - 7000
kw
ma v v V V V V V V V V V V V v v v
tlw
и иол
I -о- -6--О- о-о-о-л о ч> о ООО о оо
Лк Лк
Архейская Кольская серия II - 8 000 - 9 000 - 10 000 - 11 000
III о оо
IV
V о оо ООО
VI
VII 12 000
сг-з
vvv 76|r г r 77 --------ч 18
189
дили идею о тектонической расслоенности земной коры и лито-
сферы, дали новые представления о геологической природе глу-
бинных границ, выделяемых в геофизических моделях.
К безусловным успехам континентальной геологии следует от-
нести также широкомасштабные, всесторонние исследования кон-
тинентальных рифтов. Результаты первой международной экспе-
диции по изучению Восточно-Африканской рифтовой системы
(1967—1969 гг.), а затем Советской геол ого-геофизической экс-
педиции в Исландии (1971 —1973 гг.), проведенных в рамках меж-
дународных проектов под руководством В. В. Белоусова, выявили
специфику строения и динамики развития рифтовых структур.
Дальнейшие исследования показали особую роль и значение по-
добного типа структур в истории Земли.
Континентальные рифты первоначально рассматривались как
некий исключительный феномен, свойственный новейшему этапу
развития земной коры. Открытие погребенных древних рифтов —
авлакогенов, а также океанских рифтов заставило по-другому оце-
нить значение рифтинга, а значит и растяжения вообще в разви-
тии земной коры. А теперь выясняется большая роль процессов
растяжения на заключительном этапе развития орогенов. Не толь-
ко денудация горных сооружений, но и растяжение ответственны
за отсутствие «корней» у древних складчатый систем. Растяжение
же способствует выведению на поверхность в осевых зонах ороге-
нов пород, в частности эклогитов, которые претерпели погруже-
ние на огромные глубины, о чем свидетельствует обнаружение в
них минералов ультравысоких давлений — коэсита и разновидно-
сти роговой обманки мейджорита, встречающегося в виде вклю-
чений в кимберлитах. Вообще проблема пород и минералов, обра-
зующихся в условиях ультравысоких давлений, в настоящее время
находится в центре внимания минералогов и петрологов.
С растяжением и порожденным им, вместе с мантийным ди-
апиризмом, рифтингом связано образование осадочных бассей-
нов — вместилищ залежей нефти, газа и ряда других полезных
ископаемых. Изучение осадочных бассейнов превратилось в пос-
леднее десятилетие в самостоятельное научное направление. Оно
включает исследование истории погружения этих бассейнов, вос-
станавливаемой с помощью математического моделирования. С этой
историей увязываются исследование нефтегенерационного потен-
циала отдельных бассейнов и соответственно оценка их перспек-
тивности на нефть и газ. Остается не вполне решенной проблема
факторов, способствующих погружению бассейнов, поскольку
одного, наиболее очевидного, фактора — остывания выступа ас-
теносферы — «мантийного диапира», образующегося под рифт3'
ми, оказывается недостаточно для объяснения наблюдаемого мас-
штаба погружения. В связи с учением об осадочных бассейнах сле-
дует отметить концепцию А. П.Лисицына о лавинной седиментО'
190
ции в океанах, два уровня которой он различает. Один из них на
границе континент — океан, где происходят разгрузка обломоч-
ного материала в дельтах рек и его разнос вдольбереговыми тече-
ниями, и другой — в зоне континентального склона и подножия.
Именно на этих двух уровнях формируются наиболее мощные оса-
дочные призмы пассивных окраин континентов, вдоль которых
образуются наиболее продуктивные нефтегазоносные осадочные
бассейны.
В рассматриваемый период практически не осталось «белых
пятен» на поверхности всей Земли. Во всех странах было проведе-
но геологическое картирование и составлены геологические кар-
ты разных масштабов. Эти данные были обобщены и послужили
основой для составления геологических и тектонических карт от-
дельных континентов и Мира. В 1966 г. в СССР была издана геоло-
гическая карта Мира в масштабе 1:15 000 000. Под эгидой Между-
народной комиссии по составлению геологических карт при ак-
тивном участии отечественных геологов издавались: дважды —
геологическая карта Мира масштаба 1 :25 000 000 (последнее из-
дание в 2000 г.), Тектоническая карта Мира масштаба 1:15 000 000,
изданная в 1981 г., и др. Главной особенностью составленных карт
явилось отражение структуры и возраста дна Мирового океана, а
также детальное расчленение и районирование докембрийских
комплексов. Новейшие тектонические карты были составлены на
геодинамической основе, в контексте тектоники литосферных плит.
Анализ литодинамических комплексов проводился с широким
использованием данных геохимии и петрологии. Геодинамическая
карта СССР в масштабе 1 : 2 500000, изданная в 1988 г. под редак-
цией Л. П.Зоненшайна и Л.М.Натапова, является первой в ми-
ровой практике.
Дополнительные интересные данные о роли геодинамических
процессов в мантии и характере проходящих там конвективных
процессов были получены в результате компьютерного и физи-
ческого моделирования. Большое внимание при этом было уделе-
но рассмотрению тектонофизических моделей процессов спрединга,
Рифтинга, субдукции и внутриплатных деформаций. В последние
годы основное внимание направлено на изучение геодинамики
ПРИ тепловой гравитационной конвекции в верхней и нижней ман-
Тйи, моделированию подкоровых процессов, происходящих на
границе литосфера—астеносфера в активных зонах Земли, на гра-
ницах верхней и нижней мантии, нижней мантии и ядра.
Для расшифровки состава и состояния вещества в глубоких
Недрах Земли большое значение приобрели данные эксперимен-
альной минералогии, после того как с помощью алмазных нако-
шен удалось добиться получения давлений, отвечающих пред-
олагаемым на различных глубинах в мантии, вплоть до ее грани-
с ядром. В результате этих экспериментов исследователи при-
191
шли к выводу о перовскит-магнезиовюститовом составе нижней
мантии и о вероятности некоторых отличий в ее химическом со-
ставе (повышенное содержание железа) по сравнению с верхней
мантией, что важно для понимания глубинной геодинамики.
Применение микрозонда в огромной степени углубило возмож-
ности анализа химического состава горных пород и отдельных
минералов, вплоть до их мелких зерен. Это позволило включить в
орбиту исследований практически все элементы периодической
системы, вплоть до редких земель, а не только главные породооб-
разующие компоненты. Петро- и геохимические исследования
приобрели геодинамическую направленность. Данные по изото-
пии стронция, неодима, серы, кислорода, углерода наряду с гео-
химией редких элементов позволили различить коровые и ман-
тийные источники образования магматических пород, решить раз-
нообразные генетические вопросы, касающиеся истории станов-
ления земной коры, океанов, атмосферы, органического веще-
ства. Стало возможным использовать вариации состава некоторых
семейств минералов в качестве геотермометров и геобарометров.
В результате взаимодействия физики, химии и минералогии во
второй половине XX в. большие успехи были достигнуты в крис-
таллофизике, кристаллохимии и структурной минералогии. С по-
мощью современного рентгеноструктурйого анализа к середине
1990-х гг. общее число расшифрованных структур превысило 200 тыс.
Вместе с тем, по данным В. С. Урусова и Д. Ю. Пущаровского,
структуры около 20% из известных в природе 4000 минералов
остаются нерасшифрованными.
Все более совершенные масс-спектрометры создали основу для
быстрого развития геохимии изотопов и применения полученных
данных как в геохронометрии, так и для решения разнообразных
генетических вопросов.
Исключительно быстрыми темпами развивается радиогеохро-
нометрия, используя новые изотопные соотношения, повышая
достоверность и точность получаемых датировок, а с помощью
комбинации данных различных методов не только устанавливая
возраст, но и раскрывая историю формирования и преобразова-
ния изучаемых объектов. Идет успешная «охота» за древнейшими
породами и минералами. Уже обнаружены цирконы на Земле, на
Луне и в метеоритах с возрастом, превышающим 4,0 млрд лет и
приближающимся к возрасту формирования Солнечной системы,
а породы с возрастом 3,5—4,0.млрд лет обнаружены почти на
всех континентах. Точность определения возраста даже древней-
ших пород достигла первых миллионов лет. Успехи радиогеохр0'
нометрии оказали решающее влияние на расшифровку строения
докембрийских комплексов и восстановление ранних стадий Ра3'
вития Земли. В пределах фундаментов древних платформ выявле-
ны участки протоконтинентальной коры, представленной довольН0
192
днообразной ассоциацией горных пород, которая вначале была
азвана серыми гнейсами, а затем — тоналит-трондьемит-грано-
иоритовой ассоциацией (ТТГ). Главный период формирования про-
оконтинентальной коры ТТГ состава оценивается в 4,0—3,0 млрд
ет назад. В пределах докембрийских комплексов были выделены
труктуры разного возраста и генезиса (гранит-зеленокаменные
йласти, зеленокаменные пояса, гранулит-гнейсовые пояса, протоав-
акогены и др.). Все эти структуры нашли отражение на геологи-
еских картах разных масштабов всех континентов. В большой сте-
гни ликвидирован пробел в знании ранней истории Земли.
В связи с развитием космических исследований и обновлением
аналитической базы геохимия от изучения химического состава
Земли перешла на межпланетный и космический уровень. Оказа-
лось, что эволюция Земли тесным образом связана с эволюцией
вещества в космическом пространстве. Идея, высказанная ранее
В.И. Вернадским, Викт. М. Гольдшмидтом, А.Е.Ферсманом, о
гом, что геохимия Земли является частью космической истории,
подтвердилась данными спектрального анализа, которые показа-
ли очень близкий химический состав и распространенность эле-
ментов на Солнце и звездах. Подтвердилось правило Оддо—Гар-
кинса о преобладании четных номеров атомов над атомами нечет-
ных номеров. Наметились общие космохимические процессы эво-
люции вещества: туманность — комета — железо-каменное ядро.
Была установлена определяющая роль внутренней энергии флюи-
дов в эволюции планет, которые стимулируют процессы текто-
нической активности, вулканизма, метаморфизма и реализацию
процессов рудо- и нефтеобразования. В течение последних двух-
трех десятилетий XX в. в результате интенсивных эксперименталь-
ных и теоретических исследований создана наука о природных
флюидах.
В связи с широкомасштабными исследованиями космического
пространства петрологические исследования распространились на
космические объекты. В настоящее время петрология представляет
собой науку, изучающую метеориты, лунные породы и в целом
Железо-каменное вещество Солнечной системы. Получение образ-
цов лунного грунта в 1969 г. и их последующий детальный анализ
показал, с одной стороны, их большое сходство с метеоритами,
с Другой — были выявлены особенности, сближающие их с зем-
ными породами. В 1979— 1990 гг. с помощью автоматических стан-
ций была изучена периферия Солнечной системы, определен со-
СТав пород на Венере и Марсе, в 1979 г. зафиксировано изверже-
ие вулканов на спутнике Юпитера Ио.
Начало эры космических исследований стимулировало появ-
ние новой геологической дисциплины — космической геоло-
И- В 1961 г. российский космонавт Г. С. Титов сделал первый сни-
к земной поверхности с космического корабля «Восток». Гео-
193
логи, имея опыт работы с аэрофотоснимками, сразу же обратили
внимание на большие потенциальные возможности космических
изображений Земли для геологических целей. Съемки поверх но.
сти Земли из космоса выявили новые черты структуры земной
коры и, прежде всего, ее крупные линейные неоднородности —
линеаменты (термин был предложен еще в 1911 г. американцем
У. Хоббсом), а также кольцевые структуры разного масштаба и
происхождения, подтвердили существование закономерно ори-
ентированной относительно оси вращения Земли системы разло-
мов и трещин.
В 1960— 1970 гг. началась планомерная фото- и телесъемка Зем-
ли в целях изучения ее природных ресурсов. В 1984 г. на 27-й сессии
МГК в Москве была сформирована отдельная секция по дистан-
ционному зондированию Земли, на которой уже демонстрирова-
лись космогеологические карты крупных регионов земного шара.
Были составлены карты гравитационного и магнитного полей, в
том числе для труднодоступных полярных областей.
В настоящее время идет непрерывная съемка Земли из космоса
с получением изображений высокой разрешающей способности
и использованием широкого диапазона электромагнитных волн
(видимого, теплового и радио).
Изображения Земли разной степени Генерализации позволяют
вести непрерывный мониторинг нашей планеты и решать геоди-
намические задачи, связанные с активностью эндогенных и экзо-
генных процессов, с последующим выходом на решение геоэко-
логических проблем как локального, так и регионального и пла-
нетарного масштабов.
Наступление «космической эры» имело еще одно очень важное
следствие для развития геологических наук. До этого некоторые
геологи — в России А. П.Павлов, а затем А.В.Хабаков (1907—
1988), Г.Н. Каттерфельд — проявили интерес к строению Луны и
планет Солнечной системы, справедливо полагая, что их изуче-
ние может способствовать лучшему пониманию строения и исто-
рии нашей планеты. Появился даже термин «астрогеология». Ис-
пользование космических аппаратов позволило получить принци-
пиально новые данные о строении планет Солнечной системы и
их спутников. Были составлены геологические, геоморфологиче-
ские, тектонические карты Марса, Венеры, Луны и других планет
и спутников. На первых этапах расшифровка их строения велась в
свете опыта геологических знаний о Земле, где Земля была свое-
образным эталоном. Но вскоре стало ясно, что сравнительные
данные по геологии планет дают возможность наметить черты сход-
ства и различия в их строении и истории развития. Оказалось, что
индивидуальные особенности строения и геологической историй
Земли должны рассматриваться не изолированно, а совместно с
другими планетами.
194
Данные по вещественному составу планет и огромный матери-
' по составу древнейших пород, их изотопных характеристик,
выявленных в последние десятилетия, позволили предложить но-
рый сценарий образования планет Солнечной системы. Вместо
концепции «холодного начального состояния Земли» сформиро-
валось представление об активных процессах раннего фракциони-
рования допланетного вещества, включая масштабную магмати-
ческую дифференциацию в недрах растущих планет и образова-
нием земного ядра по данным В. С. Сафронова приблизительно
1иенее чем за 100 млн лет.
Г Предложенная А. В. Витязевым и Г. В. Печерниковой модель ко-
кккреции в системе Земля—Луна, допускающая образование Луны
Ьз долунного роя вещества, выброшенного при многократном
падении на Землю крупных тел, дает возможность выйти на ре-
шение проблемы образования первичной базальтовой коры уже в
первые 300—500 млн лет жизни Земли.
Другой вариант, выдвинутый американскими учеными У.Хар-
тманом и Д. Дэвисом в 1975 г. и вскоре завоевавший значительную
популярность, — это гипотеза косого удара о Землю крупного
тела, размером примерно с Марс (0,5 диаметра и 0,1 объема Зем-
ли). Последствиями такого мегаимпакта должны быть превраще-
ния материала «пришельца» в парообразное вещество и выброс
материала земной верхней мантии. Весь этот материал частично
должен был упасть на Землю, но той его доли, которая оказалась
за пределом Роша, должно было быть достаточно, чтобы образо-
вать Луну, а силы выброса — чтобы придать ей необходимое уско-
рение.
Таким образом, возникло новое научное направление — сравни-
тельная планетология, в контексте которого удается получить
новые данные о ранних этапах развития Земли, эволюции ее ве-
щественного состава и характере геодинамических процессов. В ее
становлении в нашей стране велика заслуга А. П. Виноградова и
В-Л. Барсукова (1928—1992). Данные сравнительной планетоло-
гии оживили интерес к проблемам происхождения и наличия
Жизни на других планетах, в частности, на Марсе. Находки при-
маков биоты в метеоритах, предполагаемого марсианского про-
исхождения вновь напомнили о высказанной в конце XIX в. швед-
ским физиком С. Аррениусом гипотезе панспермии, которая пред-
усматривала занос спор микроорганизмов, рассеянных по всей
селенной, на Землю, где они и дали начало ее разнообразному
°Рганическому миру.
стг/ОДа из основополагающих и старейших ветвей геологии —
л ^играфия также пережила существенное обновление. Она по-
ила колоссальную поддержку в связи с развитием методов аб-
с в*°ТНОЙ геохронологии, появилась возможность стратификации
спользованием метрдов бактериальной и молекулярной пале-
195
онтологии. Важную роль в развитии стратиграфии сыграли геофц^
зические методы — магнитостратиграфия и сейсмостратиграфця
Применение методов сейсмостратиграфии выявило выдержанность
перерывов и несогласий и обусловило переход к «событийной
стратиграфии». Распространение биостратиграфических методов
на исследование осадочных пород океана подтвердило глобальное
значение традиционных стратиграфических подразделений.
В последнее время появляется много данных о наличии биоты в
виде>бактерий в отложениях раннего докембрия, по крайней мере,
на уровне 2,2 и даже 3,8 млрд лет назад. Обнаружены признаки
наличия биоты в метеоритном веществе, возраст которого оцени-
вается в 4,2 млрд лет. Это открывает новые возможности в страти-
фикации древних отложений и решения фундаментальной про-
блемы естествознания — возникновении биосферы.
Нельзя не сказать о достижениях в области литологии. К само-
му началу рассматриваемого периода (1960—1961) относится по-
явление фундаментального труда Н.М.Страхова по теории ли-
тогенеза, но этот труд скорее подвел итог всему предшествующе-
му развитию литологической науки. В нем Н. М. Страхов отвел опре-
деляющую роль в литогенезе влиянию климатических условий,
подробно охарактеризовав особенности отсадков аридной, гумид-
ной, ледовой зон. Но Страхов еще не располагал сколько-нибудь
представительным материалом по осадочному чехлу океанов. Ана-
лиз этого материала, включающего данные глубоководного буре-
ния, результаты многочисленных морских экспедиций, показал,
что по современным данным осадочные породы помимо сведе-
ний о физико-географических условиях осадконакопления несут
информацию об изменении координат, связанном с движением
разреза по латерали. Стала очевидной связь осадконакопления с
тектоникой.
По данным А. П.Лисицына, общепризнанного лидера этого
направления науки, оказалось, что господствующее ранее поло-
жение в осадках океана продуктов сноса рек неверно. Более 90 %
терригенных осадков остается в приустьевых частях рек и на окра-
инах континентов — зоны лавинной седиментации. Были открыты
высокотемпературные гидротермы, где интенсивно идет обмен
веществом и энергией между морской водой и эндогенным ба-
зальтовым веществом. Объем подводного вулканизма на порядок
выше континентального, а количество поставляемого им эндо-
генного материала превышает объем, поставляемый реками. Было
доказано, что значительное количество элементов захватывается
из воды и поставляется в донные осадки.
Таким образом, литологам при изучении осадочных пород не-
обходимо учитывать осадочное вещество всех внешних сфер Зем-
ли (атмосферы, гидросферы, биосферы, литосферы), так как ока-
залось, что вклад эоловых и ледовых компонент равен вкладу тер-
196
игенного вещества рек. Биогенный материал по донным осадкам
Доставляет около 50 %, а во взвешенном веществе морской воды
20-99%- Весь Мировой океан фильтруется биоорганизмами за
1 — 1,5 года.
формирование осадочного чехла стало рассматриваться во вза-
имосвязи со всеми оболочками Земли, что нашло свое отражение
в развитии учения о диагенезе, катагенезе методами стадиального
Анализа. Тем самым литология впервые стала глобальной наукой,
как и другие отрасли геологии. Наряду с литологией, изучающей,
щрежде всего, осадочные породы, возникла седиментология —
ение о физико-географических обстановках осадконакопления,
(основывающееся на актуалистическом подходе. Это направление
теологической науки разрабатывается в последние годы наиболее
интенсивно.
I В конце 198,0-х — начале 1990-х гг. традиционные методы струк-
турной геологии, направленные на изучение структурного рисун-
ка и кинематических условий его формирования в исходной од-
нородной среде, в основу которых положены методические раз-
работки Г.Рамберга, М.В. Гзовского (1919—1971), были подверг-
щуты критическому анализу. В работах М.А.Садовского (1904—
1994) и его последователей были изучены свойства реальных гео-
логических сред и показано, что их однородность является ре-
зультатом грубого осреднения или может рассматриваться как ча-
стный случай. В связи с этим возникла необходимость разработки
ранговой модели структурообразования в неоднородных, слож-
ноструктурированных средах, основанной на процессах самоор-
ганизации вещества и фрактальной (дробной, самоподобной)
делимости литосферы.
Представления о фронтальности литосферы повлекли за со-
бой серьезные теоретические и практические следствия. В связи с
этим возник вопрос — возможны ли реконструкции поведения
геодинамических систем в ретроспективном плане без учета рез-
ких непредсказуемых изменений фрактальной геологической сре-
ды на каждом структурном уровне? По современным представле-
ниям, в рамках существующей парадигмы сейсмологии, основан-
ной на представлениях о сплошной среде, по-настоящему устой-
чивых предвестников землетрясений пока не выявлено.
Для сверхсложной механической системы, которой является
тектоносфера, еще не найдены математические соотношения,
позволяющие установить, когда в том или ином объеме земные
недр медленно идущие процессы прервутся скачкообразным из-
менением его внутреннего состояния. Подобные сомнения возни-
кают при реконструкциях напряженного состояния по кинемати-
ке и геометрии наблюдаемых разломов и трещин. Считается, чтс
реальная картина напряженного состояния может быть восста-
новлена при условии, что мы оперируем данными, относящими-
ся к одному рангу деформаций, выделить которые в случае слож-
ноструктурированной среды не представляется возможным.
Принципиальные изменения произошли и в области приклад-
ных (не очень точное название) наук. Этому способствовал ко-
лоссальный объем геолого-съемочных, буровых и геофизических
работ. Изменились нужды промышленности, и геологи последо-
вательно вовлекали в орбиту своих исследований уран, редкие
элементы, все новые и новые виды полезных ископаемых, охва-
тившие к концу XX в. практически все элементы таблицы Менде-
леева.
Для развития геологии нефти и газа большое значение имели
успехи органической геохимии, казалось бы, окончательно под-
твердившие на молекулярном уровне модель органического про-
исхождения нефти, но в настоящее время дискуссия противобор-
ствующих сторон вновь обострилась. Новая классификация неф-
тегазоносных бассейнов, проведенная на геодинамической осно-
ве тектоники плит, значительно расширила направления поис-
ков, связанных с наличием поднадвиговой нефти, с нефтегенера-
ционной способностью авлакогенов, пассивных континентальных
окраин. В настоящее время большой объем добываемой в мире
нефти и газа связан с освоением акватории Мирового океана, а
бурение и эксплуатация ведутся при глубйнах моря более 1800 м.
В области рудной геологии также сместились акценты поисков.
Существенный прирост запасов, освоенных в последнее время
месторождений, связан с глубинами порядка 300—500 м, что су-
щественно влияет на стратегию поисков. В учении о рудных место-
рождениях весьма значительным стало применение геодинамиче-
ских критериев прогноза, связанных с тектонической активизаци-
ей, зональностью складчатых поясов, приуроченных к зонам суб-
дукции, коллизии, палеоспрединга и др. Наметились общие сто-
роны процесса рудо- и нефтеобразования, связанные с единым
флюидодинамическим механизмом их образования. Комплексное
изучение этих систем является ключом к пониманию сложной
полигенной природы как рудных, так и нефтегазоносных регио-
нов. В стратиграфии возникло даже новое направление — собы-
тийная стратиграфия, основанная на том, что глобальные собы-
тия служат естественными стратиграфическими реперами. Но в
тектонике все еще продолжается полемика между сторонниками
и противниками выделения орогенических фаз и эпох.
.• Инженерная геология трансформировалась из чисто приклад-
ной области в самостоятельную науку геологического цикла. По
мнению В. Т. Трофимова главное содержание инженерно-геоло-
гических исследований сводится к системному изучению припо-
верхностной части литосферы, ее динамики в связи с хозяйствен-
ной деятельностью человека; к разработке методов и технологий
управления состоянием массивов горных пород в целях сохране-
198
ния их устойчивости в ходе природной эволюции и взаимодей-
ствия с инженерными сооружениями; к теоретическому обосно-
ванию схем инженерной защиты территорий от природных и ан-
тропогенных геологических процессов. В ходе реализации инже-
нерно-геологических исследований стоит задача выявления гло-
бальной зональности инженерно-геологических условий конти-
нентов и Земли в целом.
Резко повышается удельный вес исследований инженерно-гео-
логического цикла в связи с обострившимся интересом к пробле-
мам экологии. Во многих развитых странах Европы, где возмож-
ность открытия новых залежей полезных ископаемых практиче-
ски исчерпана, основной задачей геологов ныне является крупно-
масштабное картирование геологической среды обитания челове-
ка, всестороннее комплексное изучение геологических условий и
потенциалвных возможностей использования территорий с оцен-
кой вероятности проявления опасных геологических процессов.
Это, несомненно, становится актуальным и для наиболее обжи-
тых районов нашей страны.
Тем самым в естествознании обозначилось новое научное на-
правление — геоэкология, которое опирается на экологические
направления геологических (экологическую геологию), географи-
ческих, биологических и социальных научных дисциплин.
7.5. Современное состояние и ближайшие
перспективы геологических наук. Фиксизм,
мобилизм — полвека спустя
Несмотря на все успехи концепции тектоники плит в объясне-
нии многих черт строения и развития твердой Земли, на ее пре-
вращение в руководящую парадигму в науках о Земле, нельзя счи-
тать, что данная теория решила все вопросы, стоящие перед эти-
ми науками. Наука не стоит на месте. В последнее десятилетие
ушедшего века и в настоящее время суперкомпьютеры дают воз-
можность быстро обрабатывать огромные массивы данных запи-
сей сейсмических волн, вызываемых землетрясениями по всей
планете.
Данные сейсмотомографии показали, что активные процессы,
приводящие в конечном счете к изменениям структуры земной
коры и рельефа, зарождаются значительно глубже, чем предпола-
галось ранее, — в нижней мантии и даже на ее границе с ядром.
Да и само ядро, как совсем недавно выяснилось, участвует в этих
процессах, к тому же его твердое «ядрышко», оказывается, ведет
себя достаточно самостоятельно — оно обладает двумя осрбыми
свойствами: внутренней анизотропией и отличается от внешнего
ядра большей скоростью осевого вращения. Данные сейсмотомо-
199
графин свидетельствуют о погружении глубоко в мантию наклон-
ных пластин океанской литосферы в зонах субдукции. Одни из
них, достигая нижней мантии, не пересекают ее, а отклоняются
вдоль поверхности, принимая практически горизонтальное поло-
жение; другие — пересекают кровлю нижней мантии, но затем
образуют раздув и не погружаются глубже; третьи же уходят на
большие глубины, в некоторых районах достигая ядра.
Успехи сейсмотомографии и других дисциплин в исследова-
нии глубинной геодинамики не только существенно продвинули
наши знания, но, как всегда бывает, породили новые и обостри-
ли существующие проблемы. В настоящее время основное внима-
ние исследователей приковывает обсуждение двух проблем.
Одна из них — глубинная геодинамика, а именно процессы,
протекающие в переходной зоне от верхней к нижней мантии, на
их границе, а также на границе мантии и ядра и даже внешнего и
внутреннего ядер. Соответствующие исследования направлены на
решение вопросов — является ли конвекция в мантии обшеман-
тийной или протекает раздельно в верхней и нижней мантии,
или, наконец, один тип конвекции периодически сменяет другой
во времени; какая конвекция является преобладающей — тепло-
вая или термохимическая, или, что более вероятно, взаимодей-
ствуют два этих типа.
Вторая, сопряженная с первой, проблема заключается в под-
линной роли мантийных струй — плюмов — и положении их
корней. Надо напомнить, что концепция мантийных струй и го-
рячих точек была предложена Дж.Т. Вилсоном в 1963—1965 гг. и
Дж. Морганом в 1971 г. Она была выдвинута для объяснения явле-
ний внутриплитного магматизма и получила широкое распро-
странение. В основе ее лежит идея о том, что мантийные струи —
плюмы (plumes), зарождающиеся глубоко в мантии, как бы «про-
жигают» движущиеся на более высоком уровне литосферные пли-
ты, создавая линейные цепи вулканов (в океане — вулканических
островов, при погружении превращающихся в гийоты) с законо-
мерным удревнением их возраста в направлении движения пли-
ты, пересекающей «горячую точку». Эта гипотеза была обоснова-
на на примере Гавайского архипелага и продолжающего его к се-
веро-западу подводного Императорского хребта в Тихом океане и
нашла подтверждение на ряде других примеров, однако далеко не
всех. Если признать ее справедливость, «горячие точки» становят-
ся репером, по которому можно определить уже не относитель-
ные, а абсолютные движения плит по сфере земной поверхности.
Правда, последние данные допускают отклонение верхушки плюма
в направлении течения астеносферы, в связи с этим неподвиж-
ность горячих точек не может считаться абсолютной. К тому же
современные данные указывают на то, что бесспорных примеров
вулканических цепей гавайского типа не так уж много.
200
1-‘ В последнее время тектоника плюмов становится если не аль-
тернативой, то почти равноправным партнером тектоники плит.
Показывается, что глобальный масштаб выноса глубинного тепла
через «горячие точки» превосходит тепловыделение в зонах спре-
динга срединно-океанических хребтов. В качестве классического
примера «горячей точки» можно рассматривать Исландию, рас-
положенную на пересечении оси спрединга Срединно-Атланти-
ческого хребта и зоны поперечных разломов. Палеоаналоги Ис-
ландии распространены в Тихом и Индийском океанах: поднятия
Шатского, Хесса, о. Кергелен и др.
В проблеме плюмов остается много неясного. По мнению мно-
гих исследователей, мантийные плюмы, дающие начало «горя-
чим точкам», возникают на границе мантии и ядра, в тонком
поверхностном слое D" (D — дубль-прим) между ними, обладаю-
щем особыми свойствами: существенно изменчивой мощностью,
достигающей 300 км, и резкой латеральной реологической гете-
рогенностью, свидетельствующей не только о температурных, но,
очевидно, и о химических различиях его вещества. Довольно быс-
тро сложилось представление о том, что этот слой является, с
одной стороны, «могильником» для погружающихся в зонах суб-
дукции пластин-слэбов океанской литосферы и, с другой сторо-
ны, источником поднимающихся в литосферу плюмов, вернее,
как увидим далее, так назывемых суперплюмов. В самом основании
этого примечательного слоя выявлен более тонкий слой резко по-
ниженной вязкости — ULVZ (ultra-low basal velocities zone), воз-
можно связанный с плавлением вещества между мантией и ядром.
Но, пока еще по не полным данным, он имеет неповсеместное
распространение, появляясь как раз под предполагаемыми супер-
плюмами.
Имеются серьезные основания предполагать, что современный
суперплюм под Восточной Африкой и смежной частью Индий-
ского океана, а также суперплюм центральной и западной части
Тихого океана, который российские геологи Л. П.Зоненшайн и
М. И. Кузьмин обозначили как область «горячего пятна», относят-
ся к подобным глубинным неоднородностям Земли Существует и
другое мнение о корнях плюмов — об их зарождении на границе
нижней и верхней мантии или даже в верхней мантии. Представ-
ляется возможным также, что имеются и более глубокие и менее
глубокие плюмы. Остается далеко не ясным, как соотносится ман-
тийная конвекция с адвекцией мантийных струй, чем определя-
ется локализация последних, хотя очевидно, что без допущения
определенной роли таких струй — плюмов — внутриплитный маг-
матизм объяснить трудно, если не невозможно.
Сейсмотомография и сейсмика отраженных воль показали, что
не только океанская, но и континентальная кора и литосфера
могут погружаться в зонах субдукции на значительные глубины,
201
достигающие 200—300 км. Прямым доказательством этого слу^»
микровключения минералов-индикаторов высоких давлений ~
коэсита, микроалмазов, клиноэнстатита в эклогитах, гранатов^
перидотитах и мраморах, обнаруженные в ряде районов — Кокде,
тав, Дабейшань, Альпы, Норвегия. Вопрос о том, как эти порода
вновь оказались на поверхности Земли, составляет особую про.
блему их так называемой эксгумации (эдукции).
Что касается океанской литосферы, то получены косвенные
минералогические свидетельства возможности ее погружения на
еще большие глубины, вплоть до верхов нижней мантии. Такими
свидетельствами являются включения в алмазах из кимберлито-
вых трубок Западной Африки (Гвинея) и Южной Америки (Бра-
зилия), представленные минералами, характерными не только для
переходной зоны от верхней к нижней мантии, но и для послед-
ней — мэйджорит, феррипериклаз, магнезиовюстит. Их образование
в условиях температур и давлений, свойственных именно этому
глубинному уровню, получило экспериментальное подтвержде-
ние. При этом высказывается предположение, что содержащие
алмазы включения перидотитов и эклогитов происходят из субду-
цированной океанской литосферы, что согласуется с данными
сейсмотомографии. •
' В контексте проблемы глобальной геодинамики остается от-
крытым вопрос о роли движущих сил геодинамических процес-
сов, о ранней истории Земли и др. В целом, несмотря на очевид-
ный прогресс наших знаний о процессах в недрах Земли, многие
вопросы еще далеки от однозначного решения и представляют
собой заманчивый объект для дальнейших исследований.
Принципиальным фактором стратегии научного познания,
определившим важнейшие интеллектуальные усилия геологов,
стала проблема приоритета горизонтальных и вертикальных дви-
жений в формировании структурного плана земной коры и ли-
тосферы. В поисках механизма тектогенеза ученые шли разными
путями. В XX в. на эту проблему трижды менялись взгляды научно-
го сообщества — популярность идей мобилизма (1910 — 1935), пол-
ное господство фиксистских представлений (1935—1960), возрос
дение и утверждение идей мобилизма в основном в контексте тек-
тоники литосферных плит, которая стала определяющей теорети
ческой концепцией геодинамики (с 1960-х гг.).
Почти за полувековую историю главные положения тектони
плит выдержали испытание временем, хотя в свете новых ДаНН
Дополнялись и уточнялись. Очевидно, что эти идеи восприним
лись не всеми. Эхо дискуссий, порой непримиримых, звучит
настоящее время. На современном этапе практически все геоЛ° ,
не отрицают наличие шарьяжей и крупных горизонтальных пеР в
мещений отдельных блоков по сдвигам, мало кто сомневаетс
наличии раздвиговой компоненты смещения в рифтовых зо
202
ентов, так и океанов. Данные сейсмотомографии по
как коцтив' биннЫХ оболочек и ядра Земли перевели дискуссию
стр<. нпю г^у «фнксистов» с уровня астеносфера—литосфера
«мо,щист глубину, расширив масштаб тектоносферы до грани-
цы □“-мантия (слой D").
( ясным, что вертикальные и горизонтальные движения
ре ' '^вляют собой составляющие векторов реализации тектони-
ческ / движений на всех уровнях тектоносферы и играют опреде-
ляк' ivio роль в становлении лика Земли. В связи с этим противо-
печ; . между «фиксистами» и «мобилистами» стали сглаживаться.
В 2hs г МА. Гончаров, учитывая противоречивые аргументы уча-
стники? этого «великого геологического спора», предложил в рам-
ках па даваемой им концепции геодинамики иерархически со-
лод пленных геосфер идею разноуровенности процессов в моде-
лях фиксистов» и «мобилистов». Так, упорядоченность делимо-
сти и госферы (глобальная сеть планетарной трещиноватости) и
ее причины казались непреодолимыми препятствиями в этой дис-
кусыи. Различные авторы увязывали это с перестройкой Земли
под юйствием ротационных процессов, приливных сил или эн-
догенной активности Земли. М. А. Гончаров показал, что форми-
рование этих структур, их геодинамика отвечают разным уровням
геосфер Земли. Перемещение литосферных плит обусловлены про-
цесчми глубинных геосфер низкого ранга. Формирование же рег-
маД юской сети отвечает более высокому рангу внешних геосфер,
включающих астеносферу, литосферу и осадочный чехол, и но-
сит начиненный характер.
В совместной работе В. Е. Хайн и М. А. Гончаров (2006) показа-
ли. ' !(> в начале XXI в., когда большинство исследователей не
сдат под сомнение дрейф континентов («вмороженных» в лито-
сфегTie плиты или движущихся самостоятельно), намечается но-
вым 1’убеж раздела мнений по проблеме — фиксизм или моби-
ли 'v Дна версия — это признание фиксированной относительно
оси ращения Земли геодинамической системы нулевого ранга
(Г ||\охватывающей всю Землю, обусловленной действием
<В" ||/гн°* ротационного фактора, в первую очередь, приливного
во", о ия Луиы, и представляющей собой интерференцию посто-
ЯНи'чюго)ПаДН°ГО И меРВДи°нального (попеременно южного и
ce'L()u гепА ре^^а континентов и привязанной к экватору конвек-
”, ;сц Во ина^ической системы 1-го ранга (ГС-1), функциони-
Р ’ 1 версгГеИ мантии (с корой) под всей поверхностью Земли,
nib'' "алеома ВОЗникла сравнительно недавно в связи с получе-
ксм'"ни. Ст НИтных Данных о расположении континентов в до-
исг '"11 ЗемТ° ВЫясняться, что, во-первых, в докембрийской
П|*"'1”»зой, есл начиная’ по крайней мере, с рубежа архей—
распалась ко** Не раньше’ периодически возникала, а затем
’чпактная группировка материков в суперконти-
203
ненты — Пангеи, сосредоточенные в одном, соответственно
Индо-Атлантическом, сегменте Земли; в другом полушарии им
противостоял Мировой океан — Панталасса. Во-вторых, что здесь
особенно важно, конфигурация Пангей оказывалась практически
каждый раз сходной с уже достаточно прочно установленной кон-
фигурацией последней, позднепалеозойской-раннемезозойской,
«вегенеровской» Пангеей. М. А. Гончаров предложил для обозна-
чения данной версии, по традиции, термин «глобальный фиксизм».
Другая версия представляет собой декларирование неупорядо-
ченного, хаотического, не связанного с осью вращения Земли
движения континентов и литосферных плит — «глобальный моби-
лизм». В истории Земли происходило постепенное «наращивание»
книзу конвектируюших геосфер. В архее функционировала только
геосистема (ГС-3), охватывая лишь тектоносферу и создавая во-
круг серогнейсовых «островов» зеленокаменные пояса с последо-
вательной аккрецией этих поясов вплоть до формирования гра-
нит-зеленокаменного континента Пангея-0.
i Нельзя считать решенным и вопрос о начале действия в исто-
рии Земли тектоники плит, подобной современной. Можно пола-
гать, что такой стиль тектонического развития был характерным
уже для позднего архея, т. е. начиная с 3,0.млрд лет. С этого време-
ни известны как офиолиты, обнаруженные в Северной Карелии,
Северном Китае, так и островодужные магматические комплексы.
Что касается среднего (3,0—3,5 млрд лет) и особенно раннего
(3,5—4,0 млрд лет) архея, то наряду с большим сходством обра-
зований этого возраста, в том числе древнейшего комплекса юго-
западной Гренландии, с более молодыми образованиями, форми-
рующимися на активных окраинах океанов, наблюдаются и опре-
деленные отличия — отсутствие «настоящих» офиолитов, бимо-
дальность вулканитов зеленокаменных поясов и их нелинейная
структура. Все это позволяет полагать, что в это время происхо-
дил переход от преобладания плюм-тектоники, характерной для
Венеры, к плейт-тектонике, элементы которой, кстати, уже при-
сутствуют и на Венере и которая стала господствовать на Земле не
позднее 3,5 —3,0 млрд лет. При этом даже сторонники того, что
тектоника плит «работала» уже с самого начала архея, т.е. 4 млрд
лет назад, признают определенные отличия в ее проявлении от
современного. Такие отличия, обусловленные прежде всего более
высоким тепловым потоком, который даже в позднем архее еще в
три раза превышал современный, наблюдаются и в отношении
раннего протерозоя. И только с позднего протерозоя тектоносфе-
ра, вероятно, стала развиваться по сценарию, практически неот-
личимому от современного.
Проникновение в геологию идей и методов физики, химии,
биологии, естественно, углубляет наши представления о станов-
лении геологических структур и вещественном составе оболочек
204
Земли. Но и геология, в свою очередь, помогает вскрыть специ-
фику физико-химических и биологических процессов, которые
развиваются во времени в геологическом пространстве.
В последние годы интенсивно обсуждаются вопросы о главных
энергетических источниках развития геологических процессов на
нашей планете. Какие факторы являются важнейшими, определя-
ющими в динамике и развитии Земли — внутренние, эндогенные
источники энергии или внешние по отношению к ней? Подавля-
ющее большинство исследователей на протяжении длительного
времени молчаливо решают этот вопрос в пользу внутренних,
глубинных, эндогенных процессов, очевидно основываясь на на-
глядности их внешних проявлений, прежде всего вулканизма и
сейсмичности, а в последнее время — на инструментально дока-
занных вертикальных и горизонтальных перемещениях земной
поверхности. Однако более объективное рассмотрение проблемы
показывает, что время для однозначного ее решения еще не на-
ступило. Об этом свидетельствует ряд работ, в которых указывает-
ся на роль иных, чем глубинные, факторов, влияющих на дина-
мику и эволюцию Земли.
Прежде всего надо отметить, что Земля представляет собой тело,
непрерывно вращающееся вокруг своей оси, а также обращающе-
еся вокруг Солнца и, наконец, вместе с последним и остальными
планетами Солнечной системы — вокруг центра нашей Галактики,
причем параметры всех этих движений испытывают определенные,
как вековые, так и периодические изменения во времени. Во-вто-
рых, следует учитывать гравитационное и иное влияние на нашу
Землю других тел как самой Солнечной системы, так и более дале-
кого Космоса. В последние годы оба эти фактора — ротационный и
космический — привлекают все большее внимание исследователей,
поскольку технические возможности их изучения неизмеримо воз-
росли. Это обязывает нас кратко остановиться на их существе и
значении, оговариваясь при этом, что многие высказываемые по
данной проблеме соображения остаются пока в той или иной, иногда
большой степени, гипотетичными.
Это прежде всего ротационный фактор, связанный с осевым
вращением Земли, который нельзя отнести к глубинным, хотя он
и не является внешним по отношению к нашей планете. О значе-
нии этого фактора давно и настойчиво говорили некоторые ис-
следователи, но с появлением тектоники литосферных плит он
Как бы был отодвинут на задний план, и лишь в последние годы
вновь стал привлекать к себе внимание.
Прежде всего скорость вращения Земли вокруг своей оси обна-
руживала в ходе истории вековое замедление вследствие тормозя-
щего действия лунно-солнечных твердых приливов и, кроме того,
Разного масштаба периодические изменения под влиянием различ-
ных внешних факторов, о следствиях которых будет сказано ниже.
205
Осевое вращение Земли влечет за собой проявление двух сил.
Одна из них центробежная. В наибольшей степени она проявляет-
ся на экваторе, способствуя перемещению масс из глубоких недр
планеты к ее поверхности. С действием этой силы исследователи
связывают повышенную контрастность рельефа Земли и сейсми-
ческую активность в приэкваториальной зоне, в полосе между 35°
северной и южной широты, причем то же наблюдается на Марсе
и Венере. Более того, российскими геологами В. М. Моралевым и
М. 3. Глуховским было высказано предположение, что образова-
ние ядер протоконтинентальной коры в раннем архее началось
именно в этой зоне.
Изменение скорости вращения сказывается на форме Земли,
поскольку ее сплюснутость — превышение экваториального ра-
диуса над полярным — есть прямое следствие этого вращения. Чем
больше его скорость, тем форма Земли ближе к эллипсоиду, и
наоборот. Изменение скорости вызывает, следовательно, пере-
стройку формы Земли, а это, в свою очередь, — перестройку
напряжений в литосфере. Именно этим многими исследователями
объясняется образование регматической сети линеаментов и пла-
нетарной трещиноватости.
Вторая сила, связанная с осевым вращением Земли, — это так
называемая сила Кориолиса, выражающаяся в смещении матери-
ков в направлении против часовой стрелки, т.е. с востока на за-
пад. Еще в одной из основополагающих работ по тектонике плит
французского геолога Кс.Ле Пишона было отмечено, что по от-
ношению к относительно неподвижной Антарктической плите все
остальные литосферные плиты испытывают смещение к западу со
скоростью 5 см/год. В дальнейшем это было как бы забыто, но в
последние годы роль силы Кориолиса вновь стала привлекать вни-
мание. Предполагается, что она вызывает течение астеносферы по
отношению к перекрывающей ее литосфере и подстилающей ме-
зосфере, а литосфера отстает в этом смещении вследствие тормо-
зящего влияния твердых приливов. Действием силы Кориолиса
объясняют, в частности, разительную диссимметрию Тихого оке-
ана, развитие по его западной периферии широкой системы ост-
ровных дуг и окраинных морей и ее отсутствие с противополож-
ной стороны, приближенность спредингового хребта к этой сто-
роне и поглощение здесь в зоне субдукции всей мезозойской оке-
анской коры. Правда, всему этому может способствовать надвига-
ние обеих Америк на Тихий океан вследствие раскрытия Атлан-
тики, а система островных дуг и окраинных морей существовала
на востоке в мезозое и палеозое. Но, вероятно, тут играло роль
совокупное действие обоих факторов.
Силу Кориолиса в сочетании с твердыми приливами и ман-
тийной конвекцией М.А.Гончаров привлек для объяснения не
только западного, но и северного дрейфа материков — их преоб-
206
ладающего смещения к северу по отношению к той же Антаркти-
де. Вместе с Н. А. Божко он допускает крупнопериодическую сме-
ну северного дрейфа материков на южный. Ряд исследователей
полагают, что в процессе вращения Земли может иметь место
дифференциальное вращение отдельных оболочек и их смещение
друг относительно друга, считая, что это может иметь важные
следствия для глубинной динамики Земли. К настоящему времени
подобное уже достаточно строго доказано для внутреннего, твер-
дого ядра Земли, которое вращается с несколько иной скоро-
стью, чем остальная планета. По соображениям российского гео-
физика Б.В. Левина, перемещение внутреннего ядра может при-
водить к возникновению при вращении Земли дополнительной
силы инерции, воздействующей на подвижность литосферы, при-
чем преимущественно в приэкваториальной области. Б. В. Левин
именно с этих позиций объясняет повышенную сейсмическую
активность и расчлененность рельефа в приэкваториальной зоне.
Другие исследователи идут дальше в том же направлении, до-
пуская смещение мантии относительно внешнего ядра, верхней
мантии относительно нижней. Российский астроном Ю. В. Баркин
полагает, что подобные дифференциальные смещения земных
оболочек вызываются гравитационным влиянием Солнца, Луны
и других планет Солнечной системы, и влекут за собой перерас-
пределение масс внутри Земли, изменение ее момента инерции,
геопотенциала, скорости вращения Земли, что вызывает накоп-
ление напряжений на границах оболочек, силы тяжести, а также
имеют своим более отдаленным следствием тектонические дви-
жения, магматизм, колебания уровня Мирового океана. Все эти
процессы, согласно Ю.В.Баркину, развиваются циклически.
Поскольку Земля представляет собой открытую систему, кото-
рая взаимодействует с окружающими ее космическими телами,
влияние космического фактора воздействия на нашу планету без-
условно. Это взаимодействие может быть прямым (астроблемы) и
опосредованным (приливные воздействия, солнечная энергия,
изменения орбиты Земли, расположение Земли в пределах Галак-
тики и др.). Наиболее очевидным оно является в отношении на-
шей ближайшей соседки — Луны. Земля и Луна фактически пред-
ставляют собой двойную планету. Луна всего на несколько десят-
ков миллионов лет моложе Земли. Об их тесном родстве говорит
сходство химического и петрографического состава. Первоначаль-
но Луна находилась на весьма близком расстоянии от Земли.
Наиболее наглядным следствием близкого соседства этих небес-
ных тел являются твердые приливы, испытываемые Землей под
влиянием лунного притяжения. Российский геофизик Ю. Н. Авсюк
Доказывает, что, вопреки общепринятому представлению о мо-
нотонном удалении Луны от Земли, расстояние между ними пе-
риодически то возрастает, то убывает. Это, естественно, сказыва-
207
ется на интенсивности приливного воздействия. Такое изменение
носит циклический характер, и циклы эти коррелируются с тек-
тоническими циклами Бертрана. Ю. Н.Авсюк объясняет той же
цикличностью в системе Земля—Луна и цикличность проявления
других геологических процессов — трансгрессий и регрессий, го-
рообразования, инверсий магнитного поля. Он полагает, что при-
ливная эволюция системы Земля—Луна— Солнце дает вообще до-
статочное объяснение всей «жизни Земли».
Более спорным представляется вопрос о влиянии на внутри-
земные процессы дальнего Космоса. Достаточно давно было обра-
щено внимание на совпадение тектонических циклов Бертрана с
периодом обращения Солнечной системы по галактической ор-
бите с так называемым «галактическим годом». По данным рос-
сийского физика А. А. Баренбаума, Земля на своем пути по галак-
тической орбите периодически пересекает исторгаемые из галак-
тического центра спиральные рукава и потоки, содержащие ко-
метно-метеоритный материал, который и достигает Земли. Под-
тверждением реальности этого процесса служит факт все возрас-
тающего числа открытий в геологическом разрезе не только фа-
нерозоя, но и докембрия, следов импактного воздействия на зем-
ную кору, совпадающего по времени с великими вымираниями
органического мира на рубеже геологических эр, периодов и даже
некоторых эпох и веков.
Таким образом, интерференционный характер действия гео-
динамических процессов разного возраста и ранга на Земле с тру-
дом поддается расшифровке. Чем глубже и детальнее мы вникаем
в геологическую историю Земли, тем более гипотетичны наши
модели. Совершенно необходима объективная количественная
оценка значимости роли достаточно многочисленных факторов,
влияющих на динамику нашей планеты, как внутренних глубин-
ных, так и внешних, для получения столь же объективной оценки
их относительного значения. Но не менее очевидны трудность ре-
шения этой задачи и то, что ее решение потребует многих лет и
разработки новых методик исследования.
Нерешенные проблемы существуют не только в теоретической,
но и в практической геологии. Важен и мониторинг сейсмической
активности планеты и других природных катастроф — вулкани-
ческих извержений, крупных оползней и обвалов. Актуальной за-
дачей остается и разработка прямых методов поисков залежей
нефти, и повышение отдачи нефтяных пластов. При участии гео-
логии должны быть найдены рациональные методы добычи руд-
ных залежей на дне океанов. Важной задачей геологов является
изыскание, вместе с другими специалистами, способов надежно-
го и безопасного захоронения радиоактивных отходов.
В настоящее время в геологии выделяется новое научное на-
правление — экологическая геология, предметом изучения кото-
208
рой, по мнению российских геологов В. Т. Трофимова и Д. Г.Зи-
линга, являются экологические функции литосферы, включаю-
щие в себя ее ресурсную, геодинамическую, геофизико-геохими-
ческую компоненты.
Роль экологической геологии стремительно возрастает и пере-
ходи! от контроля за состоянием окружающей среды к монито-
рингу, т.е. отслеживанию хода ее изменений, и прогнозированию
таких изменений и, наконец, к планированию рационального
использования этой среды в различных целях — добыча полезных
ископаемых, водоснабжение, строительство, отдых — с макси-
мальным сохранением природных условий.
Таковы важнейшие, на взгляд авторов книги, проблемы со-
временной геологии, вернее геологических наук в целом.
Накопление сравнительных планетологических данных повы-
шает возможности расшифровки ранних событий в истории Зем-
ли. Таким образом, ростки новых перспективных направлений в
развитии наших наук появляются на наших глазах.
Важно еще раз подчеркнуть полезность комплексирования ис-
следований разных направлений, в частности сейсмологии, гео-
химии, экспериментальной минералогии, петрологии для изу-
чения процессов, происходящих в пограничных слоях между
верхней (средней) и нижней мантией, мантией и ядром, причем
в последнем случае большое значение имеют и данные магни-
тологии — изучения механизма инверсий магнитного поля
Земли.
Сейчас, в первые годы третьего тысячелетия, появляются ос-
нования говорить о наступлении новой революции в геологических
науках. Происходит переход от теории тектоники плит, удовле-
творительно объяснявшей лишь кинематику самых верхних оболо-
чек Земли, притом только на протяжении последнего миллиарда
лет, к глобальной геодинамике, рассматривающей эволюцию Зем-
ли в целом, в течение всей ее истории и в связи с эволюцией
Солнечной системы или, по крайней мере, ее внутренних «ка-
менных» планет.
Ростки этой новой концепции, новой парадигмы можно ви-
деть в работах ученых ряда стран, в том числе российских ученых,
но наиболее определенно она была впервые обрисована в серии
статей японских геологов и геофизиков (С. Маруяма, М. Кумазава
и др.), опубликованных в первом номере 100-го, юбилейного тома
Журнала Японского геологического общества.
За последние 10—15 лет достигнуты принципиально важные
новые результаты, которые и превратили геодинамику в подлин-
но глобальную науку. Этими результатами геодинамика обязана, в
Первую очередь, сейсмической томографии, получившей в пе-
редние годы мощное развитие, а также экспериментальной мине-
ралогии, «микроминералогии» (изучение мельчайших включений
209
в алмазах и некоторых других минералах) и геохшмии в
ности геохимии изотопов. ’ Ос°бен-
Главные достижения сводятся к следующему.
1 1. Впервые стала возможной расшифровка строения и с
нижней мантии, которая ранее представлялась <втноситедь°СТа,!'
неродной. Но °'
2. Открыт слой D", пограничный с ядром, Намечена гпя
на уровне 1 600—1 700 км, показано существование слоя
женной вязкости непосредственно ниже гранипьи 660 км. HeoHl1
данные и интересные данные получены относительно внутоем И
го ядра Земли. Не‘
3. Сейсмотомография подтвердила не только, реальность cvfi
дукции, но и возможность погружения слэбов субщуцируемой оке-
анской литосферы в нижнюю мантию до гранищы ядра. Однако
происходит это неповсеместно, и часть слэбов « застревает» в пе-
реходной зоне между верхней и нижней мантие:й или непосрел
ственно ниже кровли нижней мантии, периодически обрушива-
ясь в глубины нижней мантии. Обнаружено такжхе явление отрыва
нижней части слэбов с образованием в месте отрыва «астено-
сферного окна» — источника постколлизионного мантийного маг-
матизма. Изучение микроминеральных включений показало, что
не только океанская, но и континентальная .литосфера можс!
погружаться в зонах субдукции до глубины более 200 км. В связи с
этим возникла проблема эксгумации, т.е. обратнюго подъема суб-
дуцированного материала на поверхность.
4. Томография подтвердила и реальность конвекции. Выясняет-
ся, что модель термохимической конвекции п|редпочтительнсс
модели чисто тепловой конвекции. Представляется вероятным, чю
в истории Земли происходило чередование периодов господств,
двухъярусной и обшемантийной конвекции, причем на Раня
стадиях этой истории преобладала первая, а их «нередование
релируется с образованием и распадом суперкоитинентов.
5. Большое внимание привлекает проблема шантийных^^^^
мов, с которыми связывают внутриплитный магматизм,
плюмов могут, по-видимому, лежать на разных, глубина анИ(||>|
перплюмов в слое D", а других — в основании геерхнеи р
нижней мантии. На самой этой границе, представляю мОжс'
проницаемый барьер как для слэбов, так и длЯ1 плюм
происходить расщепление суперплюмов. е сОмнс
6. Стационарность корней плюмов вызывает боль
ния. Плюм°в°1
7. Соотношение конвективных течений и адвекции
тается не вполне ясным. кон|1<?!
8. Создание полноценной глобальной геодинахиич (p.i^
ции требует учета, помимо глубинных процессе»®, е я Зем
торов — ротационного, т.е. влияния осевого вра'ше
210
voio в первую очередь обусловленного взаимодействи-
косМИ?пи и Луны.
ем алогичная эволюция была свойственна и другим планетам
9- ^гоуппы; все они прошли через тектонику роста. Венера в
)емН°и Л? переживает плюм-тектонику с элементами плейт-тек-
основно демля _ сочетание плюм- и плейт-тектоники, Марс и
тоники, перешли в следующую стадию — тектоники общего
МеркУР дуна и спутники больших планет — завершающую ста-
с*аТпочти полной потери эндогенной активности.
111 л новные проблемы, нуждающиеся в дальнейшей разработке:
более глубокое исследование структуры и динамики нижней
мантии и ее взаимодействия с ядром;
. выяснение соотношений конвекции и плюмов;
• уточнение природы плюмов;
. более полная и точная оценка роли ротационного и косми-
ческого факторов в глобальной геодинамике.
7.6. Международное сотрудничество ученых-
геологов
Началом международного сотрудничества ученых-геологов сле-
аует считать Всемирную выставку в Филадельфии (США) в 1876 г.,
когда сравнение выставленных на ней геологических карт различ-
ных стран Европы и Северной Америки наглядно показало необ-
ходимость согласования принципов их составления и условных
обозначений на основе международной стратиграфической шка-
С этой целью в 1878 г. в Париже была созвана первая сессия
Международного геологического конгресса. Начатая работа была
продолжена на следующей сессии в Болонье в 1881 г. при актив-
ном участии российских ученых. С того времени сессии конгресса
А,и созываться регулярно, раз в четыре года, за исключением
1()45РЬ1°’ связанных с мировыми войнами 1914— 1918 и 1939 —
и П- ГГ Столетие созыва конгрессов было отмечено на 26-й сессии
'^ioPcecc В 1980 Г’’ а в 20°8 г- в Норвегии намечено провести уже
С;|ц Р^пеССИИ конгРесса состоялись в нашей стране: 7-я в 1897 г. в
сессии етербурге, 17-я в 1937 г. и 27-я в 1984 г. в Москве. Все эти
1,1 соб"РОШли с большим успехом. Как правило, сессии конгрес-
1|Ран к!- ЮТ в последние годы до 4—5 тыс. делегатов из многих
тРадиГ Табл’ 71)-
1,11 ,;1нияИ ННо Одн°й из главных задач конгресса является орга-
и**°РмирОв 011,1 по с°зданию геологических карт, для чего была
рИРа- ЭдойаНа комиссия по геологической карте Европы, затем
"р0||Ы в комиссией было предпринято полистное издание карты
сштабе 1:500000, выпущен Геологический атлас Мира
211
Таблица 7.1. Международные геологические конгрессы
Сессия Год Страна- организатор Место проведения Количество представлен- ных стран
1-я 1878 Франция Париж 23
2-я 1881 Италия Болонья 22
3-я 1885 Германия Берлин 22
4-я 1888 Вел и кобритания Лондон 25
5-я 1891 США Вашингтон 26
6-я 1894 Швейцария Цюрих 20
7-я 1897 Россия Санкт-Петербург 27
8-я 1900 Франция Париж 30
9-я 1903 Австрия Вена 31
10-я 1906 Мексика Мехико 34
11-я 1910 Швеция Стокгольм 36
12-я 1913 Канада Торонто 49
13-я 1922 Бельгия Брюссель 38
14-я 1926 Испания Мадрид 52
15-я 1929 Южно-Африкан- ский Союз Претория 50
16-я 1933 США Вашингтон 54
17-я 1937 СССР Москва 50
18-я 1948 Великобритания Лондон 84
19-я 1952 Алжир Алжир 82
20-я 1956 Мексика Мехико 105
21-я 1960 Дания Копенгаген 101
22-я 1964 Индия Нью-Дели 109
23-я 1968 Чехословакия Прага 103
24-я 1972 Канада Монреаль ПО
25-я 1976 Австралия Сидней 85
26-я 1980 Франция Париж 116
27-я 1984 СССР Москва ПО
28-я 1989 США Вашингтон ПО
29-я 1992 Япония Киото 85
30-я 1996 Китай Пекин 102
31-я 2000 Бразилия Рио-де-Жанейро 98
32-я 2004 Италия Флоренция 117
33-я 2008 Норвегия Осло
212
в масштабе 1:10 000 000, настенная Геологическая карта Мира того
же масштаба. В 1956 г. по инициативе российских ученых при этой
комиссии была образована подкомиссия по тектоническим кар-
там, работающая в Москве под руководством российских ученых.
Ею опубликованы два издания Международной тектонической
Ь<арты Европы в масштабе 1 :2 500 000, вышли 3-е издание в мас-
1табе 1:5 000 000 и Международная тектоническая карта Мира в
[асштабе 1:15 000 000, ведется работа над тектонической картой
сши. Вышли в свет подобные карты Северной и Южной Амери-
:и, Африки, Австралии. Успешно работают при конгрессе комис-
ии по отдельным стратиграфическим системам, занятые опреде-
ением их границ и ярусного деления, по структурной геологии
И
ДР-
Однако периодическое проведение сессий МГК не полностью
обеспечивало постоянство контактов между геологами разных стран
специальностей.
С этой целью в
I960 г. был создан Международ-
ной союз геологических наук, одним из вице-президентов кото-
юго традиционно является представитель России (ранее — Со-
«етского Союза). Аналогичный союз ученых в области геофизики
1 геодезии был образован в 1965 г., после успешного проведения
। 1957—1958 гг. Международного геофизического года. Этот союз
акже регулярно проводит свои съезды, именуемые ассамблеями.
Международный геофизический год дал старт серии крупных
международных научных проектов, разрабатываемых совместны-
ми усилиями обоих научных союзов, работающих в области наук
о Земле (оба они входят в состав Международного союза научных
союзов). Первым таким проектом явился Проект верхней мантии.
Инициатором его был российский ученый В. В. Белоусов, актив-
ный участник Международного геофизического года и первый
председатель Межведомственного Геофизического комитета при
Академии наук СССР. Этот проект разрабатывался в 1960-е гг. Ему
на смену пришел «Геодинамический проект», разработка которо-
го заняла следующее десятилетие. С начала 1980-х гг. исследования
проводятся по международной программе «Литосфера», включа-
ющей несколько научных направлений. Все эти направления, как
и работы по предыдущим проектам, объединяют усилия специа-
’ листов разных научных дисциплин — геологов, геофизиков и гео-
f Химиков.
Более определенную геологическую направленность имеют ис-
следования по Международной программе геологической корре-
ляции (МПГК), начатые в 1972 г. и продолжающиеся при поддер-
Ц хеке ЮНЕСКО. К настоящему времени закончены или продолжа-
ются работы по более чем 300 проектам МПГК; ряд из них был
предложен и возглавлен российскими учеными. Необходимость
прогнозирования изменений климата и оценки их возможного
Сияния на человечество недавно вызвала к жизни еще одну на-
213
учную программу — «Глобальные изменения» (Global Change), в
которой задействованы геологи.
В последние десятилетия успешно функционируют, наряду с
международными, региональные объединения ученых континен-
тального масштаба — европейские и североамериканские. Евро-
пейские геологи периодически собираются на съезды европей-
ских геологических обществ (первый съезд состоялся в 1975 г. в
английском городе Рединге), а также на съезды европейских гео-
логов в Страсбурге, где они проводятся каждые два года начиная
с 1982 г. Аналогичные съезды европейских геофизиков собирают-
ся в Ницце.
В рамках программы «Литосфера» и при поддержке Европей-
ского фонда научных исследований, при активном участии рос-
сийских геологов и геофизиков осуществлялась программа «Ев-
ропроба», предусматривающая комплексное изучение глубинного
строения Европейского континента.
С программой «Литосфера» связана также работа по составле-
нию глубинных профилей — трансектов через континенты; неко-
торые из них пересекают территорию России.
Три мощных объединения специалистов в области наук о Зем-
ле действуют в Северней Америке — в США, Канаде и Мексике.
Это Американское геологическое общество, отметившее в 1988 г.
свой столетний юбилей, Американский геофизический союз, ко-
торому в 2004 г. исполнилось 85 лет, и Американская ассоциация
геологов-нефтяников. Они проводят по две научные сессии в год,
собирающие по несколько тысяч участников.
В последнее время некоторые из этих сессий проводятся и на
других континентах — в Европе, Азии, Южной Америке. Выше
уже говорилось о Программе глубоководного бурения, в которой
принимают участие специалисты США, Канады, европейских
стран и Японии.
Своеобразным международным полигоном стала Антарктида,
в геолого-геофизическом исследовании которой интенсивно уча-
ствуют Россия, США, Великобритания, Япония, Австралия,
Новая Зеландия и некоторые другие страны. Концентрируют свои
усилия в изучении Арктики Россия, США, Канада, Германия и
скандинавские страны.
Некоторые проекты объединяют страны не всего континента,
а отдельных его крупных регионов, например Карпатско-Балка! I-
ская геологическая ассоциация в Центральной и Восточной Ев-
ропе. В свое время Украина и бывшие социалистические страны
Восточной Европы совместно провели успешные крупные иссле-
дования по глубинному сейсмическому зондированию земной
коры.
Все более широкое распространение получает практика двуХ-
и трехсторонних совместных геолого-геофизических проектов,
214
например франко-американское и франко-индийское сотрудни-
чество и др.
Совершенно очевидно, что нарастающее международное со-
трудничество ученых-геологов в огромной степени способствует
прогрессу наук о Земле. Дело не только в обмене свежей инфор-
мацией и идеями на различных научных форумах, но еще бблее
важна возможность ознакомиться непосредственно в поле с раз-
личными геологическими объектами, позволяющая судить о них
не понаслышке, а по собственным впечатлениям.
Немаловажное значение имеет установление личных контак-
тов между учеными, работающими над одинаковыми или сход-
ными темами. Часто плодом таких контактов позже становятся
совместные публикации в международных журналах, число кото-
рых все возрастает.
7.7. Общие закономерности развития
геологических наук
Геология, возникшая как самостоятельная ветвь естествозна-
ния в начале XIX в., прошла сложный путь развития. Постепенно
расширялся круг объектов се исследования, менялись и совер-
шенствовались методы, цели и задачи, а тем самым и содержание
геологии.
Возникает вопрос: какова внутренняя структура геологической
науки и существует ли взаимосвязь ее отдельных элементов и,
если существует, как она развивается во времени? Решение этого
вопроса является ключевым для определения логики ее развития
и установления взаимосвязей с другими науками.
Для донаучного этапа геологии характерно накопление исходно-
го фактического материала, разработка элементарных приемов геоло-
гических наблюдений и их истолкование в рамках поверий и ми-
фов, а также традиционных воззрений нептунизма или плутонизма.
Конечно, уже тогда пытливый ум естествоиспытателей не мог
довольствоваться только этими узкими описательными рамками.
Были высказаны идеи об изменении лика Земли (Аристотель, IV в.
До н.э.; Страбон, 60-й год до н.э.), высказано предположение о
Морском происхождении ископаемых раковин (Ксенофан, V в.
До н.э.), предложена гелиоцентрическая модель строения Сол-
нечной системы (Аристарх Самосский, III в. до н.э.).
После некоторого перерыва, приходящегося на Средние века,
Когда наука развивалась лишь на арабоязычном Востоке, ее по-
ступательный ход возобновился в эпоху Возрождения.
В переходный период (вторая половина XVIII в.) геологические
знания, базирующиеся на развитии горного дела, географических
открытий, приобретают более целенаправленный характер. Круг
215
интересов естествоиспытателей переместился в область изучения
ископаемых остатков организмов и попыток построения страти-
графических разрезов.
Подразделение разрезов проводилось в основном по отличию
вещественного состава пород, при этом петрографо-литологиче-
ские признаки несли информацию об относительном времени их
формирования. Геогнозия (термин Г.Фюкселя) еще не стала настоя-
щей исторической наукой и оставалась на описательной стадии.
Переход к научному этапу истории геологии («героический
период») ознаменовался появлением биостратиграфического ме-
тода, предложенного В. Смитом в начале XIX в.
Несмотря на известную примитивность и несовершенство пред-
ложенного метода в его первоначальной форме, были разработа-
ны первые научные принципы историко-геологических исследо-
ваний. Геологи получили возможность с единых позиций рассмот-
реть имеющийся в их руках материал и начать воссоздание лето-
писи геологической истории.
К 1940-м гг. были выделены почти все системы фанерозоя, а
несколько позже и большинство ярусов. В начале XIX в. была пред-
ложена и первая концепция образования горных сооружений —
тектоническая гипотеза «кратеров поднятия»,«которую приняли к
руководству и которой придерживались практически все исследо-
ватели горных стран первой половины XIX в. Этот рубеж был
знаменательным и в области изучения вещества.
На смену описательной ориктогнозии (науке об ископаемых),
в которой основная доля исследований была направлена на изу-
чение внешних физических свойств минералов, пришли более
тонкие, химические методы, позволившие разработать качественно
новую классификацию минералов.
В начале XIX в. начали создаваться первые национальные гео-
логические общества, образование которых дало резкий толчок
развитию геологии.
Уже в конце XVIII в. В.М.Севергин, анализируя состояние
«ориктогнозии», наметил тенденцию к дифференциации зарож-
давшейся науки, обусловленную спецификой объектов исследо-
вания. Он выделил описательную минералогию, минералогиче-
скую химию, топографическую минералогию, экономическую
минералогию, геогнозию (науку о горах), историческую минера-
логию и геогению (учение о происхождении Земли). В первой по-
ловине XIX в. наметившаяся дифференциация геологии прояви-
лась более четко. В качестве самостоятельных дисциплин выдели-
лись палеонтология, стратиграфия, геологическое картирование,
структурная геология.
Переход ко второму («классическому») периоду истории гео-
логии завершился в середине XIX в. и ознаменовался победой эво-
люционных идей Ч. Лайеля и Ч. Дарвина.
216
На смену гипотезе кратеров поднятия пришла гипотеза кон-
тракции, предложенная французским геологом Эли де Бомоном
и подтвержденная фундаментальными региональными исследо-
ваниями австрийского геолога Э. Зюсса.
Принцип униформизма, эволюционная палеонтология и ги-
потеза контракции, предполагавшая медленное, постепенное ос-
тывание Земли и коробление земной коры вследствие уменьше-
ния ее радиуса, положили начало широкому внедрению в прак-
тику геологических работ актуалистического метода, с помощью
которого стала вырисовываться история становления современ-
. ного лика Земли. Правда, уровень фактических знаний ограничи-
вал возможности исторической геологии главным образом вос-
становлением летописи событий, совершавшихся на поверхности
* земного шара, точнее континентов, в фанерозое. Большое значе-
ние имело появление учения о геосинклиналях и платформах,
(означавшее проникновение эволюционных идей в тектонику.
Резкий качественный скачок в развитии геологии в ту же эпо-
ху произошел с появлением поляризационного микроскопа, скон-
струированного еще в 1834 г. англичанином Ф. Толботом и впер-
вые примененного для исследования горных пород и минералов
А английским геологом Г.Сорби в 1850 г. Микроскопическая пет-
рография позволила надежно классифицировать горные породы
по минералогическому составу и структуре и вместе с изучением
их химического состава проложить путь к познанию их генезиса.
К концу XIX в. произошла еще большая дифференциация гео-
логических наук. В качестве самостоятельных дисциплин выдели-
В лись историческая геология, тектоника, учение о полезных иско-
паемых, петрография, гидрогеология, геоморфология, были сде-
даны первые попытки использования данных гравиметрии, маг-
1 нитометрии и сейсмологии для выяснения глубинного строения
Земли. В это же время наметились первые признаки интеграции,
или синтеза, наук о Земле. Благодаря исследованиям А. Гресли,
И. Вальтера, Н.А.Головкинского, А.А.Иностранцева, Т.Арльдта
и других ученых, в конце XIX в. в качестве самостоятельной науч-
ной дисциплины выделилась палеогеография. В этот же период во
всех ведущих странах мира возникли национальные геологические,
службы, систематически осуществлявшие геологосъемочные ра-
ф боты. Успехи региональной геологии выдвинули на первый план
ж необходимость международного сотрудничества геологов в целях
Унификации стратиграфической шкалы как основы геологического
Картирования и реализации крупных геологических проектов, что
нашло отражение в организации международных геологических
Конгрессов.
ж Конец XIX в. — 60-е гг. XX в. — время нового качественного
«Перелома в развитии геологии. Этот период развития геологии
Получил в литературе название «критического». В связи с откры-
217
тием радиоактивности была подорвана физическая основа кон-
цепции контракции. Новые данные по строению складчатых со-
оружений, в частности открытие шарьяжей с большой амплиту-
дой горизонтальных перемещений, также отвергали классиче-
ский вариант теории контракции. Взамен ее появлялись все новые
и новые тектонические гипотезы, в большинстве своем противо-
речащие друг другу. В поисках механизма тектогенеза ученые шли
разными путями. Выдвигались гипотезы, в которых основная роль
отводилась горизонтальным движениям (А. Вегенер, Ф. Тейлор,
А. Холмс, Дж.Джоли и др.). Другие гипотезы отстаивали примат
вертикальных тектонических движений (Э.Хаарман, Р.Беммелен,
Б. и Р. Виллисы и др.).
Ш вейцарский геолог Э. Арган (1879—1940), анализируя совре-
менные тектонические гипотезы, в 1922 г. сторонников первого
направления назвал мобилистами, второго — фиксистами. В 1930—
1950-е гг. мобилистские концепции были почти полностью отвер-
гнуты, и мобилизм в целом потерпел временное поражение.
Ломка старых представлений началась и в других областях гео-
логии, например так называемый «кризис магмы» — острая дис-
куссия по вопросу происхождения магмы, в особенности образо-
вания гранитов, продолжалась несколько*десятилетий и до сих
пор не закончилась. Эволюционное учение Ч.Дарвина также под-
вергалось ревизии, наметился определенный возврат к ламаркиз-
му (номогенез, ортогенез).
- Между тем геология, как и естествознание в целом, стала раз-
виваться более быстрыми темпами. Если на протяжении предше-
ствующих периодов геологи довольствовались познанием внеш-
ней стороны геологических процессов и явлений, то теперь по-
явилась возможность проникновения в их внутреннее содержа-
ние, определения физической и химической сущности этих про-
цессов.
С одной стороны, увеличение разнообразия решаемых проблем
и конкретных методов исследования усилило начавшийся ранее
процесс дифференциации геологических наук. В составе геологии
выделился ряд новых научных дисциплин, таких, как литология,
инженерная геология, геокриология и др. С другой стороны, опре-
деляющим в процессе развития геологии на этом этапе стал про-
цесс интеграции, взаимного проникновения геологии, физики,
химии, биологии, а также взаимодействия отдельных научных
дисциплин внутри геологических наук. Кристаллохимический уро-
вень изучения вещества дал резкий импульс развитию мине-
ралогии, геохимии. Широкое развитие геофизических методов
исследования позволило изучить строение и состав внутренних
геосфер и впервые создать модель оболочечного строения Земли.
Теория изостазии стала широко использоваться для объяснения
механизма вертикальных движений земной коры. Измерения силы
218
тяжести с подводных лодок позволили открыть зоны резких отри-
|ацатсльных гравитационных аномалий, связанных с глубоковод-
ijibiMn желобами, а данные сейсмологии — погружающиеся на боль-
Кную глубину наклонные сейсмофокальные зоны, выходящие в
эти желоба.
ж В 1960-х гг. геология пережила новую научную революцию. Она
И&ыла связана, прежде всего, с началом широкого и многоплано-
вого исследования ложа Мирового океана. Геология по существу
впервые превратилась в глобальную науку, изучающую как кон-
гиненты, так и океаны. Освоение космического пространства дало
возможность не только непосредственно изучить земное и метео-
витное вещество, но и получить образцы лунного грунта для на-
Ккмных исследований, а также произвести спектральные анализы
вещества планет Солнечной системы, составить тектонические
Ксарты планет и их спутников.
Проникновение в геологию новых физических и химических
методов исследования дало возможность создать модели строения
глубинных оболочек Земли и протекающих там процессов. Изуче-
ние минерального вещества на уровне зерен и отдельных их фраг-
ментов и включений с помощью микрозонда позволило уточнить
химический состав минералов и горных пород, восстановить тер-
модинамические обстановки их формирования. Успехи радиогео-
логии впервые дали возможность расшифровать историю станов-
ления и внутреннюю структуру древних, докембрийских, комп-
лексов. Тем самым историческая геология перестала быть геологи-
ей только фанерозоя, но распространила диапазон своих исследо-
ваний почти на всю историю Земли, начиная с 4 млрд лет. Изуче-
ние отношений изотопов отдельных химических элементов про-
ложило новый путь к выяснению происхождения горных пород и
полезных ископаемых.
Главная особенность этого периода — возрождение идей моби-
лизма и появление новой тектонической концепции тектоники
литосферных плит, которая переросла из гипотезы в научную те-
орию в истории геологии.
.«* В настоящее время геология насчитывает более 100 самостоя-
тельных научных дисциплин, образовавшихся в процессе диффе-
ренциации и интеграции геологических наук. Наиболее отчетливо
на данном этапе проявляется процесс интеграции наук как внут-
ри самой геологии, так и естествознания в целом. Особое значе-
ние имеет появление геодинамики, объединившей усилия геоло-
гов, геофизиков и геохимиков. В первые годы XXI в. геология сно-
ва находится на переломном этапе своего развития.
Специфика настоящего момента состоит в попытке создать гло-
бальную модель развития нашей планеты. Земля — это целостная,
закономерно построенная, открытая система. Процессы, проис-
I ходящие на уровне ядра, мантии, земной коры и внешних оболо-
219
чек, а также их составных элементов, взаимосвязаны, поэтому и
назрел вопрос создания глобальной геодинамической модели эво-
люции Земли и составления прогноза ее ближайшего развития.
Эта задача была сформулирована еще в конце XVIII в. выдающим-
ся английским естествоиспытателем Дж. Хаттоном как задача со-
здания общей теории Земли. Сегодня ясно, что подобную модель
можно создать, опираясь на данные сравнительной планетоло-
гии, исследуя корреляции глобальных проявлений эндогенных и
экзогенных процессов, геологические, геохимические, петроло-
гические и геофизические данные.
Глобальные геологические модели должны найти применение
и для решения глобальных экологических проблем. Безусловно,
это потребует дальнейшего взаимопроникновения различных дис-
циплин естествознания, их взаимодействия с техническими и со-
циальными науками.
Итак, в ходе развития геологии наблюдались процессы диф-
ференциации и интеграции науки. Выполняя специфические,
только им свойственные функции, отдельные научные дисцип-
лины органически связаны между собой. На первых этапах науч-
ного развития геологии в XIX в. определяющим являлся процесс
дифференциации. Для более поздних перцодов и современного
состояния геологии ведущей тенденцией является процесс ин-
теграции. Осуществляя общую задачу расширения и углубления
познания нашей планеты, дифференциация и интеграция науки
выражают диалектическую противоречивость познавательного
процесса. Дифференциация предполагает расчленение целостной
научной системы на отдельные отрасли знания, интеграция же
координирует и подчиняет отдельные дисциплины единой си-
стеме. При этом чем шире и глубже происходит процесс диффе-
ренциации, тем большая потребность возникает в интеграции
знаний.
Геологическое знание по своей сути системно, поскольку в
основу его положена системная модель. Объективный мир, позна-
ваемый геологическими науками, диалектически противоречив. Он
целостен и вместе с тем расчленен на элементы, при этом каж-
дый элемент и система в целом обладают бесчисленным количе-
ством характеристик, которые, взаимодействуя между собой, со-
здают новые системы. Поэтому геология как интегральная наука
на каждом этапе своего развития имеет свои особенности, обу-
словленные изменением объекта исследования, техническим уров-
нем познания и стоящими перед ней задачами. Особенностью еди-
ной геологической науки будущего, которую В. В. Белоусов пред-
лагал назвать «геономией», является интегральное, всеохватываЮ'
щее знание, сохраняющее внутри себя подразделение на более
или менее узкие специализации. В настоящее время в геологии в
качестве подобной научной дисциплины выделяется геодинамика,
220
К которая интегрирует практически все достижения современной
геолог ии.
Анализ особенностей развития геологии, историографическое
описание основных периодов ее развития показывают, что ста-
новление современной науки шло отнюдь не прямолинейно. Оно
представляло сложный процесс, полный противоречий, спадов и
подъемов, возвращений к старым идеям, борьбы различных ги-
потез, великих геологических споров, продолжавшихся многие
десятки лет, затем на новом уровне знаний вновь приобретавших
значительную остроту. В. И. Вернадский выделил некоторые осо-
бенности развития геологии в общей системе знаний и обратил
внимание на то, что прошлое научной мысли рисуется нам каж-
дый раз в совершенно иной и все новой перспективе. Каждое на-
учное поколение открывает в прошлом новые черты, случайное и
неважное в глазах ученых одного десятилетия получает в глазах
другого нередко крупное и глубокое значение.
Особый интерес представляет специфика переломных момен-
тов развития геологии, которые совпадают с тенденциями обще-
го развития естествознания. Введенное Т. Куном (1922—1996) по-
днятие о научных революциях, по мнению В. Е. Хайна, явилось само
• по себе революцией в разработке истории наук и подвело науч-
ную основу под периодизацию этой истории.
Происходили ли научные революции в геологии? Если рас-
сматривать геологию как одну из фундаментальных дисциплин
естествознания, то априори можно дать положительный ответ на
этот вопрос, поскольку научные революции — это естественный,
закономерный процесс в ходе развития науки, когда периоды
спокойного, эволюционного развития сменяются всплеском на-
ручного творчества в рамках новой теоретической концепции. Но в
^литературе постоянно дискутируется вопрос о зрелости геологии
Как науки, принципах ее периодизации, о количестве научных
революций.
Геологические знания развивались параллельно с развитием
^’Человеческой цивилизации. Но когда говорят о геологии как са-
мостоятельной научной дисциплине, то обычно указывается дата
ее появления в начале XIX столетия (с некоторым отклонением в
й, ту или иную сторону). К тому времени естествознание при веду-
Ш' Щей роли механики уже имело 200-летнюю историю. Научная ре-
волюция XVII в. оказала огромное влияние на историю человече-
ства. Гелиоцентрическая модель Н. Коперника, новая картина мира,
законы механики И.Ньютона (1643—1727) стали основой мыш-
Г ения ученых. Классическая схема развития науки — от теории к
эксперименту и вновь к теории — до сих пор остается идеалом
научного поиска.
Историческое запаздывание научного созревания геологии было
обусловлено несколькими причинами. Одной из них являлось то,
221
что геологический объект и геологические модели характеризова-
лись чисто описательными характеристиками. Создать строгую те-
оретическую модель таких объектов труднее, чем дать описание
движения небесных тел. Поэтому теоретическая парадигма есте-
ствознания XVII—XVIII вв. оказалась более благоприятной для
точных наук, которые находились в привилегированном положе-
нии ко всем прочим знаниям, в том числе и геологическим. Вто-
рой причиной явилось то, что теоретические концепции геоло-
гии, выдвигаемые в то время, носили частный характер и опира-
лись, с одной стороны, на традиции нептунизма или плутониз-
ма, а с другой — еще продолжали испытывать влияние религиоз-
ных догматов (сотворение мира, Всемирный потоп).
Поэтому простые истины, установленные в конце XVIII —
начале XIX вв. английским землемером В.Смитом, очень быстро
обернулись новой универсальной системой расчленения и сопо-
ставления геологических образований. Биостратиграфический ме-
тод В.Смита поднял геологические исследования на качественно
новый уровень, позволив уже к 1840-м гг. создать основы относи-
тельной геохронологии фанерозоя.
В начале XIX в. появилась и первая тектоническая концепция
«кратеров поднятия», разработанная Л.Бухрм и А.Гумбольдтом.
Эта первая основополагающая научная революция в геологии отве-
чала этапу общего перелома в развитии естествознания, когда оно
утратило свой чисто механистический характер. Успехи химии по-
зволили перейти на химический уровень исследования минералов
и дать их первую научную классификацию.
Вторая научная революция в геологии относится к середине
XIX в. и характеризуется торжеством эволюционного учения
Ч.Лайеля и Ч.Дарвина, появлением новой концепции горообра-
зования — гипотезы контракции и применением поляризационного
микроскопа.
Третья научная революция в геологии, произошедшая на рубе-
же XIX и XX вв., отвечает новому переломному этапу развития
естествознания, когда лидирующее положение заняла физика.
Кризис геологии начала XX столетия сказался в основном в
тектонике, отчасти в петрологии, и был обусловлен невозможно-
стью адекватного истолкования быстро накапливающегося фак-
тического материала. Новая парадигма в геологии восторжество-
вала в 1930—1950-е гг. и имела отчетливый фиксистский харак-
тер, базируясь на учении о геосинклиналях. Между тем успехи фи-
зики и кристаллохимии послужили основой для внедрения в гео-
логию геофизических и геохимических методов, что определило
новый уровень исследования строения нашей планеты и слагаю-
щих ее горных пород и минералов.
Глубочайшую революционную перестройку испытала геология в
1960-х гг. Она выразилась прежде всего в смене фиксистской пара-
222
дигмы мобилистской теорией тектоники литосферных плит.
Широкомасштабное исследование геологии дна Мирового океа-
на, Земли в целом, других планет Солнечной системы, успехи,
достигнутые в сейсмологическом изучении, в глубинном зонди-
Вровании океанической и континентальной коры, в геохимиче-
ских, изотопных исследованиях горных пород мантийного и ко-
врового происхождения, космогеодезические методы измерения
движения литосферных плит, цифровая революция в геофизике
открыли новые возможности для развития геологии.
В настоящее время угадываются признаки новой научной рево-
Ллюции в естествознании, которые проявляются в сближении гу-
манитарного и естественного комплексов наук, базирующихся на
представлении о принципиальной нелинейности любых реальных
процессов.
Признаки новой научной революции все более заметны в на-
стоящее время и в геологии. Данные сейсмической томографии,
сравнительный анализ геологии планет Солнечной системы, спут-
никовая альтиметрия, данные изотопной геохимии, математиче-
Вское моделирование, физический эксперимент при сверхвысоких
давлениях дали ключ к пониманию глубинных процессов, идущих
>. нижней мантии и на границах ядро — мантия, внешнее — внут-
реннее ядро. Оказалось, что эти данные лежат за рамками приме-
Кюния современной парадигмы геологии тектоники литосферных
^|.1ит. Тектоника литосферных плит — это тектоника верхних обо-
лочек Земли. В своем классическом варианте она применима, ве-
роятно, только для нашей планеты.
На повестку дня сегодня поставлена задача создания подлинно
глобальной геодинамической модели Земли, изучения ее геодина-
мической эволюции, определения ее места в общем эволюцион-
ном ряду планет земной группы. Глобальная модель Земли должна
учитывать и рассматривать геодинамические процессы разного
, ранга во взаимосвязи, в том числе учитывать взаимодействие Земли
и Космоса. Геологические объекты фрактальны, обладают при-
маками самоподобия и самоорганизации, находятся в неравновес-
ном состоянии под нагрузкой в течение длительного времени,
Для них характерны различные флуктуации, вызывающие хаотич-
ность протекающих в них процессов во времени и в пространстве.
W Исследованием изменчивости состояний неравновесных мак-
росистем, а к их числу должна быть отнесена и такая открытая
Природная система, как Земля, занимается нелинейная термоди-
намика. В геологии, как и в других областях естествознания, нели-
нейные процессы проявлены широко (П. М. Горяйнов, В.И.Кей-
лИс-Борок, О.Л. Кузнецов, Ф.А.Летников, А.А.Лукк, А. В.Лукья-
нов, А. В. Николаев, В. Ф. Писаренко, Ю. М. Пущаровский, Д. Л. Тёр-
Котг (D.Turcotte), А. Д. Щеглов и др.). Геологическую историю Зем-
. лн можно представить как цепь эпизодов потери устойчивости,
223
обусловленной состоянием самоорганизованной критичности ее
оболочек, под влиянием разнообразных, в том числе космиче-
ских факторов. С позиции концепции детерминированного хаоса
сейчас рассматриваются проблемы сейсмичности, структурооб-
разования, геохимические процессы. Отражением нелинейности
является влияние незначительных отклонений орбиты Земли на
ее эндогенную активность, изменения климата, биосферы и дру-
гих оболочек нашей планеты.
При анализе истории геологии особый интерес представляет
диалектика развития геологических идей. Появление новой пара-
дигмы геологии, как правило, связано с попыткой укрепить по-
зиции прежней наиболее одаренными ее приверженцами. Так, в
начале XIX в. нептунизм как научное течение был отвергнут Л. Бу-
хом и А. Гумбольдтом, наиболее талантливыми учениками А. Вер-
нера, предложившими первую тектоническую гипотезу «крате-
ров поднятия». Эли де Бомон, опираясь на идеи гипотезы «крате-
ров поднятия» и пытаясь придать ей глобальный характер, пред-
ложил гипотезу контракции — свою концепцию горообразова-
ния, в корне изменившую представление предшественников преж-
де всего с точки зрения механизма процессов горообразования, а
также ведущей роли горизонтальных движений.
Американский геолог Дж. Дэна, один из авторов учения о гео-
синклиналях, был приверженцем идей Эли де Бомона. Своими
материалами по геологии Америки он придал концепции кон-
тракции стройность, позволившую ей безраздельно властвовать в
геологии на протяжении многих десятилетий. Учение о геосинк-
линалях опрокинуло старые представления о горообразовании и
вернуло геологию к признанию ведущей роли вертикальных дви-
жений. Идеи тектоники литосферных плит выкристаллизовались
в рамках международного проекта «Верхняя мантия», инициато-
ром которого был В. В. Белоусов, предложивший механизм и объяс-
нения энергетики процессов горообразования в рамках учения о
геосинклиналях. О новой глобальной модели развития Земли, огра-
ничивающей масштабы действия тектоники плит, заявлено ярки-
ми приверженцами этой теории (О. Г.Сорохтин, Я.Фукао, С.Ма-
руяма, Л.П.Зоненшайн, М.И.Кузьмин, В.Е.Хайн и др.).
Очевидно, что при смене парадигм горообразования и форми-
рования лика Земли во главу угла ставился вопрос о механизме и,
как следствие, о приоритете вертикальных или горизонтальных
движений (фиксизм—мобилизм). В глобальной модели в контексте
рангового подхода вертикальные и горизонтальные движения рас-
сматриваются совместно. Интересно, что современные взгляды на
природу катастроф как на внезапную реакцию системы на плав-
ные изменения внешних условий позволяют говорить о том, что
все тектонические концепции несут в себе элементы катастро-
физма.
224
История геологии знает немало примеров, когда старые, каза-
лось бы, навсегда ушедшие в прошлое споры, вновь привлекают
к себе внимание, оказываются созвучными сегодняшней злобо-
дневности. Конечно, это бывает тогда, когда спор затрагивает са-
мые важные проблемы, имеющие исключительное значение для
понимания наиболее принципиальных положений нашей науки
(мобилизм —фиксизм, катастрофизм—униформизм и др.).
Можно ли говорить о прогрессе научного знания, если исто-
де науки и, в частности, геологии свидетельствует о том, что
эедставления о мире и отдельных его элементах подвержены ко-
:нным изменениям?
Новые поколения ученых, опираясь на опыт и новые гипоте-
I, решительно отбрасывают прежние теории, которые в свое
>емя также опирались на опыт и наблюдения и по-своему объяс-
ити природу геологических явлений. Так, гипотеза «кратеров
зднятия» была вытеснена теорией контракции. Механизм тео-
1И контракции буквально трешал под напором открытий физи-
I и данных о масштабных перемещениях покровов, открытых в
Альпах и других горных странах.
) И хотя геология привыкла к потрясениям, тектоника лито-
сферных плит подорвала основы учения о геосинклиналях, на про-
тяжении более 70 лет безраздельно владевшего умами геологов.
Открытия и теоретические разработки будущих поколений уче-
ых, которые создадут новую парадигму геологии, точно так же
югут быть отвергнуты, и их воззрения, которые, казалось бы,
должны дать бесконечную перспективу развития, тоже должны
быть пересмотрены.
Значит ли, что история геологии есть история ошибок и про-
тиворечий, сменяющих друг друга заблуждений, одно за другим
уходящих в забвение? Конечно нет, напротив, это — доказатель-
ство поступательного движения нашей науки к созданию более
совершенной модели.
Ж. Кювье считал, что фундамент науки зиждется на обломках
старых теорий. Вероятно, в этом состоит логика развития геологи-
ческих идей, когда каждая парадигма отвечает современному ей
общему уровню развития науки и культуры. По В. И. Вернадскому,
только некоторые все еще небольшие области научного мировоз-
зрения неопровержимо доказаны или вполне соответствуют в дан-
ное время действительности и являются научными истинами.
Геология ушла далеко вперед, но, возможно, утратила роман-
тику непосредственного диалога с природой. Как писал сто лет
Назад великий французский математик и философ Анри Пуанка-
ре, ученый изучает природу не потому, что это полезно, а пото-
**У, что это доставляет наслаждение, ибо природа — прекрасна;
ее красота дает почувствовать изящество и гармонию мира, а это,
в свою очередь, — источник всякой красоты.
РАЗДЕЛ ВТОРОЙ
ОБЩИЕ ВОПРОСЫ МЕТОДОЛОГИИ
ГЕОЛОГИЧЕСКИХ НАУК
...Хотим мы этого или не хотим,., неизбежно
нас широкой волной на каждом шагу охваты-
вают вопросы, задачи и интересы, тесно свя-
занные с философией... Они входят как все-
проникающая среда во все наше научное ми-
ровоззрение, врываются в наш научный язык,
в каждое наше наблюдение и точно установ-
ленный факт, и еще более в каждое его тол-
кование и объяснение...
В. И. Вернадский
Глава 8
Методологические основы научных
исследований
8.1. Основной вопрос методологии науки;
методология как современная технология
мыслительной деятельности
В основе познания мира — наблюдение и анализ окружающей
нас реальности. Однако свидетельство зрелости любой естествен-
ной науки — это ее стремление наряду с изучением природных
объектов осмыслить и самое себя. Такая потребность ощущается,
разумеется, не всеми ее представителями, не в равной мере, и не
всякий день и час. Многие конкретные научно-практические зада-
чи вполне успешно решаются без этого.
Но при решении фундаментальных задач — о закономерностях
эволюции геологической среды, о механизмах природных про-
цессов, о возможностях их реконструирования и прогнозирова-
ния — не обойтись без знаний о том, что такое наука, как она
устроена, как развивается, что ей доступно, а что нет.
, Достаточно ли для получения объективных, достоверных на-
учных выводов накопления и обобщения опытных фактов? Спо-
собны ли они доказать истинность теории? Могут ли одни и те Xе
Наблюдения и эксперименты приводить к различным научны^
226
заключениям? Каковы критерии истинности, научности, эффек-
тивности и предпочтительности тех или иных научных концеп-
ций? Эти вопросы выходят далеко за рамки узкопрофессиональ-
ных знаний; они находятся в сфере методологии науки, одного из
важнейших разделов философии.
Многие естествоиспытатели убеждены в том, что методически
правильно поставленные наблюдения способны отражать реаль-
ность вполне адекватно, без какой-либо предвзятости, открывая
надежный путь к истине. Но, как утверждает современная методо-
логия науки, никакие наблюдения и эксперименты не могут быть
ни полностью независимыми от человека, ни, следовательно,
абсолютно объективными и достоверными. Один и тот же опыт
нередко совместим с разными, даже взаимоисключающими тео-
риями. Даже сколь угодно обширное и глубокое опытное знание
не может в принципе дать полной уверенности в том, что постро-
енная на такой основе теория истинна. Вот почему важнейшую
роль здесь играет, помимо опытного, методологически корректное
теоретическое освоение действительности. Без этого реальный,
устойчивый, значительный прогресс в науке невозможен.
Наука как целенаправленная деятельность по формированию
и развитию знания руководствуется определенными нормами,
правилами, методами. Их осмысление и разработка — задачи ме-
тодологии науки. Основной вопрос методологии, по мнению боль-
шинства специалистов, это пути и способы достижения истинно-
го и практически эффективного знания.
Подобная трактовка обычно не вызывает сомнений. Кажется
само собой разумеющимся, что практически эффективны имен-
но истинные знания, которые, в свою очередь, раньше или поз-
же, но непременно должны оказываться практически эффектив-
ными. Между тем, с позиций современной методологии истин-
ность и практическая эффективность знания не находятся между
собой во взаимно однозначном соответствии. О серьезных сомне-
ниях в правомерности их отождествления пишут многие автори-
тетные ученые — физики, философы, историки науки. К этому
Подводит и методологический анализ ряда фундаментальных про-
блем геологии (см. гл. 10).
Есть основания полагать, что проблема достижения истинно-
сти знания как неотъемлемая часть основного вопроса философии
°б отношении отражения реального мира в нашем сознании к
самому миру должна решаться в рамках и средствами собственно
Философии. Основным же для методологии науки следует считать
в°прос о путях и способах обеспечения эффективности знания в
Решении актуальных научных и практических задач той или иной
Конкретно-научной области. Методологическую обработку и со-
гласованное с ней описание естественных тел и явлений считал
основой научного знания еще В. И. Вернадский (1988).
227
Одна из основных задач методологического анализа — выявле-
ние и изучение методов познавательной деятельности, определе-
ние возможностей и пределов применимости каждого из них. Пони-
мание этого делает, при прочих равных условиях, деятельность
человека более рациональной и эффективной. Анализируя труды
естествоиспытателя, методолог не становится при этом исследо-
вателем природных явлений. Его задача — корректно оценить с
общенаучных позиций теоретические основания, принципы и
методы достижения конкретными науками адекватности, обосно-
ванности, полезности и предпочтительности конкурирующих кон-
цепций. Следует согласиться с утверждением, что профессиональ-
ная методология — одна из самых актуальных и насущно необходи-
мых областей современной технологии: технология мыслитель-
ной деятельности (Новая философская энциклопедия. — Т. 2. —
2001).
XXI век — время высоких технологий. Существуют они и в гео-
логии. Спутниковые наблюдения, космофотосъсмка, сверхглубо-
кое бурение, сейсмотомография, микрозондирование, компью-
терное моделирование и многое другое неизмеримо обогатило
возможности практического исследования и освоения недр и по-
верхности Земли. На качественно более высокий уровень выходят
и фундаментальные исследования. Нацеленные на изучение меха-
низмов природных процессов, на реконструирование прошлых и
прогнозирование будущих геологических событий и обстановок,
они требуют, наряду с вышеперечисленным, разработки и квали-
фицированного применения еще и собственной, весьма специ-
фической технологии.
Дело в том, что фундаментальные исследования, при всей их
разнопрофильности, непременно должны выполняться на высо-
ком научном уровне, иначе они попросту лишены смысла. Между
тем, научным может быть названо вовсе не любое исследование.
Для этого оно должно отвечать определенным требованиям, пред-
ставлять достаточно сложную систему определенных базовых эле-
ментов познания. Добиться этого, полагаясь только на интуицию,
'здравый смысл и профессиональный опыт, невозможно. Необхо-
дима особая технология планирования и постановки научного
исследования. В отличие, например, от промышленных техноло-
гий, в основе которых лежат совокупности алгоритмов, в фунда-
ментальной науке многие важнейшие познавательные процедуры
‘неалгоритмизируемы. Они направляются эвристически', отысканием
(нередко полу интуитивным) ответов (часто нестрогих) на некото-
рые наводящие вопросы, задаваемые в определенной последова-
тельности так, что ответ на один из них открывает путь к получе-
нию ответа на последующий. По мнению Ю. В. Сачкова, в исследо-
вании важно не просто ставить все новые проблемы, а прозорливо
отбирать те из них, которые начали созревать для своего решения-
228
Однако в целом исследование методологических аспектов наук
о Земле пока не получило должного развития. За последние деся-
тилетия это важнейшее направление не привело к заметным по-
итивным результатам ни в геологической науке, ни в геологи-
еском образовании. Во многих работах по-прежнему господству-
т, как это отмечал В. Е.Хаин еще тридцать лет назад, описатель-
ая характеристика геологических тел, явлений и процессов, и
билие примеров не оставляет места для проникновения в их ме-
анизм. Неоднократным констатациям преобладающей описатель-
ости и недостаточной теоретизации не сопутствовали практи-
еские выводы о путях исправления такого положения. Исследо-
ания общих проблем методологии нередко оказывались далеки-
1И от реалий конкретного научного поиска. Неразработанность
нерациональных
методологических рекомендаций
не
могла не
азочаровывать геологов-практиков. Для многих специалистов сущ-
ость методологического анализа до сих пор неясна, а его необхо-
имость в конкретных исследованиях далеко не очевидна. Харак-
ерен скепсис в отношении того, чем могут быть реально полез-
ы «общие рассуждения» методологов.
О методологических основах нашей науки — принципах, кри-
ериях, правилах — мы задумываемся чаще всего как бы «на ходу»,
пециально и глубоко не размышляя над ними, а опираясь глав-
ны образом на интуицию, здравый смысл и профессиональный
пыт. Более глубокие пласты технологии естественно-научного
ознания остаются невскрытыми. Строгий научный подход к та-
им вопросам нередко — и весьма недальновидно — рассматрива-
ет как надуманное, ненужное излишество, а то и просто как про-
ьление псевдонаучного схоластического теоретизирования. До сих
ор в геологии основополагающие методологические установки,
одной стороны, нередко воспринимаются как сами собой разу-
,еющиеся прописные истины, с другой стороны, они постоянно
нарушаются (В. В. Груза, 1977). Закономерное следствие этого —
серьезные заблуждения и затруднения в подходе к решению мно-
гих частных и обших геологических проблем.
Исправить такую ситуацию, казалось бы, несложно: достаточно
обратиться к обширной соответствующей литературе. Но едва ли
одно это дало бы ощутимый и быстрый положительный эффект.
Проблема в том, что в большинстве подобных трудов, созданных
науковедами, методологами, философами, излагаются основные
принципы логики науки и диалектики познания, сущность обще-
логических методов и критерии научности, особенности эмпири-
ческого и теоретического познания и т.п. При всей объективной
важности таких знаний их еще недостаточно для методологически
грамотного планирования и проведения конкретного исследова-
ния. Подобные сведения большинству геологов представляются (ча-
сто не без оснований) слишком абстрактными, оторванными от
229
стоящих перед ними актуальных профессиональных задач. Ощу-
щается некий логический пробел: отсутствие рекомендаций по при-
ложению общих принципов и правил методологии к практике про-
ведения конкретных геологических исследований.
А между тем в последние годы проблема методологической
подготовленности стала особенно актуальной в связи с проник-
новением в геологию принципиально новых, и весьма глубоко
теоретизированных, общенаучных направлений — нелинейной
динамики, самоорганизации, детерминистского хаоса, фракталь-
ной геометрии природы, а также нетрадиционных концепций стро-
ения и эволюции геологической среды. Сейчас уже вполне ясно:
методология — это действенный инструмент исследователя; это
теория рациональных и эффективных исследовательских процес-
сов; ее задача — определение оптимальных способов достижения
целей науки (В. В. Груза, 1977). Незнание даже элементарных ме-
тодологических правил оставляет нереализованными не только
многие практические, но и мощные познавательно-образователь-
ные ресурсы геологии.
Так, в частности, по отношению к студентам-геологам, при
выполнении ими курсовых и дипломных работ наиболее обычны-
ми и настойчивыми остаются требования «сделать что-то своими
руками»: собрать фактический материал, обработать и системати-
зировать его, сопоставить с ранее имевшимся, представить в на-
глядной форме и т. п. Между тем, как отметил Ю. В. Сачков, чело-
век познает не только руками, но и головой', познание не сводится
лишь к опыту и прикладным разработкам, оно характеризуется
активным взаимопроникновением опытного и теоретического
начал. Устойчивость и направленность научному поиску придают
научные теории, создаваемые в ходе фундаментальных исследова-
ний. Последние же контролируются принципами методологии
науки. Овладевать основами методологического анализа следует
еще на студенческой скамье, и чем раньше, тем лучше.
Начинающий специалист вовсе не обязательно останется на-
всегда простым ремесленником (в хорошем смысле слова) или даже
«мастером в своей профессии. Будущие геологи-исследователи, гео-
отоги-ученые, обучаясь методам полевого наблюдения и лаборатор-
ного экспериментирования, должны осваивать и применять также
теоретические средства познания. Нужно уметь не только интуи-
тивно, но и главным образом осознанно выходить на актуальные
проблемы своей науки, грамотно ставить задачи, корректно вы-
двигать и проверять гипотезы, содержательно и четко формулиро-
вать получаемые выводы, научно убедительно обосновывать и до-
казывать их. Собранный фактический материал необходимо уметь
целенаправленно преобразовывать и представлять в моделях, без
чего невозможно — и это важно осознать — ни ввести его в иссле-
дование, ни проанализировать, ни обобщить.
230
По уровням соотнесенности методологических рекомендаций
и конкретных геологических задач можно выделять теоретическую
практическую методологию. При этом создание практических
методологических рекомендаций, адресованных геологам, — осо-
енно актуальная, но, вместе с тем, и наиболее далекая от своего
ешения задача. Следует подчеркнуть: подобные рекомендации не
огут и не должны предопределять каких бы то ни было специаль-
ых геологических выводов, тем более, что, как замечают И.При-
зжин и И.Стенгере (2000), ни один методологический принцип
гарантирует исследование от риска зайти в тупик. Тем не ме-
:е, грамотная методологическая ориентация, несомненно, по-
югает давать как фундаментальным, так и прикладным исследо-
аниям верную направленность, обеспечивая их научную коррек-
ность и в конечном счете — доказательность и надежность полу-
асмых результатов.
Первостепенным, и даже вполне достаточным условием успеш-
юго решения разнообразных задач геологии до сих пор обычно
читают компетентное применение методов самой этой науки. Ведь
олько с их помощью, как полагают, можно получить, а затем
равильно обработать, систематизировать, проанализировать и
столковать объективные и достоверные фактические данные —
основу любых геологических построений. Такое представление во
йогом справедливо для производственных работ. Однако практика
аучных исследований показывает, что для получения надежных
ыводов одна только чисто профессиональная подготовленность
едостаточна: приходится решать еще и вопросы, которые, ка-
залось бы, находятся далеко за рамками профессии геолога. Это
уже давно отмечено и во многих других науках, например в фи-
зике. Так, еще А. Эйнштейн писал, что физик не продвинется впе-
ред, если в критические моменты решения своих проблем не зай-
мется изучением самого процесса мышления. А автор синергетики
Г.Хакен прямо указал, что физика своими замечательными до-
стижениями обязана ее методологии.
Как выйти на актуальную научную проблему и как правильно
сформулировать ее, как грамотно поставить исследовательскую
задачу? Как выбрать методы, оптимальные для решения именно
Данной задачи? Как правильно доказать и проверить получаемые
выводы? Зачем нужны и как строятся теории в геологической
науке, что такое геологические законы и закономерности? Ка-
кова в геологии роль фактов, что можно и что нельзя признать
Фактом? Какое исследование можно считать научным, каким
требованиям должны удовлетворять исследования разных типов?
Подобные вопросы обычно воспринимаются геологами-практи-
ками как абстрактно-философские, далекие от их будничной, повсед-
невной работы и потому неактуальные. Между тем именно их коррект-
ное решение и определяет научный статус исследования. Почему?
231
Несомненно, даже в относительно простых и часто повторяю-
щихся задачах наблюдения, описания, картирования, способы
решения которых достаточно отработаны, тем более в творческом
научном поиске, любой геолог осознанно или нет, но практичес-
ки всегда применяет множество процедур, понятий и терминов,
являющихся типичными объектами анализа методологов. Так, в
процессе своей профессиональной деятельности он планирует
исследования, подразделяет их на фундаментальные, поисковые, при-
кладные, стремится выполнить их научно и получить новые зна-
ния, намечает проблему, определяет цель, ставит задачу, выдвига-
ет гипотезу, обдумывает ее обоснование, ищет подтверждения, а
затем и доказательства, для чего проводит наблюдения и экспери-
менты, отбирает и анализирует факты, создает модели геологи-
ческих тел и процессов — описания, определения, классификации,
объединяет их в системы, выясняет закономерности их проявле-
ния, механизмы возникновения и эволюции, открывает законы и
строит теории развития, дает его прогноз.
Но если все эти процедуры и понятия — неотъемлемая часть
работы и лексикона геолога (не только ученого, но и практика!),
то следует, очевидно, по меньшей мере, хороню представлять себе
их содержание. Применяются ли в геологии ^ти понятия и проце-
дуры в том же смысле и так же эффективно, как в остальной
науке? Достаточно ли для этого только интуиции, обыденного и
профессионального опыта, или требуется что-то еще? Сколь зна-
чительными тут могут быть ошибки и их последствия в научной и
практической работе?
В повседневном научно-практическом обиходе естественников
вообще и геологов в частности весьма живучи многие издавна
культивируемые стереотипы мышления. Вполне согласуясь, каза-
лось бы, с обыденным здравым смыслом, они тем не менее идут
вразрез с принципами современной методологии науки.
Вот некоторые широко укоренившиеся мифы традиционного
естественно-научного познания.
1. Поскольку в познании естественно идти от простого к слож-
ному, любое исследование нужно строить от отдельных фактов к
фундаментальному закону.
2. Научное познание должно исходить лишь из достоверных,
т.е. несомненных для всех, очевидных фактов.
3. При подготовке фактуальной базы важна системность, кото-
рая должна проявляться в комплексности, т.е. максимальной полно-
те и всесторонности описания природных явлений.
4. В основе подобных описаний должны быть основные качества
явления, выделяемые безотносительно к каким-либо гипотезам,
теориям и парадигмам.
5. Чем больше непредвзято установленных достоверных эмпи-
рических фактов, тем надежнее выводы. Правильно собранные и
232
грамотно обобщенные факты сами приводят к правильным заклю-
чениям.
6. Теории выводятся из фактов путем их обобщения; истинная
теория — та, которая базируется на достоверных эмпирических
фактах и обобщениях и потому адекватна реальности.
7. Эмпирические обобщения противостоят гипотезам как до-
стоверные утверждения — предположительным; но и гипотезы
должны не изобретаться «умозрительно», а основываться всегда
только на фактах.
8. Важнейшая задача — искать факты, подтверждающие гипо-
тезу или теорию. Из альтернативных теорий (гипотез) правильнее
та единственная, которая на данный момент лучше подтвержда-
ется фактами.
9. Главная задача естественных наук — познание реальности
такой, какова она «на самом деле». Истинная теория должна «пол-
ностью согласоваться с объективными фактами», «во всех отно-
шениях адекватно отражать природу».
10. Для получения истинного знания о реальности необходимо
оперировать конкретными, непосредственно наблюдаемыми ре-
альными объектами, а не абстрактными моделями.
11. Формализация представлений о реальности возможна и эф-
фективна лишь в точных науках. В естествознании настоящие (фор-
мальные, строгие, количественные) теории невозможны и не
нужны.
12. Любые природные процессы в принципе прогнозируемы, а
предсказательные возможности науки в перспективе безгранич-
ны. Поскольку вариации начальных условий вызывают, как пра-
вило, пропорциональные вариации результата, то большинство
процессов должно быть прогнозируемо и фактически. Любая не-
прогнозируемость, случайность — временное следствие недоста-
точной изученности, несовершенства методик. «Наука — враг слу-
чайности».
13. Чем подробнее и точнее описаны и измерены природные
явления, тем надежнее прогнозы. Совместное влияние на процесс
ряда факторов можно прогнозировать, изучив влияние каждого
из них в отдельности, при этом всегда в принципе полезно и
эффективно применение осредненных оценок.
14. Горизонты знания и пределы научной прогнозируемости по
мере накопления фактических данных и совершенствования ме-
тодов изучения только расширяются.
В чем ошибочность этих, на первый взгляд, вполне разумных
Утверждений? Из чего она проистекает, как ее избежать и как
следует поступать «по науке»? Не вдаваясь глубоко в теорию мето-
дологии, разъясним это, излагая основополагающие представле-
ния и рекомендации, и имея в виду возможности их практическо-
г° Применения.
233
8.2. Понятие «наука». Ее важнейшие черты,
их возникновение и развитие
Постижение мира происходило и происходит в разных формах
и на разных уровнях, роль и характер которых в ходе истории
изменялись. Исторически (и индивидуально у каждого человека)
первым было и остается чувственное познание, восходящее от
ощущения через восприятие к представлению. На этой основе за-
тем формируется рациональное познание, или мышление. Оно от-
ражает уже не частные, а общие свойства объектов, но не прямо,
чувственно, а после мысленной переработки представлений, аб-
страгируясь (отвлекаясь) от конкретики.
! Рациональное познание проходит этап донаучного мышления,
когда складываются различные уровни обобщения', понятие, суж-
дение, умозаключение. В далеком прошлом познание сводилось к
обобщению обыденного опыта людей. Основным был принцип на-
глядной очевидности и тривиальной рациональности, сводивший-
ся к выполнению требований здравого смысла. Прямая выводи-
мость из обыденного опыта рассматривалась как достаточное обо-
снование тех или иных положений.
На следующем этапе выделяется научное мышление, способ-
ное открывать законы развития природы, общества, мышления.
Донаучное же познание продолжает функционировать в форме
обыденного, сосуществующего с научным.
i В истории становления и развития науки выделяют две стадии
(В. С. Степин). Зарождающаяся наука, или преднаука, изучала пре-
имущественно те вещи, их отношения и способы изменения, с
которыми человек многократно сталкивался в обыденном опыте.
В познании они фиксировались не непосредственно, а в форме
идеальных объектов (моделей, — подробнее см. подразд. 9.7), кото-
рые строились интуитивно, непосредственно на основе практики.
На стадии собственно науки модели рождаются уже не только
из практики, но и на базе ранее сложившегося знания. Проверя-
ются они сопоставлением с реальностью; применяются же для
формирования новых знаний: при выдвижении гипотез и их опыт-
ном обосновании. Становится возможным изучать объекты и свя-
зи, не только встречавшиеся на практике, но и предполагаемые в
будущем. Наряду с эмпирическими правилами и зависимостями
преднауки возникает новый, особый тип научного знания — те-
ория. Сейчас уже общепризнано, что наука в целом, ее фундамен-
тальные разделы в особенности — это деятельность, специально
направленная на выработку и теоретическую систематизацию
объективных знаний о действительности, а не на достижение ка-
Ких-то конкретных практических результатов.
Первые сведения о возникновении научного познания отно-
сятся к VI в. до н. э. — началу доклассического этапа естествозна-
234
ния, в котором приблизительно первые 700 лет — это подэтап
античной науки. Многие важнейшие черты науки как самостоя-
тельной формы познания начали обозначаться уже в те далекие
времена.
Одна из них — очень рано проявившееся стремление уяснить
связь вещей, сводя (редуцируя) сложные реальные явления к более
простым умозрительным, строя связную картину мира, основан-
ную на немногих базовых принципах. Определяющим было воз-
никновение уже не интуитивного, а осознанного стремления ос-
мыслить, выразить, систематизировать и истолковать проявления
такой связи. Отсюда появление ранних схем мироздания от древ-
нейших представлений о Космосе к общекосмологической карти-
не Анаксимандра с парящей в мировом пространстве Землей до
геоцентрической концепции К. Птолемея.
В подобной идее целостности мира можно усмотреть истоки
появившейся значительно позже концепции системности явле-
ний, знаний — как некоторого качества, не сводимого к свойствам
отдельных составляющих, и не выводимого из них. Все же тог-
дашнее понимание целостности выражалось преимущественно в
чисто суммативных {сводимых) представлениях. Тем не менее и в
них уже было проявлено стремление к фундаментальности — уни-
версальности выдвигаемых утверждений, приложимости их не к
единичным объектам, а к более или менее обширным их классам,
if Сказанное отражает и такую особенность науки, как нацелен-
ность на получение в первую очередь нового знания о действитель-
ности, а не какого-либо конкретного, частного практического
результата. Вместе с тем уже в то время наметилось возникнове-
ние и прикладной составляющей познания — в связи с нуждами
строительства, навигации, летоисчисления и др. Это, наряду с
существованием философии, риторики, медицины, признак раз-
вивающейся, характерной для науки структурированности зна-
ния, нашедшей отражение, в частности, в аристотелевской клас-
сификации наук.
Зарождение прогнозирующей функции познания проявилось в
определении Фалесом солнцестояний и равноденствий, в пред-
сказании солнечного затмения; в математическом расчете К. Пто-
лемеем движений Солнца, Луны и еще пяти известных тогда пла-
нет. Поражают воображение проницательность Фалеса, открыв-
шего отраженную природу света Луны, Аристарха Самосского,
выдвинувшего впервые концепцию гелиоцентризма, Пифагора,
Утверждавшего идеи шарообразности Земли и ее вращения вокруг
собственной оси. Последние получили развитие и обоснование у
Аристотеля, выводившего шаровидность Земли из факта круглой
темной тени на лунном диске, что предполагает не только наблю-
дательность, но и логику как неотъемлемую черту всякого теоре-
тического построения.
235
Упомянутые достижения, стимулируя потребность в систе-
матизированности, обоснованности, обобщенности знаний, в
единообразии их выражения и адекватности восприятия, вызва-
ли к жизни специфические средства познания, явившиеся про-
возвестниками более поздних, подлинно научных подходов и
методов.
Один из наиболее универсальных в то время путей постижения
реальности состоял, как уже отмечалось, в сведении всего ее ве-
щественного многообразия к немногим и предельно простым эле-
ментам, или сущностям, а всех особенностей их соотношений —
к ограниченному числу исходных, фундаментальных принципов. По-
добный редукционизм мог сулить положительные результаты,
конечно, только в предположении чисто суммативного (не си-
стемного) мироустройства.
Непознаваемость непосредственно в опыте подобных исходных
элементов, сущностей, принципов, неразработанность экспери-
ментальных и теоретических средств их обоснованного выделения
вынуждали древних ученых ограничиваться на этот счет предполо-
жениями, лишь много позднее сменившимися подлинно научны-
ми гипотезами. К подобным предположениям шли двумя путями,
предвосхитившими позднейшие индуктивно-эмпирический и де-
дуктивно-теоретический (аксиоматический) методы.
Один путь — непосредственное истолкование событий, наблю-
давшихся в обыденной жизни и выступавших тогда в качестве
исходных опытных фактов (концепция научного факта появилась
много позже). Другой путь — глубокое опосредование, в котором
наблюдавшиеся конкретные явления, их соотношения, истолко-
вания последовательно трансформировались в более общие утвер-
ждения, «истолкования истолкований». При этом те или иные
промежуточные истолкования, уже довольно далекие от опытных
фактов, еще не подкреплялись ни достаточно частой их подтвер-
ждаемостью, чтобы стать аксиомами, ни весомой логической ар-
гументацией, чтобы служить теоремами. Тем не менее на них ос-
новывались последующие существенно абстрактные заключения,
выступавшие тогда в роли теоретических выводов.
И тот и другой пути выдвижения тогдашних «протогипотез»
выражали тенденцию к обоснованию знания — адекватному и убе-
дительному настолько, насколько это позволял тогдашний уро-
вень развития мышления. При этом приходилось обращаться не
столько к самим объектам действительности или к их чувствен-
ным образам, сколько к обобщенным понятиям, или абстракци-
ям, порой очень глубоким. Таковы представления о фундамен-
тальной основе мира (первовещество апейрон у Анаксимандра,
число как основа всеобщей упорядоченности у Пифагора). В этом
проявлял себя, как бы реализуясь исподволь, принцип модельно-
сти познания.
236
Сказанное отражает еще две особенности формировавшейся
науки. Во-первых, это нарастающая потребность в особом языке, в
особых методах научного познания, в строгих и точных знаниях, в
совершенствовании технологии теоретизирования (разработка
Аристотелем общих основ формальной логики, в том числе тео-
рии доказательства; создание К. Птолемеем первой математиче-
ской теории — геоцентрической системы).
Во-йторых, усиливается интерес и к причинам всего происхо-
дящего в реальном мире, что выразилось в концепции движения,
как источника всевозможных изменений. При этом начинает осоз-
наваться, что такой источник может действовать как извне — Бог-
перводвигатель у Аристотеля, так и изнутри — идеи Эпикура о
самодвижении атомов. Последнее содержит в себе зерно, из кото-
рого в наше время произросли концепции саморазвития и само-
организации природных и социальных систем.
йь Наконец, признаком обособления науки как специфической
формы познания стало появление особой категории людей, зани-
мавшихся специально («профессионально») как решением иссле-
довательских проблем, так и разработкой методов их решения.
В Средние века европейская наука пережила период упадка.
С VIII в. научное лидерство переместилось на Ближний Восток.
Конец XV—XVI вв. — переход от Средневековья к Новому вре-
мени — характеризовался коренной перестройкой миропонима-
ния. Авторитетам, догматам, предрассудкам стали противопостав-
лять единственную, как казалось тогда, подлинную основу зна-
ния — научный опыт, который, оперируя идеализированными
объектами и абстракциями, не имеющими прямых аналогий в
обыденном опыте, тем не менее рассматривался как «голос самой
природы». Считалось, что тщательно выполненные наблюдения и
эксперименты вполне достаточны, чтобы любые выдвигаемые
предположения были подтверждены (или опровергнуты) совер-
шенно однозначно. Найденная же в опыте якобы безусловная нео-
провержимость воспринималась как несомненный признак
истинности, а значит и научности.
Знаковым для этого периода научным достижением стало утвер-
ждение гелиоцентрической системы. Впервые возникшая еще в
античности как гениальная догадка, она пережила второе рожде-
ние в трудах Н. Коперника уже как теория, основанная не на чи-
сто умозрительных предположениях, но и не на «наглядной оче-
видности», а на большом числе строгих и точных астрономи-
ческих наблюдений и расчетов. В ней проявились важнейшие чер-
ТЬ1 науки: опора выдвигаемых положений на результаты количе-
ственных оценок опытных данных; концептуальный контроль,
Истолкование данных такого «непосредственного» наблюдения;
Различие его первичных результатов и научных фактов. Было вы-
двинуто положение о движении как естественном свойстве небес-
237
ных и земных объектов, подчиненном законам их собственного
существования, а не действию некоторого внешнего «перводви-
гателя». Вместе с тем подчеркнуто единство этих законов, в чем
выразилась важнейшая общенаучная тенденция к наиболее уни-
версальным и простым объяснениям. Именно эти особенности и
обеспечили победу учения Н. Коперника.
Развитие науки Нового времени (XVII —XIX вв.) ознаменова-
лось углублением многих общенаучных тенденций. Труды Г. Гали-
лея показали, что истинное знание природы достижимо при помо-
щи не одного только опыта, но и вооруженного математическим
знанием разума. Ни чистому умозрению, ни интуитивным выво-
дам из обыденного «непосредственного» ознакомления с «оче-
видными» и «наглядными» вещами и превращениями невозмож-
но доверять полностью: необходим контроль с применением стро-
гих методов научного наблюдения, эксперимента и рассуждения.
Таким образом, уже Н. Коперник, а затем и Г. Галилей, показа-
ли, что опыт сам требует к себе критического отношения. Необ-
ходимо не просто созерцать и оценивать то, что предоставляет
наблюдателю природа, но специально задавать, конструировать
экспериментальные ситуации, в которых природные объекты могли
бы, как казалось, предстать действительно «в чистом виде» таки-
ми, «каковы они на самом деле».
И. Ньютон, открывший классический этап истории естество-
знания (от XVII в. до конца XIX — начала XX в.), не только усовер-
шенствовал методы наблюдения и эксперимента, но и поднял на
новый уровень фундаментальность научного исследования. Откры-
тие им основных законов механического движения, закона все-
мирного тяготения, воспринятого тогда как наиболее общий за-
кон природы, применение разработанных им интегрального и
дифференциального исчислений для исследований в области ди-
намики принесли ему славу основоположника теоретической фи-
зики и родоначальника естественно-научной теории. Строгость
математического обоснования и выражения и вместе с тем про-
стота и универсальность открытых им законов привели к обще-
признанному в науке того времени утверждению единой, целост-
ной парадигмы*, сводившей едва ли не все процессы действитель-
ности к принципиально вполне предсказуемым проявлениям имен-
но этих законов. Данная парадигма, базировавшаяся на принци-
пах механистичности и детерминизма, отвергнутых позже, тем не
менее тогда выявила с полной отчетливостью огромную роль тео-
ретических средств познания — абстрагирования и обобщения,
формализации и модельной схематизации, использования специаль-
ного языка и специфических методов науки, необходимости поД-
* Парадигма — устоявшиеся представления, общепринятые теоретические
концепции.
238
готовки профессионалов, специализирующихся именно в такого
\ рода деятельности.
1 И. Ньютон не строил предположений о природе сил тяготения,
невыводимой непосредственно из наблюдений (его знаменитое:
Ж«гнпотез не измышляю»). Но, как признано современными спе-
циалистами, исследования И. Ньютона были бы невозможны без
В выдвижения им многочисленных исходных гипотез, основанных
В на фактах и теоретических положениях, известных к тому време-
Вни и подвергшихся основательной проверке. Таким образом,
ВН.Ньютон уже тогда на деле продемонстрировал безукоризнен-
Вное следование методологическим принципам построения иссле-
Вдования, исповедуемым и сейчас: выявление научной проблемы,
В постановка исследовательских задач, выдвижение гипотез о соот-
Вношениях (не о природе) наблюдавшихся явлений, проверка с
Впоследующей'корректировкой или отбрасыванием одних гипотез
Ви превращением других в развернутую теорию.
В Главным стал принцип абсолютной объективности, путь к ко-
Второй виделся в исключении из описаний и объяснений всего
субъективного, включая средства и процедуры познавательной
деятельности. Идеалом было извлечение из конкретных опытных
фактов неоспоримых общих принципов в целях построения абсо-
^нотно истинной механистической, жестко детерминированной
начальными условиями картины строения и точно прогнозируе-
мого (в принципе) развития мира.
Но с конца XIX в. все более широко осознаются историческая
шотносительность истины, изменчивость самих идеалов и норм
научного познания. Начинается постклассический этап развития
естествознания. Под воздействием идей релятивистской и кванто-
вой физики исследователи все чаще отходят от наглядных картин
вира. В качестве истинных принимают такие объяснения и описа-
Вшя, которые не только обосновываются логически и эмпириче-
ски, но и сопровождаются ясными указаниями на средства и опе-
"рации познавательной деятельности. Еше Д. И. Менделеев подчер-
кивал, что знание выводов без сведений о способах их достижений
способно вести к заблуждению, поскольку абсолютную истин-
ность могут приписывать тому, что в действительности относи-
тельно и временно.
Научная революция начала XX в. привела к тому, что «вытека-
ющим из опыта» теориям стали доверять уже не безусловно, а лишь
соответственно точности выполнения проверочных эксперимен-
тов. Нынешний ученый, изучая любой объект реальности, не огра-
ничивается интуицией, обыденным опытом, наблюдениями,
(экспериментированием. Непременно используются, притом осоз-
нанно, целенаправленно, наряду с эмпирическими еше и кон-
цептуальные, теоретические средства — модельная схематизация,
абстрагирование, формализация, дедукция (т.е. выведение част-
239
ных заключений из общих утверждений). Внимание направляют
на то, как протекает сам процесс познания и как выполняется
принцип объективности. Стало ясно, что разграничение объек-
тивного и субъективного, наглядного и умозрительного, истин-
ного и ошибочного вовсе не абсолютно, в целом определяясь до-
стигнутым уровнем знаний и общественной практики. «Абсолют-
но очевидное» с одной точки зрения может не быть таковым с
другой, более широкой позиции.
Сегодня уже вполне общепризнано, что научные теории выхо-
дят далеко за пределы опыта, они не выводятся непосредственно
из результатов наблюдений и экспериментов и не сводятся к ним.
Более того, последние сами всегда предпринимаются на основе
той или иной теории, которая и подсказывает, что должно на-
блюдаться и, соответственно, для чего и как следует строить на-
блюдение и эксперимент. Стало очевидно, что «незыблемое» опыт-
ное основание научного знания и «нейтральный», свободный от
рационального мышления язык наблюдения — это мифы, и что в
научной практике любой акт наблюдения или измерения объекта
так или иначе «нагружен» концептуальным смыслом, привноси-
мым субъектом (В.С.Черняк, 1986).
Опыт в действительности поставляет в науку не непосредственно
чувственные данные, а их интерпретации, предлагаемые не приро-
дой, а самим исследователем, и выражаемые теоре гическими по-
нятиями. В опыте неразделимо сплавлены «голос самой природы»
и наши интерпретации. Одного только отражения наблюдаемых
событий недостаточно для истинности утверждений, основанных
на фактах. Необходимо еще и верное истолкование явлений, кото-
рое рождается непременно, хотя и не всегда осознанно, в рамках
некоторой определенной теоретической концепции. Эмпиричес-
кий базис науки не рассматривается более как абсолютно непред-
взятый и неопровержимый, тем более, что опровержения, как и
подтверждения, тоже не «голос самой природы», не чистый опыт,
а определенные интерпретации. Опыт, хотя он и может подска-
зать новую идею, свою главную роль играет в проверке теории —
при сравнении ее следствий с эмпирическими данными.
Таким образом, и получение, и использование адекватного,
объективного знания о реальности всегда и непременно предпола-
гают больший или меньший вклад субъективности. Из-за этого
результаты любых опытных проверок предлагаемых утверждений
не могут рассматриваться как заведомо неоспоримые. К тому же в
фундаментальных областях наука имеет дело с объектами, не ос-
военными в обыденном опыте, и потому вначале непривычными
и непонятными.
Вследствие сказанного реальность перестала пониматься каК
нечто абсолютно — всегда и для всех — общезначимое. Ныне она
жестко связывается с некоторой парадигмой, т. е. с исходной кон-
240
цептуальной схемой, с принципами постановки и решения про-
блем, принятыми в течение определенного исторического перио-
да в данном научном сообществе. Важнейшими особенностями
такой парадигмы наших дней являются разрыв с механистичнос-
тью, радикальный пересмотр соотношений детерминизма и сто-
хастичности, суммативности и системности, линейности и нели-
нейности, эволюционное™ и революционности, предсказуемо-
сти и непредсказуемости, роли внешних и внутренних источни-
ков в развитии процессов действительности.
8.3. Наука ли геология? Критерии научности. Два
подхода к построению геологических знаний
В этой связи важно ответить на задаваемые иногда вопросы: геоло-
гия — «Какая это наука? Да и наука ли?» (В. Т. Фролов, 2004. С. 8).
Высказывания самих геологов обнаруживают весьма примеча-
тельную двойственность. С одной стороны, неустанно подчерки-
вается глубокая специфика этой области знаний, несводимость
изучаемых ею объектов и открываемых законов к аналогичным
категориям других наук. Более того, предлагается «признать, что в
собственно геологии не будут открыты законы такой же строгос-
ти, универсальности, общности, постоянства, какими вооруже-
ны точные науки, и что в геологии законы не будут играть такую
же определяющую роль и служить критериями научности и зрело-
ста» (В.Т.Фролов, 2004. С. 18). «Основная причина бедности гео-
логии законами может быть объективной, связанной с иными
объектами, предметами, задачами, т. е. с иным характером науки.
Не является ли геология наукой иного типа?» (Там же. С. 34).
С другой стороны, не менее энергично настаивают на принад-
лежности геологии к единой общенаучной сфере. Но что же при
столь выраженной специфике геологии может роднить ее и осталь-
ные науки?
Ответ представляется в своей основе достаточно ясным: прин-
ципы построения научного исследования и добываемого в нем зна-
ния должны быть общими для всех наук. На это требование спе-
цифика геологии распространяться не должна. Что и понятно: в
противном случае геологические знания оказались бы несопоста-
вимы по доказательности и надежное™ с любыми другими, ими
Можно было бы (но нужно ли?) пользоваться только внутри так
называемой «собственно геологии». О каких бы то ни было плодо-
творных контактах с физикой, химией, биологией, вошедшими
«в плоть и кровь» практически всех разделов как «собственно»,
так и «несобственно геологии», пришлось бы забыть.
Критерии научности. Что же это за принципы научности? Ос-
новные черты науки как особой формы познания уже были рас-
241
смотрены. К их числу относятся, в частности, теоретический уро-
вень мышления, его системность, доказательность, методологи-
ческая корректность, направленность на открытие новых знаний;
способность открывать законы. По мнению В. И. Кураева и Ф. В. Ла-
зарева (1988), научное познание, на какой бы объект оно ни было
направлено, остается научным до тех пор, пока не порывает с
принципами объективности и обоснованности.
Критерии научности — это правила оценки продуктов позна-
ния на их соответствие стандартам науки. Выделяют три группы
критериев (В. В. Ильин, 2005). Группа А — универсальные крите-
рии, отделяющие науку от ненауки: непротиворечивость, при-
чинно-следственная связность, опытная проверяемость, рацио-
нальность, воспроизводимость и т.п. Они охватывают и пронизы-
вают весь исторический процесс развития и функционирования
Науки в целом. Эти требования необходимы: невыполнение какого-
либо из них означало бы распад науки как способа освоения дей-
ствительности. Группа Б — исторически преходящие нормативы:
требования к гипотезам, логическим допущениям, картинам мира
и т.п. Они квалифицируют знание в конкретно-историческом кон-
тексте. Группа В — критерии дисциплинарные, специфичные для
логико-математических, естественных, общественных наук, для
отдельных родов знания, конкретных теорий, гипотез, допуще-
ний, т.е. это инструмент аттестации конкретных видов знания.
Имея в виду некоторый «идеальный, средний тип науки»,
В. В. Ильин перечисляет наиболее существенные его признаки:
нетривиальность, истинность, критицизм, доказательность, опыт-
ную обоснованность, которые вместе взятые действительно вы-
деляют науку как автономную отрасль духовного производства,
особый тип рациональности.
В более подробном перечне В. В. Ильин выделяет критерии на-
учности: логические (непротиворечивость, полнота, независи-
мость), характеризующие знание с позиций его формальной адек-
ватности, стройности, совершенства, внутренней организации;
эмпирические (подтверждаемость, или верифицируемость, и оп-
ровержимость, или фальсифицируемость), обеспечивающие воз-
можность установления истинности (ложности) теоретических
положений путем соотнесения их с определенным непосредственно
наблюдаемым положением дел; экстралогические и неэмпириче-
ские (простота, красота, эвристичность, конструктивность, нетри-
виальность, информативность, логическое единство, концепту-
альная обоснованность, оптимальность, эстетичность, прагматич-
ность и т. п.), отражающие гармонию между теоретическими по-
строениями и законами природы. В частности, эвристичность вы-
ражает свойство теории выходить за свои первоначальные грани-
цы, способность к опережающему теоретическому росту относи-
тельно эмпирического знания. Концептуальная обоснованность пред-
242
полагает связность научного знания с теми исследовательскими
результатами, которые расцениваются как фундаментальные, иг-
рая роль базиса несомненности.
Из вышесказанного вновь следует, что на статус «собственно
науки» может претендовать лишь область знаний, обладающая соб-
ственной развитой теорией, или, по крайней мере, ясно обнару-
живающая устойчивую тенденцию к осмысленной, методологи-
чески корректной разработке такой теории. Без этого область зна-
ния, сколь бы основательной эмпирической базой она ни распо-
лагала, должна квалифицироваться лишь как преднаука.
Два подхода к построению геологических знаний. По каким же
принципам система геологических знаний, при всей ее неодно-
родности, строится сейчас в целом? В сегодняшней практике гео-
логических исследований фактически реализуются два конкури-
рующих подхода.
Один из них в процессе получения и систематизации знаний
исходит из навыков повседневной практической деятельности
каждого человека. В силу этого он интуитивно воспринимается как
наиболее «естественный», наиболее понятный и относительно
легко осваиваемый, как якобы адекватно учитывающий объек-
тивную реальность во всех ее конкретных и многообразных прояв-
лениях и уже поэтому заведомо приводящий к желаемым целям,
подобно тому, как это в большинстве случаев происходит в обы-
денной жизни. Суть данного подхода состоит в следующем.
В геологии нужно меньше абстрактных рассуждений и схем,
формализованных моделей и теоретизирований, уводящих есте-
ствоиспытателя от бесконечно изменчивой реальности и инте-
ресных лишь кабинетным исследователям. Вместо этого необхо-
димо в поле, в лабораторном эксперименте изучать непосред-
ственно природные объекты такими, каковы они в действительно-
сти, во всей их естественной сложности и многообразности. Сле-
дует максимально точно, подробно, полно и непредвзято опи-
сывать и картировать их, чтобы затем, строго исходя из конкрет-
ных, достоверно наблюдавшихся фактов (а не из априорных
умозрительных схем), обоснованно делать общие заключения о
механизмах геологических процессов, реконструировать прошлые
и прогнозировать будущие обстановки и события. Именно таким —
от опытных фактов к фундаментальным законам, т.е. индук-
тивно-эмпирическим — должен быть путь развития геологии как
науки.
Другой подход базируется на фундаментальных постулатах со-
временной методологии науки. Отнюдь не отрицая роли опытно-
го, в том числе интуитивного, познания, он предлагает принци-
пиально иной, эвристический, необычный для повседневной
Жизненной практики и потому трудно осваиваемый путь гипоте-
тико-дедуктивного, т. е. существенно умозрительного, но логически
243
корректного и проверяемого практикой, постижения истины. Суть
его можно выразить следующим образом.
Ни механизмы геологических процессов, ни прошлые или бу-
дущие обстановки и события непосредственно не наблюдаемы.
Поэтому заключения о них принципиально невыводимы непос-
редственно ни из каких конкретных опытных фактов', это — все-
гда результат более или менее гипотетичных интерпретаций и обоб-
щений, суть которых в переносе знаний о свойствах, связях, от-
ношениях отдельных, наблюдавшихся объектов на множество дру-
гих, ненаблюдавшихся. Следовательно, подобные заключения все-
гда логически опосредованы, т.е. неизбежно в определенной мере
теоретичны: они основываются на более или менее сложных си-
стемах умозаключений, которые должны не только не противоре-
чить ранее установленным фактам и законам науки, но и быть
логически корректными. Это в свою очередь недостижимо без ис-
пользования особых, теоретических средств познания вместо эм-
пирических'. целенаправленно-избирательной модельной схемати-
зации вместо «непредвзятого», максимально детального и полно-
го изучения «естественных объектов», абстрагирования вместо
конкретизации, формализации вместо нестрогих «описаний», де-
дукции проверяемых следствий-гипотез из уже известных общих
законов вместо индукции из единичных"фактов и т.д. Игнориро-
вание этого, наивная абсолютизация роли «объективных» и «дос-
товерных» конкретных опытных фактов как якобы достаточной
основы для истинных обших заключений обрекают геологию на
статус в лучшем случае ремесла, но не науки: ее фундаменталь-
ные законы открыть и обосновать как таковые каким-либо иным,
не гипотетико-дедуктивным, не теоретическим, путем нельзя в
принципе.
Определяя свою позицию в этой альтернативе, целесообразно
начать с рассмотрения того, что же такое научное исследование и
на каких принципах оно строится?
8.4. Научное исследование как особый тип
\ деятельности
Ответ на вопрос о том, что можно считать исследованием,
представляется интуитивно ясным: исследование всегда означает
узнавание чего-то нового. Но подобная простота ответа — кажу-
щаяся.
Предположим, что в поле, но не в маршруте, а, например,
при перемещении лагеря замечены неизвестные ранее рудопро-
явления или некоторые особенности строения горных пород. Здесь
новое знание получено, но случайно, и не может рассматриваться
как результат исследования. Иное дело, если увиденное показа-
244
лось несогласующимся с геологической обстановкой района, и в
целях прояснения возникшей проблемы организуется уже специ-
ыльное изучение упомянутых объектов. В таком случае новое узна-
ктся при целенаправленных поисках, на основании определенных пред-
положений о том, что, для чего и как нужно исследовать.
г Но можно ли назвать научными исследования, пусть и специ-
ально организуемые, в целях нахождения, например, хорошего
обнажения или удобного подступа к объекту? В такой целенаправ-
ленности нет ничего научного — нет требующей решения науч-
ной проблемы, нет необходимости в использовании специальных
методов и специального языка геологической науки; вполне до-
статочны навыки повседневного геологического обихода, обыден-
ной житейской практики.
Предположим теперь, что, например, для поиска в породе
I интересующих нас минералов применены специальные — микро-
скопические — методы. Подобное исследование также едва ли бу-
[дет квалифицировано как научное, творческое, ибо здесь может
быть получен, хотя и ценный в практическом отношении, но су-
[губо рядовой, частный результат, достигаемый в обычной, по-
[вседневной практике десятков производственно-геологических
[лабораторий.
: Таким образом, чтобы констатировать исследовательский и
[научный характер деятельности, нужно учесть целый ряд ее осо-
бенностей, упоминавшихся в подразд. 8.2 и 8.3. Важно и то, что
познание окружающего мира идет непрерывно. Чтобы быть прак-
тически эффективным, оно должно включать наряду с научным
[поиском и множество надежно отработанных процедур, выпол-
няемых без долгих раздумий, интуитивно, как это и происходит в
[обыденной жизни. Но наука — особый, очень непростой, во мно-
[гом необычный, далекий от повседневности мир. Привычные вещи
[видятся в нем по-иному: очевидные факты и усвоенные с мла-
денчества истины не принимаются на веру; интуиция, доводы
[здравого смысла требуют обоснования; следование приемам и
[правилам, надежным в обиходе, может приводить к серьезным
[сшибкам и даже к катастрофам. Имея в виду это глубокое, прин-
ципиальное отличие обыденного и научного подхода к познанию
[реальности, перейдем к существу вопроса.
I Типы исследований. Что же такое деятельность, какие ее виды
[можно считать исследованием, и какие виды исследования — на-
учными? Общепринятой классификации нет, поэтому приведем
[Некоторое обобщение существующих представлений (табл. 8.1).
( Деятельность — это любая осознанная, т.е. специально на-
правленная активность субъекта (человека) по отношению к тому
[Или иному, осмысленно выбранному им объекту.
В зависимости от целенаправленности и способа реализации
[Такой активности выделяют деятельность:
245
Таблица 8.1. Виды деятельности
Примечание. пр — практические, пз — познавательные, р — реконструктивные, п — прогнозные исследования
246
• производственную, направленную сразу и непосредственно,
.е. без предварительного приобретения каких-то новых знаний,
[а получение какого-либо частного, конкретного практического
езулыпата в процессе оперирования самими предметами. Приме-
ы из геологии: подготовка снаряжения, шурфование, бурение,
тбор проб, вычерчивание карт, разрезов и др. Такая деятельность
ама по себе, без дополнительных действий и размышлений, не
ает никаких существенно новых знаний;
• исследовательскую, специально направленную на решение
«которой проблемы в целях получения новых знаний.
Исследования (а соответственно и знания), в зависимости от
оставленной цели и способа ее достижения, подразделяют:
• на обыденные, выполняемые и получаемые без применения
аких-либо специальных методов, опирающиеся на здравый
мысл, интуицию и навыки повседневной житейской практики
обследование обнаженности и других условий района работ, оцен-
;а качества и состояния снаряжения и др.), доставляющие конк-
>етные знания для практического обеспечения каких-то других
екущих или предстоящих исследований;
• научные, требующие осмысленного и грамотного примене-
шя специальных методов, приборов, специфического языка,
(оставляющие знания систематизированные, взаимно согласован-
ие, доказательные, объективные, точные, нацеленные на ре-
шение некоторой научной проблемы.
Научные исследования, в зависимости от степени определен-
ности цели и способа ее достижения, условно подразделяют:
• на стандартные, выполняемые преимущественно хорошо от-
работанными приемами и методами по некоторым достаточно ус-
тоявшимся правилам (съемка, разведка);
• поисковые, нацеленные на решение некоторой начально не
вполне определенной проблемы методами, оптимальность кото-
рых начально также не вполне ясна: то и другое специально, ос-
мысленно уточняется и корректируется по ходу исследования.
Научный поиск, соответственно двум уровням научного позна-
ния, реализуют исследования двух типов:
• эмпирические, опирающиеся в основном на наблюдение, экс-
перимент, измерение, описание, доставляющие качественные и
количественные характеристики геологических тел и процессов,
Дополняемые логическими (индуктивными) построениями от ча-
стных опытных фактов к устойчиво повторяющимся связям — за-
кономерностям на основе обобщенных опытных данных;
• теоретические, выводящие из тех или иных достоверных и
Достаточно общих знаний (законов) о связях — не только устой-
чиво повторяющихся, общих, необходимых, но и существенных,
обусловленных природой вещей — новое, более частное знание
относительно конкретных явлений и их классов не опытным, а
247
логическим (дедуктивным) путем. Необходимым условием этого
является оперирование абстракциями — идеальными образами
объектов. Общепризнано, что без эмпирических фактов нет тео-
ретических обобщений, а без теоретической основы невозможен
целенаправленный сбор эмпирических фактов.
Получаемые в тех или иных научных исследованиях знания могут
оказываться верными для единичных объектов, для большей или
меньшей их группы, для их классов. В зависимости от уровня общ-
ности, универсальности научные знания и доставляющие их ис-
следования подразделяют несколько условно на частные, конк-
ретные, и общие, или фундаментальные, где недопустим узко
утилитарный подход, отсутствует непосредственная связь с за-
просами производства.
Фундаментальные и конкретные исследования в дальнейшем
могут найти применение как в той же области науки (например,
в геомеханике), так и в приложениях, т.е. в каких-то других, смеж-
ных или более далеких областях знания (например, в горном деле,
сейсмологии, строительстве). Соответственно, фундаментальные
и конкретные исследования и знания могут быть подразделены на
чисто специальные и прикладные (чистая и прикладная геомеха-
ника). ,
Фундаментальные и конкретные, чисто специальные и при-
кладные исследования и знания могут использоваться как для
получения тех или иных практических результатов, так и более
глубоких новых знаний. Соответственно упомянутые исследова-
ния и знания можно подразделить на практические и познава-
тельные.
- Наконец, в зависимости от нацеленности исследования на
познание прошлого или будущего состояния объекта, говорят о
реконструктивных и прогнозных исследованиях. Классификацию
можно продолжить и по многим другим основаниям: дисципли-
нарные, и междисциплинарные, качественные и количественные
исследования и т. д.
Фундаментальность научных исследований и оценка их эффек-
тивности. Для планирования исследований, управления ими, оцен-
ки их эффективности и вклада в решение научных и практических
задач важна такая характеристика, как фундаментальность (на-
учная значимость). Однако фундаментальными нередко называют
исследования столь различного уровня, что само это понятие де-
вальвируется. Что же оно означает и как соотносится с другими
характеристиками научности?
Чаще всего признак фундаментальности привычно ассоцииру-
ют с познавательным и/или теоретическим знанием. Но уже давно
стало ясно, что не все фундаментальное является теоретическим,
не все теоретическое и познавательное — фундаментально, не все
фундаментальное одинаково по уровню фундаментальности.
248
В научной литературе соотношения перечисленных понятий
трактуются по-разному в зависимости, не в последнюю очередь,
от того, для каких целей решается данная проблема и, соответ-
ственно, какие стороны исследования выходят на первый, вто-
рой и т.д. план. Познавательными («чистыми») чаще всего назы-
вают исследования, нацеленные на расширение знаний незави-
симо от их практического применения. В большинстве случаев их
Результаты используются в области самой науки. Прикладными
Le называют исследования, имеющие целью конкретное исполь-
зование фундаментальных и производных от них знаний в прак-
тической деятельности.
L По Ю. Б. Татаринову (1986), фундаментальность целесообраз-
но рассматривать как характеристику уровня общности и универ-
сальности явлений науки, относящуюся не к познавательному ха-
рактеру исследований и не к преобладанию теоретических мето-
дов, а к научному уровню как самой деятельности, так и ее ре-
зультатов. В науках об объектах неживой природы следует считать
фундаментальными «те проблемы, исследования, теории, зако-
ны, которые удовлетворяют признакам концептуальной универ-
сальности, вещественно-энергетической и пространственно-вре-
менной общности» (Татаринов, 1986. С. 42). Это означает, что ис-
пользуются понятия и термины, характеризующие не индивиду-
альные тела, события, процессы, но исследуются процессы и ма-
териальные объекты во всех известных системах неживой природы
^независимо от времени и места. Из этого вполне очевидно, что
пауки, исследования, теории, гипотезы, принципы, законы, клас-
сификации, методы могут обладать разным уровнем фунда-
ментальности, а сама фундаментальность — многофакторное по-
нятие.
г При таком подходе Ю. Б. Татаринов относит к фундаменталь-
ным исследованиям те, которые направлены на обнаружение и
изучение основополагающих законов и явлений и имеют своей
Щелью прирост новых знаний, обладающих существенной уни-
версальностью и общностью. Результаты именно таких исследова-
ний составляют фундамент научного знания в виде основополага-
ющих принципов, законов, теорий, образуя основу научной кар-
тины мира. Фундаментальные науки являются таковыми потому,
Что в них вырабатываются базовые модели, лежащие в основе
Дознания обширных областей действительности, и на этом фун-
даменте возможен расцвет многих и весьма разнообразных других
раук.
j Вместе с тем Ю. В. Сачков подчеркивает, что основное назначе-
гИе не только фундаментальных исследований, но и прикладных —
исследование, а не разработка тех или иных технических
Систем или технологий. Прикладные научные исследования дела-
101 акцент на понятии «наука», а не на понятии «приложение». Но
249
в фундаментальной науке выбор проблем определяется прежде
всего внутренней логикой ее развития и техническими возможно-
стями экспериментирования. В прикладных же науках такой выбор
определяется извне — воздействием запросов общества.
Как подчеркивает Ю. Б. Татаринов, для фундаментальных ис~
следований планирование в общепринятом смысле нереально. Мож-
но выбрать и запланировать направление исследований, можно
иногда даже предвидеть появление научного открытия, но опре-
делить заранее срок, когда оно осуществится (а это — безуслов-
ное требование планирования), невозможно.
Особенности фундаментальных исследований порождают ак-
туальную и далеко еще не решенную проблему оценки их эффек-
тивности. Дело в том, что планированию, организации, выполне-
нию, использованию результатов любого научного исследования
непременно сопутствуют не менее важные процессы восприятия
и оценки их актуальности, научной значимости и практической
полезности. Они играют существенную роль в определении перс-
пектив и приоритетов научной деятельности как отдельных уче-
ных, так и научных коллективов, включая вопросы организации,
управления, финансирования, снабжения, отчетности и др.
Между тем оценка «рублем» в отношении фундаментальных
исследований явно не подходит: только очень немногие их дости-
жения находят прямое и непосредственное, экономически оце-
ниваемое практическое выражение. Результат исследования мо-
жет обладать очень значительной фундаментальностью, но не
иметь в данный исторический момент никакого практического
приложения. Чем выше фундаментальность научного достижения,
тем менее осуществима при прочих равных условиях оценка его
экономической эффективности. В этих обстоятельствах обоснова-
ние фундаментального характера, актуальности и перспективнос-
ти того или иного научного исследования сталкивается со слож-
ностями. Что это за сложности?
Прежде всего это неадекватность восприятия новых идей как
со стороны отдельных управленцев, представителей финансово-
экономических органов, так нередко и со стороны отдельных кол-
лег по работе, представителей иных научных школ и даже обще-
ства в целом. Активное или пассивное неприятие, невосприимчи-
вость и непонимание сути новых концепций и достижений могут
проявляться на всех этапах от постановки проблемы до практи-
ческой реализации, имея свои корни в социально-психологиче-
ских моментах, неотделимых от повседневной жизни больших И
малых научных коллективов. Оставляя в стороне явные или маС'
кируемые идейными мотивами чисто личностные стороны подо0'
ных конфликтов вроде приверженности к привычным представ'
лениям, разных уровней квалификации, ревности к чужим усПе
хам, заметим, что никакой, даже высочайший уровень научи0
250
компетентности не гарантирует от неправильных оценочных зак-
лючений.
Широко известно неприятие Л. Бриллюэном общей теории
оТносительности А. Эйнштейна, А. Эйнштейном — космологиче-
ской работы А. А. Фридмана, А. Эддингтоном — астрофизической
теории С. Чандрасекара и т.д. В книге Э.Хэллема (1985) освещены
«великие геологические споры». В нашей стране ушли в прошлое
«научные» обличения и даже репрессии геологов, занимавших в
своей профессиональной деятельности «не те» позиции. Но еще
недавно ожесточенные дискуссии «фиксистов» и «неомобилис-
тов», в которых участвовали отнюдь не дилетанты и не новички в
геологии, нередко сопровождались весьма жесткими, в том числе
публикационными перепалками, а порой и пресловутыми «орг-
выводами» — на начальных этапах дискуссии в пользу сторонни-
ков первой, а позже — второй из этих концепций. Особую опас-
ность таят попытки без должных на то оснований объявлять кон-
курирующую концепцию «лженаукой».
Вопрос об оптимальных критериях оценки фундаментально-
сти наиболее основательно разработан Ю. Б. Татариновым. Им под-
черкнуты различия ценности научных достижений для самой науки
и практической полезности вне ее. Уровень познания, научная зна-
чимость могут и должны оцениваться только внутри самой на-
уки. Иное дело — значение получаемых достижений для развития
материального производства, удовлетворения интересов и потреб-
ностей не только научного сообщества, но общества в целом. Ясно,
что оценка научной значимости фундаментального исследования
должна касаться лишь первого из двух названных аспектов. Неред-
ко это сводят к обсуждению степени соответствия выводов иссле-
дования опытным фактам или, иными словами, к оценке истин-
ности предлагаемой или проверяемой научной концепции. Пра-
вомерность этого обсуждения изложена в подразд. 10.4. Здесь же
приведем критерии результатов научного труда, рекомендуемые
К)- Б. Татариновым.
Продуктивность характеризует количество научной продук-
ции, полученной за определенный промежуток времени. Качество
Научного продукта — это система показателей, важных с точки
зрения потребителя (для фундаментальных исследований — это
в первую очередь уровень научной значимости). Эффективность
Понимается как: а) способность получить определенный эффект
^аучно-технический, экономический) и б) уровень организа-
ции исследования, обеспечивающий достижение цели при оп-
Мальных затратах. Интенсификация — повышение эффектив-
ЛцСТИ ПРИ минимизации времени и ресурсов, концентрация уси-
т и На важнейших направлениях, актуализация научной тема-
*и, внедрение передовых методик, повышение квалификации
251
» Однако применение этих критериев к оценке фундаменталь-
ного исследования затруднено тем, что его продукт выступает как
©о внутренней, скрытой (гипотеза, теория, закон), так и во внеш-
ней, видимой формах (публикации). И нередко именно эта послед-
няя форма оказывается, в силу относительной (скорее — кажу-
щейся) простоты ее учета, основной оценкой исследовательской
работы. Обычно это сводится к подсчету числа и объема публика-
ций, к сравнению ранга журналов и издательств, что далеко не
всегда прямо коррелирует с научным уровнем оцениваемых ре-
зультатов. При этом игнорируется очевидность того, что практи-
ческий эффект, инновационность научных результатов фундамен-
тальных исследований проявляется, как правило, во-первых, с
большим временным отставанием, а во-вторых, главным обра-
зом, в некоммерческой сфере — в самой фундаментальной науке и
в обучении тому, как надо ею заниматься.
' Весьма живучи попытки оценивать фундаментальные исследо-
вания сугубо формально, например, на основе «критерия цити-
руемости», в частности, по Указателю научных цитат (Science
Citation Index — SCI), издаваемому Институтом информации в
Филадельфии, США. Критерий сводится к определению суммар-
ного числа и объема публикаций тоуо или иного исследователя,
хотя еще в 1939 г. Дж. Бернал отметил, что оценка деятельности
ученых по суммарному числу их публикаций наносит науке боль-
шой вред. Многолетняя практика подобных оценок показала их
полную несостоятельность, так как она не учитывает главное: со-
держание и качество научных исследований. Кроме того, сказыва-
ются субъективные моменты: личные отношения, местный пат-
риотизм, мода в науке, языковые барьеры, недостаточность фон-
да анализируемых публикаций и т.д. Не существует никакой об-
щепринятой методики относительно применения ссылок. Как под-
черкивал сам создатель индекса цитирования Ю. Гарфилд, этот
критерий не несет никакой информации о качестве и значимости
научного достижения для данной отрасли науки, науки в целом
или практики.
Не оправдали себя и разнообразные системы балльных и экс-
пертно-балльных оценок, в том числе с использованием различ-
ных «весов» для ранжирования видов научной деятельности, по-
скольку ни баллы, ни веса не имеют под собой практически ни-
какого научного обоснования. Для содержательного же оценива-
ния научных, прежде всего фундаментальных результатов какие-
либо признанные и надежно апробированные методы отсутст-
вуют.
Тем не менее, единственным практикуемым методом пока ос-
тается все же экспертное оценивание, хотя признается, что как
выбор самих экспертов, так и экспертиза всегда связаны со мно-
жеством субъективных моментов.
252
Из сказанного ясно, что успешность не только выполнения
самого фундаментального исследования, но и таких «сопутствую-
щих» неизбежных действий, как убедительные обоснования его
актуальности и научной ценности, предполагает необходимость
определенной методологической подготовленности.
8.5. О фундаментальной геологии
Фундаментальные проблемы любой естественной науки сводят-
ся, по Р.А.Жукову (Методы.., 1978), к познанию сущностей при-
родных явлений. Модельные представления об этих сущностях отра-
жены в понятии механизма. Под механизмом понимается система
конечного числа определенным образом взаимосвязанных наибо-
лее существенных для данного явления факторов. Существенность
же определяется их ролью как «рычагов управления» ходом соответ-
ствующего процесса и/или «рычагов предвидения» его результатов.
Таким образом, решение фундаментальных проблем теорети-
ческой геологии должно воплощаться в создании формализован-
ных моделей — геологических механизмов природных явлений, в
том числе механизмов, опирающихся, например, на модели фи-
зики («физических механизмов»), но не сводящихся к ним. Отве-
чая на вопросы «почему?» и «как?», подобные модели (механиз-
мы) реализуют объяснительную функцию науки. Выявить меха-
низм — означает, по существу, найти причину явления.
Именно в открытии наиболее общих, универсальных (а значит
и наиболее абстрактных) механизмов, управляющих жизнью круп-
ных массивов, оболочек Земли и планеты в целом, а не в состав-
лении все более конкретных и детальных фактуальных геологиче-
ских описаний и должна состоять конечная цель фундаменталь-
ных исследований в геологии.
Из этого, а также из всего вышесказанного следует: фундамен-
тальность исследования не определяется ни размерами изучаемых
объектов, ни масштабами проявления, ни количествами исследу-
емых явлений или процессов, ни характером применявшихся ме-
тодов исследования. Главное здесь иное: было ли нацелено иссле-
дование на выяснение механизма возникновения того или иного
явления; для сколь большого масштабного уровня (ранга) объек-
тов и диапазона условий выявлена действенность найденного ме-
ханизма; удалось ли определить этот ранг не простым перечислени-
ем входящих в него конкретных явлений (объектов) и обстановок
(условий), а явным заданием их свойств. Чем шире определенная
таким образом сфера действия найденного механизма, тем выше
Уровень фундаментальности полученного результата.
Исследование, давшее подробное описание специфических осо-
бенностей некоторой отдельной, пусть даже крупной тектониче-
253
ской зоны, может быть практически ценным, но оно не является
фундаментальным. Исследование той же зоны, завершившееся
обоснованными выводами о механизме формирования не только
ее самой, но целого класса подобных (по определенному набору
свойств) структурных образований, является фундаментальным.
Обстоятельное, познавательно ценное описание Земли как еди-
ничного, своеобразного небесного тела не может быть признано
фундаментальным. Выявление же некоторого глобального меха-
низма, формирующего определенный класс внутриземных суб-
глобальных структур, есть фундаментальный научный результат.
Аналогично может быть квалифицирован вывод о таких аспектах
развития Земли в целом, которые обоснованно могут быть при-
писаны не только ей, но и некоторому классу небесных тел.
Поскольку механизм, по определению, в принципе не наблю-
даем и не выявляем непосредственно в каком бы то ни было экс-
перименте, особенно велико значение в первую очередь теорети-
ческих фундаментальных исследований.
Все это вовсе не исключает возможной ориентации фундамен-
тальных разработок на исследование тех или иных явлений, пред-
ставляющих сейчас или в будущем практический интерес. Сами
же прикладные разработки должны основываться на знании ме-
ханизмов возникновения и развития соответствующих явлений.
Но при нынешнем состоянии отечественной геологической
науки чаще проявляется не основополагающая и ориентирующая
роль фундаментальных исследований, а их явная или скрытая праг-
матизация, подчинение конъюнктурным требованиям неоправ-
данно узко, чисто коммерчески понимаемой инновационности,
получения скорейшей практической выгоды. Между тем еще в 1939 г.
К. А. Тимирязев писал о том, что именно в своем независимом
развитии, свободном от гнета утилитарности, современная чис-
тая наука явилась источником поразительных практических при-
менений. По словам Л. де Бройля, великие открытия, даже сде-
ланные в ходе чисто теоретических исследований, быстро нахо-
дили затем себе применения в технической области.
Декларируемая на различных официальных уровнях приори-
тетность фундаментальной, в частности, университетской науки
должна подкрепляться принятием соответствующих, стимулиру-
ющих ее развитие, конкретных мер.
8.6. Основные особенности развития науки, понятие
о научных революциях
Естествоиспытателями и историками науки к настоящему вре-
мени написано много работ по истории становления отдельных
проблем, направлений и отраслей естественных наук. Одной и3
254
острых и дискуссионных является проблема научного знания и
определяющих факторов развития науки. Она обсуждалась в рабо-
тах В. И. Вернадского, Дж. Сартона, А. Койре, Дж. Бернала, Т. Ку-
на, К. Поппера, И. Лакатоса, С.Р.Микулинского и многих других
исследователей. Существуют различные взгляды на развитие на-
уки вообще и геологии в частности.
Одна из точек зрения базируется на представлении о линей-
ном развитии науки. При этом подразумевается, что научные зна-
ния строятся путем накопления фактического материала по прин-
ципу кирпичной кладки. Наращивание знаний создает фундамент
становления научной теории. Но сам по себе фактический мате-
риал не представляет никакой научной ценности, если он не не-
сет в себе теоретической нагрузки. Любая наука вступает в фазу
зрелости с того момента, когда осознается необходимость при-
чинного объяснения фактических данных. При этом наращива-
ние, аккумуляция фактического материала, согласующегося с
выбранной моделью, не приводят к развитию научных знаний, а
лишь делают правдоподобной существующую точку зрения.
Модель нелинейного, скачкообразного принципа развития на-
уки предполагает, что главным стимулом развития науки являет-
ся не простое накопление фактического материала, а получение
фактов, не укладывающихся в рамки существующей концепции.
По мнению американского философа Т. Куна, «нормальная на-
ука», на развитие которой вынуждено тратить все свое время боль-
шинство исследователей, основывается на допущении, что науч-
ное сообщество знает, каков окружающий нас мир, т.е. руковод-
ствуется идеей (парадигмой), признаваемой большинством, ко-
торая в течение определенного времени дает модель постановки
проблемы и ее решение. Если исследователь не может объяснить
то или иное явление в рамках существующей парадигмы, возни-
кает аномалия, которую не удается объяснить в рамках профес-
сионального образования. Преодоление аномалий заставляет ис-
кать новые пути исследования, которые приводят к новому ба-
зису научного познания. Происходит скачок, переход к изуче-
нию явления с новых теоретических позиций на базе новой па-
радигмы. Смена парадигмы в развитии науки отвечает научной
революции.
Создание новой парадигмы — это не простое приращение зна-
ний, это прежде всего перестройка мировоззрения, часто связан-
ная с трагедией отдельных научных сообществ или личностей. Т. Кун
показал, что аномалия появляется только на фоне парадигмы. Чем
более точна и развита парадигма, тем более чувствительным ин-
дикатором она выступает для обнаружения аномалий, преодоле-
ние которых в свою очередь приводит к смене парадигмы. При
этом надо иметь в виду, что парадигма включает в себя и опреде-
ленное заблуждение.
255
В отличие от Т.Куна, венгерский историк науки И. Лакатос
(1922—1974) рассматривает развитие науки в смене исследова-
тельских программ. Программа считается определяющей, прогрес-
сирующей, когда темпы роста ее теоретической базы опережают
ее эмпирический рост. Если теоретический рост программы от-
стает от ее эмпирического, то программа регрессирует, так как не
может объяснить аномальных фактов в контексте определяющей
программы, и, как следствие, должна уступить место конкуриру-
ющей программе.
Задолго до Куна и Лакатоса выдающийся датский ученый, со-
здатель теории электромагнетизма Г. X. Эрстед (1777—1851) уви-
дел в истории развития науки своеобразную периодичность, на-
званную им «осцилляцией разума», когда периоды вдохновенного
созидания идей сменяются периодами спокойного осмысления.
В отличие от Куна, Эрстед не сомневался в том, что каждая гос-
подствующая научная теория содержит рациональное зерно, ко-
торое в конечном итоге продвигает нас к познанию истины.
О переломных моментах в развитии науки в 1926 г. писал В. И. Вер-
надский (2002). Он указал, что на фоне спокойного развития на-
уки отмечаются периоды лавинообразного открытия новых явле-
ний, возникновения новых идей, позволяющих дать совершенно
необычную интерпретацию фактического материала. Революци-
онный переворот в науке происходит не мгновенно, требуется
определенное время, чтобы сказалась созидательная сила новых
идей. Новые идеи разрушают привычное миропонимание ученых,
поэтому чаще всего они находят понимание и поддержку у нового
поколения.
Известно, что работы И. Ньютона не признавались в течение
нескольких десятилетий. Ч.Дарвин после доклада, содержавшего
основные положения своей теории происхождения видов, писал,
что он был убежден в истинности своих воззрений, но никоим
образом не надеялся убедить опытных натуралистов, умы которых
переполнены множеством фактов, рассматриваемых ими в тече-
ние долгих лет с противоположной точки зрения. Надежда учено-
го опиралась на будущее молодое поколение натуралистов, кото-
рое будет в состоянии беспристрастно взвесить обе стороны воп-
роса. Основоположник квантовой теории излучения и поглоще-
ния энергии, немецкий физик М.Планк (1858—1947) в своей
научной биографии с грустью отмечал, что новая научная истина
прокладывает дорогу к триумфу не посредством убеждения оппо-
нентов и принуждения их видеть мир в новом свете, но скорее
потому, что оппоненты рано или поздно умирают, вырастает но-
вое поколение, которое привыкло к ней. История геологии под-
тверждает эти высказывания.
В связи с этим возникает вопрос о преемственности научных
знаний. Новая парадигма не отрицает завоеваний прежних нау4'
256
ных концепций. Она использует весь багаж знаний, добытый пред-
шественниками, но критически переосмысливает его, исходя из
посгулатов новой концепции. Устаревшие теории нельзя считать
ненаучными только на том основании, что они были отброшены,
поскольку научное развитие нельзя рассматривать как простое
приращение знаний.
И. Ньютон, оценивая свой вклад в науку, говорил, что смог
сделать столь много и видеть столь далеко потому, что стоял на
плечах гигантов. В связи с этим надо рассматривать значимость
научных идей И.Ньютона не только по отношению к современ-
ным научным достижениям, но и прежде всего по соотношению
его идей с идеями научного сообщества, развивавшимися ранее.
В связи с этим, по мнению В. И. Вернадского (2002), эпохи ин-
тенсивного развития новых знаний имеют созидательный харак-
тер. Старые знания не разрушаются, им придается новое понима-
ние. Прекрасным примером этому служит судьба учения о геосин-
клиналях. Громадный фактический материал, полученный геоло-
гами первой половины XX столетия, не был отброшен, его ана-
лиз в контексте новой парадигмы тектоники литосферных плит
дал ему иное толкование, что позволило в достаточно короткий
срок создать новую модель истории отдельных регионов и плане-
ты в целом.
Как правило, научные революции, новые парадигмы опреде-
ляют более совершенные методы исследования. Более высокий
уровень данных, полученный с приходом этих методов исследо-
вания, часто служит в свою очередь отправной точкой появления
новой парадигмы. В этом проявляется закон обратной связи.
Влияние методов исследования на развитие теории науки можно
проследить на истории геологии и других наук. Например, появ-
ление поляризационного микроскопа и предложенная Г.Сорби
методика изготовления шлифов дали в руки геологов универсаль-
ный метод исследования горных пород, по результативности и
эффективности равного которому не было за всю предыдущую
Историю геологии. Геологи получили возможность детально изу-
чить минеральный состав горных пород, выявить условия их обра-
зования, проследить характер их изменения под действием эндо-
генных и экзогенных процессов.
Появление микрозонда на современном этапе развития созда-
ло принципиально новые возможности изучения эволюции веще-
ства во времени и в пространстве. Исследования, проводимые на
Уровне фрагментов отдельных зерен, позволили установить ло-
кальные закономерности, условия и последовательность их фор-
мирования. Подобных примеров можно привести множество.
Все это указывает на то, что логическая линия развития науки
°Пределяется многими факторами. Эволюционно-революционный
нелинейный характер развития науки обусловливается как логи-
257
кой развития самого научного познания, так и внешними факто-
рами.
Процесс познания представляет собой развивающуюся систе-
му, формирующуюся в результате деятельности людей. При этом
динамика формирования идей, переход от одних господствующих
теорий к другим во многом определяется наличием научных школ,
возглавляемых выдающимися учеными. Научные школы представ-
ляют собой сообщества ученых, координирующих под руковод-
ством лидера свою исследовательскую деятельность. Исследова-
тельский подход, предлагаемый школой, обязательно отличается
от других подходов, принятых в данной области, при этом науч-
ная школа как направление может иметь национальный и интер-
национальный характер.
Понятие научной школы включает в себя помимо исследова-
тельского коллектива научно-образовательный элемент, позволя-
ющий сохранить традиции, преемственность и развитие научных
идей. Одним из основных факторов, обеспечивающих существо-
вание научной школы, является авторитет ее лидера, признан-
ный не только в коллективе единомышленников, но и среди оп-
понентов. Творчество выдающихся ученых помимо их собственно-
го фундаментального вклада в науку отливается тем, что многие
затронутые ими проблемы на последующих этапах становились
главными предметами исследования для следующих поколений
естествоиспытателей.
Существует представление, что наука стремительно шла в на-
правлении, указанном гениями XVII — XVIII вв. Г.Галилеем,
И. Кеплером (1571 — 1630), Р.Декартом, Г.Лейбницем, И.Нью-
тоном. Поперек этого победоносного шествия возникали ретро-
градные течения, стремившиеся повернуть вспять или, в лучшем
случае, в сторону, казалось бы неопровержимый путь познания.
Конечно, это упрощенная картина, которая далека от действи-
тельности. Прежде всего все естественные науки, в их числе и
геология, связаны с общечеловеческой культурой и самые пере-
довые идеи бессмысленны вне своего культурного контекста. Отно-
шение к науке в истории менялось во времени от одной, край-
ней, точки зрения — наука губит все к чему прикасается, до дру-
гой — наука определяет развитие общества. Эти точки зрения со-
гласуются в одном — наука неотделима от общества. Наука несет
на себе груз всех противоречий и заблуждений своей эпохи.
Одной из особенностей развития современной науки является
ее интегральный характер. Он обусловлен тем, что отдельные объек-
ты исследования изучаются целым комплексом научных дисцип-
лин, каждая из которых дает частную модель какого-либо объекта.
В ходе обсуждения отдельных моделей выявляются общие точки
соприкосновения, позволяющие объединить данные различных
наук, первоначально, казалось бы, мало связанных между собой,
258
л создать более совершенную и полную модель изучаемого объек-
та. Таким образом, взаимосвязь наук, их взаимное проникновение
являются ведущей тенденцией развития науки. Поэтому история
развития естествознания рассматривается не как сумма знаний
сдельных ее отраслей, а как закономерно изменяющаяся во вре-
<ени целостная система знаний, генетическая сторона развития
:оторой определяется взаимодействием отдельных ее отраслей.
В настоящее время уже недостаточно открыть новые законы и
юнять, как работает система в принципе. Более важным стано-
ится выяснение того, каким способом эти принципы проявляют
ебя в реальности, поскольку самые точные фундаментальные
аконы действуют в реально существующем мире. Любой нели-
ейный процесс приводит к бифуркации, при которой система
южет выбрать ту или иную ветвь. Предсказать этот выбор невоз-
южно, поскольку самая малая, казалось бы незначительная, не-
очность в начальных условиях может повлиять на последующее
ее поведение. Сегодня ученые достаточно определенно знают тра-
екторию планет и искусственных спутников, но рано или поздно
начальные вычисленные параметры движения этих объектов из-
меняются и становятся непредсказуемыми. Другими словами, си-
стема выходит из-под контроля и ведет себя хаотично. Это означа-
ет, что применение линейных законов теперь недостаточно, и
появляется необходимость выяснить поведение системы, опира-
ясь на законы нелинейной динамики.
Подобные задачи были хорошо известны математикам и физи-
кам, но лишь в середине 1970-х гг. появилась надежда, что нели-
нейные процессы не лежат за пределами систематизации и науч-
ной классификации. Решение было предложено американским
математиком Б. Мандельбротом, который при изучении геомет-
рических фигур произвольной сложности и неупорядоченности
выделил закономерно повторяющиеся геометрические формы, вид
которых не претерпевает существенных изменений при разных
масштабах наблюдения. Эти самоподобные структуры были назва-
ны им в 1975 г. фракталами. В отличие от традиционных геометри-
ческих фигур целой размерности (например, одномерных линий
или двухмерных поверхностей) фракталы имеют дробную дели-
мость. Понятие «фрактал» стало особенно популярным после пуб-
ликации в 1983 г. монографии Б. Мандельброта «Фрактальная гео-
метрия природы».
Оказалось, что инвариантность по отношению к масштабу имеет
примечательную параллель в современной теории хаоса. Хаоти-
ческие явления, такие, как турбулентность атмосферы, динамика
океана и другие природные процессы, подобно фракталам прояв-
ляют сходные структурные закономерности в различных простран-
ственных масштабах. Таким образом, язык фракталов позволил
Наметить пути от хаоса к детерминированному хаосу, когда с опре-
259
деленной степенью вероятности удается понять механизм разви-
тия нелинейных процессов.
На современном этапе неравновесная термодинамика И. Р. Приго-
жина положена в основу новой парадигмы естествознания, опи-
рающейся на процессы самоорганизации вещества, фрактал ьно-
сти изучаемых объектов, которая является основой новой науки
синергетики. Термин «синергетика» в переводе с греческого языка
означает согласованное действие. Один из создателей синергетики
Г.Хакен писал, что назвал новую дисциплину синергетикой не
только потому, что в ней исследуются совместные действия мно-
гих элементов систем, но и потому, что для общих принципов,
управляющих самоорганизацией, необходимо кооперирование
многих различных дисциплин.
В этих согласованных действиях (синергетических знаниях) осо-
бое место будет принадлежать геолсгии как науке, охватывающей
поистине глобальные аспекты развития нашей планеты, опираю-
щейся на изучение процессов самоорганизации вещества Земли в
целом и ее отдельных оболочек; науке, которой во многом пред-
стоит определить экономическое процветание и экологическую
безопасность нашей цивилизации.
•
8.7. Методы исследований в геологии
Ф. Бэкон полагал, что даже малоодаренный человек, овладев-
ший правильным методом исследований, сможет сделать больше,
чем человек, не знакомый с этим методом.
Ретроспективный взгляд на историю геологии показывает зна-
чение метода для становления и развития науки. Простые исти-
ны, сформулированные В. Смитом ь виде биостратиграфического
метода, явились начальным этапом научной геологии. Сам метод
продвинул геологию в течение нескольких десятилетий в ранг
фундаментальных дисциплин естествознания. Поляризационный
микроскоп, методы рентгеноструктурного анализа, микрозонд,
сейсмическая томография ознаменовали собой переломные мо-
менты развития не только наук о вещественном составе земной
коры, но и геологии в целом.
Геология как интегральная наука имеет в своем арсенале боль-
шое количество методов исследования, применение которых по-
зволяет создать целостную модель изучаемого процесса или явле-
ния. В настоящее время существуют разнообразные классифика-
ции геологических методов исследования. Как правило, они вклю-
чают общенаучные и специальные методы, направленные на по-
лучение научной информации, ее обработку и отображение ре-
зультатов исследования. Общенаучные методы универсальны для
всех разделов геологии и естествознания в целом и включают ин-
260
дукцию, дедукцию, анализ, синтез, аналогию, моделирование,
статистические методы, метод системного анализа, аксиомати-
ческий и др.
Специальные методы, характерные для отдельной научной дис-
циплины, представляют собой набор определенных приемов ис-
следования для раскрытия специфических характеристик геоло-
гических объектов или явлений. Широкий набор методических
приемов, используемых в конкретных областях геологии, объеди-
няется в группы, что позволяет создать более представительные
модели и сопоставлять результаты исследований, которые осве-
щают, казалось бы, несопоставимые характеристики. Например,
комплексное использование данных дистанционного зондирова-
ния, геохимических, геофизических и другие характеристик гео-
логического объекта позволяет избежать одностороннего подхода
в оценке полученных результатов, увязать чгсто противоречивые
показатели.
Индуктивный и дедуктивный методы познания представляют
собой два пути объяснения изучаемых явлений. Индуктивный ме-
тод основан на анализе наблюдаемых фактов, их обобщении и по-
следующем создании законов и теорий. Фактический материал клас-
сифицируется по характерным признакам, дополняется серией
новых наблюдений, проводится его обобщение, и, как результат,
строится модель объекта или явления, котораг служит основой те-
оретической модели и формулировки теоретического закона.
Дедуктивный метод использует наблюденш как стартовую пло-
щадку для создания априорнэй модели. На основе гипотетической
модели создается процедура ее проверки (верификации), которая
включает проведение эксперимента и создание новых гипотети-
ческих моделей, позволяющих прогнозировать свойства, еще не
реализованные в ходе эксперимента. Дальнейший путь развития
гипотетической модели ведет к формирование теории и форму-
лировке законов, позволяющих объяснить я предсказать ранее
неизвестные явления.
Индуктивные модели носят вероятностный характер. Дедуктив-
ные модели предпочтительнее, поскольку их гействие выходит за
рамки конкретного эксперимента. В геологиг очень часто индук-
тивные и дедуктивные модели взаимно дополчяют друг друга, что
связано со сложным, интегральным характером геологических
объектов, поэтому процесс верификации является обязательным
шагом на пути развития геологической модели. Совершенствова-
ние дедуктивных моделей в геологии позволи- более обоснованно
Решать задачи ретроспективного плана, когдг мы не имеем воз-
можности непосредственно наблюдать процесс или явление и
Должны составлять прогноз на будущее.
Методы анализа и синтеза в геологии илпользуются парал-
лельно. Анализ предполагает детальное расчленение предмета ис-
261
следования, изучение отдельных его характеристик, установле-
ние взаимодействия между компонентами анализа, их классифи-
кацию. Синтез объединяет различные элементы анализа и пред-
полагает создание целостной модели геологического объекта. На-
пример, тектоническая карта представляет собой модель геоло-
гической среды, в которой синтезированы различные структур-
ные, стратиграфические, петрологические, литологические, гео-
физические и геохимические характеристики исследованного
региона.
Метод аналогий является основой исторического подхода в гео-
логических исследованиях, поскольку предоставляет возможность
изучения прошлого Земли, протекавших на ней процессов, опи-
раясь на знание современных процессов, формирующих лик на-
шей планеты (актуалистический подход), или сопоставлять и на-
ходить тождество в строении отдельных структур и проводить ана-
логии от известного к неизвестному. Несмотря на специфику каж-
дой геологической эпохи в истории Земли, разные масштабы в
проявлении эндогенных и экзогенных процессов и необратимое в
целом развитие нашей планеты, актуалистический подход,
принципы которого были заложены в трудах Дж. Хаттона, Ч. Лайе-
ля, — единственный метод реконструкции прошлого. Он исполь-
зуется при историко-геологических исследованиях, палеотекто-
нических реконструкциях, в палеогеографии, литологии, петро-
логии, геохимии и геофизике. Изучение современных процессов
является своего рода экспериментальной базой, позволяющей углу-
биться в историю и прочитать древние страницы жизни нашей
планеты.
В настоящее время среди геологов нет разногласий по поводу
применения метода аналогий для расшифровки прошлого Земли.
Основные споры идут по вопросу о возможности и степени огра-
ничений применения этого метода при изучении разных этапов
развития Земли, особенно глубокого докембрия. Актуалистиче-
ский метод позволяет не только заглянуть в прошлое, но и прово-
дить экстраполяцию в будущее, реализовать предсказательную фун-
кцию метода. Метод аналогий или актуалистический подход к раз-
гадке тайн прошлого не надо путать с принципом униформизма,
провозглашенным Ч.Лайелем в 30-х гг. XIX столетия. Этот прин-
цип не учитывал специфики геологических условий прошлого и
часто заводил в тупик исследователей, строго его придерживав-
шихся. Метод аналогий применяется в геологических науках и в
другом аспекте — он позволяет предсказать характеристики слабо
изученного объекта путем сравнения с лучше изученным объек-
том того же класса. Именно с помощью аналогий И. М. Губкиным
была предсказана нефтеносность Волго-Уральской области (ана-
логия с Мидконтинентом США), а В. С. Соболевым — алмазо-
носность Сибирской платформы (аналогия с Южной Африкой).
262
В отдельных геологических дисциплинах применяются специ-
фические модификации метода аналогий — сравнительно-лито-
логический, сравнительно-тектонический и т.п.
Метод системного анализа, широко используемый в совре-
менной науке, является философским осмыслением модельного
-подхода к изучению процессов и явлений. Системным называется
такое исследование, в основу которого положена системная мо-
дель. Главные признаки последней заключаются в следующем.
1. Каждый объект характеризуется бесконечным числом диск-
ретных характеристик, взаимодействующих между собой. Систем-
ная модель формируется самим исследователем, который имеет
дело не с естественными объектами как таковыми, а с моделями,
которые лишь по каким-либо параметрам соответствуют этому
объекту. Например, геологические карты и разрезы представляют
:обой модель геологической среды, в которой с помощью опре-
[еленной системы условных обозначений выделены наиболее важ-
ше, с точки зрения исследователя, характеристики, т.е. они пред-
тавляют собой определенную научную идеализацию.
2. Все свойства изучаемого объекта равноценны, в связи с этим
познавательная функция системной модели зависит от целевой
установки исследования. Например, космический снимок Земли
сам по себе представляет такую модель геологической среды (гео-
системы), в которой сконцентрированы многосторонние сведе-
ния о составе и структуре земной коры и особенностях земной
поверхности. Специфика этой модели состоит в том, что в ее ос-
нове лежат не реальные физические тела, а их отображение на
различных информационных носителях (фотослой, цифровой код
и др.) электромагнитных характеристик природных геологических
объектов. При формировании изображения Земли создается ин-
терференционная система, т.е. система взаимодействия разноглу-
бинных, разновозрастных и генетически разнотипных образова-
ний и процессов. Это создает необходимость целенаправленно
проводить анализ геометрических и спектральных фототоновых
характеристик, изменять интенсивность фотоаномалий и их соот-
ношений с соседними аномалиями, проводить осреднение фото-
тона в целом или отдельных его частей на разных частотных уров-
нях и таким образом выделять разночастотные составляющие спек-
тральных и геометрических характеристик геосистемы, относя-
щихся к структурам разного генезиса, ранга, возраста и глубин-
ности и тем самым вычленять эти структуры.
3. Системная модель структурирована и состоит из совокупно-
сти элементов разного ранга, при этом процессы самоорганиза-
ции вещества, моделируемые на уровне зерна, горной породы,
слоя, блока или оболочки Земли, взаимосвязаны между собой и
Представляют сложную интерференционную систему. Каждый по-
следующий ее уровень включает предыдущий.
263
4. При изучении системной модели в качестве определяющего
принципа выступает требование целостности. Целостные системы
представляют собой динамические системы с обратными связями
между элементами. Целостность системной модели проявляется в
возникновении нового интегрального качества — внезапно воз-
никающих, так называемых эмерджентных, свойств на каждом
уровне организации вещества. Например, эмерджентные свойства
четко отражаются при изменении уровня генерализации косми-
ческого изображения или при изменении масштаба картирования.
При изменении масштаба космического изображения меняется
его разрешающая способность. То, что при крупном масштабе
изображения было целостным самостоятельным объектом с опре-
деленными характеристиками, в мелком масштабе становится
деталью другого, более крупного объекта, и наоборот. Ранговый
подход к интерпретации космических изображений заключается в
выделении в определенном масштабе генетически однородных
целостных структур или их частей. При этом доверительный ин-
тервал системы дешифровочных признаков должен быть нацелен
на выделение оптимальных характеристик целостных структурных
форм, наиболее выраженных в данном масштабе.
К эмерджентным свойствам космических изображений можно
отнести также обзорность, которая тесно связана с уровнем есте-
ственной генерализации. Благодаря обзорности мы не только ви-
дим отдельный объект, но и наблюдаем его во взаимосвязи с дру-
гими геологическими объектами в пространстве, что определяет
новую характеристику модели геосистемы.
Аксиоматический метод широко применяется в геологии. Он
основан на построении теоретической модели, исходя из некото-
рых аксиом (постулатов), из которых все остальные утверждения
должны выводиться логическим путем посредством доказательств.
Например, постулаты теории тектоники литосферных плит поло-
жены в основу палеотектонического анализа. Если какой-либо из
постулатов опровергается или изменяются рамки его применимо-
сти, то изменяется и система доказательств, положенная в основу
этой теоретической модели. В самой общей форме основные по-
стулаты теории тектоники плит, сформулированные в 1968 г.,
выдержали испытание временем в глобальном масштабе приме-
нительно к последнему миллиарду лет. В настоящее время серьез-
ные уточнения и дополнения были внесены практически во все
исходные положения теории. Постулированные на первых моде-
лях механизмы реализации геодинамичесмких процессов класси-
ческой теории оказались значительно сложней (расслоенность ли-
тосферы, глубинность, механизм конвекции и др.), что позволило, с
одной стороны, ввести некоторые ограничения, а с другой
найти решения реализации процессов, считавшимися вне рамок
ее применения (внутриплитные деформации и др.). То же можно
264
сказать о принципе подобия, который положен в основу многих
тектонофизических разработок. Рамки применимости этого прин-
ципа в условиях неравновесных динамических систем определяют
ценность тектонофизических моделей.
Несколько слов следует сказать и о специальных методах, хотя
эти методы обычно подробно характеризуются в руководствах по
соответствующим дисциплинам. Здесь же надо отметить, что сре-
ди них можно четко различить две группы. Одни из этих методов
заимствуются из «точных» наук — физики и химии. Таковы рент-
еноструктурный анализ, все методы химического анализа, от
:амых простых до микрозондового, методы изотопного анализа с
юмощью масс-спектрометров, дистанционные методы — космо-
еодезические, спутниковая альтиметрия, радарный и др.; их ар-
сенал непрерывно пополняется, расширяя возможности решения
еологических задач.
Другая группа методов — специфические методы отдельных
еологических дисциплин. Таковы структурный анализ и тектоно-
физический эксперимент в тектонике, биостратиграфический,
иагнитостратиграфический, сейсмостратиграфический, радиогео-
сронологический методы в стратиграфии, экспериментальные
методы и изучение термодинамических равновесий в минерало-
гии и петрологии, бурение скважин с научными и поисково-раз-
ведочными целями, в том числе в морях и океанах, и многие
другие. Эти методы также опираются на достижения точных и тех-
ических наук, но уже в опосредованном виде.
Глава 9
Основные элементы и принципы построения
научного исследования в геологии
9.1. Об исследовательских проблемах
Теперь уместно обратиться к понятию задачи исследования и к
вопросу о том, как подойти к ее постановке. Но путь к этому не
прост. Начальным импульсом здесь чаще всего служит то, что ис-
следователь, анализируя имеющиеся данные, сталкивается с неко-
торым противоречием. Так, месторождение, которое, судя по про-
шлому опыту, должно было бы встретиться в данных геологиче-
ских условиях, найти не удается, но оно обнаруживается в какой-
то иной, казалось бы, неподходящей для него обстановке. Земле-
трясение, которое, по теории, при данных геодинамических и гео-
структурных условиях можно было бы ожидать, не происходит, но
неожиданно случается там, где на его возможность возникновения
ничто не указывало. Иными словами, обнаруживается противоре-
чие между имеющимся практическим опытом, существующими
теоретическими представлениями, с одной стороны, и новыми
фактами, с другой. Может вскрыться противоречие и между каки-
ми-либо различными теоретическими концепциями, каждая из
которых, казалось бы, надежно подтверждается фактическим ма-
териалом. Подобное противоречие именуют проблемой.
Проблема может возникать из-за ошибочности существующей
теории, некорректности сделанных на основании правильной те-
ории выводов, из-за ошибок, допущенных в ходе наблюдения или
эксперимента, из-за неверной интерпретации полученных фак-
тов и т. д. Не обнаружив в существующей системе знаний некото-
рого противоречия, невозможно сформулировать проблему. Часто
встречающиеся словосочетания типа «проблема корреляции со-
бытий» или «проблема механизма структурообразования» — не
более, чем ярлыки, удобные для краткого, формального обозна-
чения проблемы, но не вскрывающие ее сути. Здесь порой высту-
пает распространенное, неоправданно пренебрежительное отно-
шение к явному формулированию исследовательской проблемы
как к чему-то необязательному, нужному якобы лишь бюрокра-
там-чиновникам от геологии, тогда как «настоящий геолог» вполне
может обойтись без этого («нам бы поскорее выехать в поле и
собрать хороший фактический материал, а уж проблемы и задачи
мы как-нибудь потом сформулируем»).
Между тем, без явного определения проблемы невозможно по-
ставить задачу, т.е., по существу, нечего исследовать. Отдел ь-
266
ный вопрос: насколько точно и четко удается выявить и сформу-
лировать проблему уже в самом начале исследования? Методоло-
ги констатируют, что до 90 % времени, затрачиваемого на иссле-
дования, расходуется неэффективно из-за некорректности поста-
новки проблем, и предупреждают о том, что неверная постановка
исследовательской проблемы может перечеркнуть все последую-
щие усилия по ее решению.
Какого-то простого рецепта, строгого алгоритма выявления
проблемы нет. Но можно предложить некоторую последователь-
ность вопросов, отвечая на которые проще подойти к сути про-
блемы.
Пусть имеется намерение заняться историей геологического
развития какого-то района. Первый же вопрос, который при этом
должен возникнуть: почему именно сейчас и именно здесь нужно
заниматься именно этим? Разве раньше никто здесь этого не де-
лал? Наиболее обычные ответы: существующие представления о
геологической истории района схематичны, мало обоснованы. Но
если ими до сих пор пользовались, почему нельзя делать это и в
последующем, почему понадобились более детальные и более обо-
снованные представления? Наиболее убедительные поводы для
этого очевидны: открытие новых фактов, которые не согласуются
с существующими представлениями, или возникновение новых
палеогеологических концепций, в рамках которых ранее извест-
ные факты не находят себе места. Выявить подобную несогласо-
ванность, недостаточную взаимоувязанность — это и значит вый-
ти на проблему. С уяснения проблемы не только должно начинать-
ся любое научное исследование, но без этого оно не может на-
чаться.
В литературе упоминаются различные типы проблем. Приведем
одну из классификаций (табл. 9.1).
Уместно подчеркнуть, что в каких-то, быть может даже много-
численных случаях, в часто повторяющихся и сравнительно про-
стых ситуациях опытный геолог выйдет на понимание проблемы
и без специального методологического анализа, а только благода-
ря профессионализму и интуиции. Вместе с тем, несомненно, что
осмысленное, методологически грамотное выявление, четкое фор-
мулирование проблемы и вытекающих из нее задач в огромной
степени оптимизируют процесс исследования, спрямляют путь к
получению решения, уменьшают вероятность тупиковых и мало-
перспективных направлений поиска, минимизируют избыточность
фактического материала, способствуя, особенно в сложных не-
стандартных исследованиях получению возможно более полных,
точных и обоснованных выводов.
Но еще до постановки соответствующих работ необходимо убе-
диться в актуальности, обоснованности и принципиальной раз-
решимости обнаруженной проблемы. Для этого необходимо рас-
267
Таблица 9.1. Типы проблем (по А.А.Ивину)
Тип проблемы Сформулирована ли проблема с самого начала Имеется ли метод решения проблемы Ясно ли, что считать решением проблемы
1 Да Да Да
2 Да Да Нет
3 Да Нет Да
4 Да Нет Нет
5 Нет Да Да
6 Нет Да Нет
7 Нет Нет Да
8 Нет Нет Нет
Примечание. Проблемы: тип 1 — показательные, применяющиеся в обучении;
тип 2 — обычные задачи в школьных учебниках; тип 3 — проблемы, возникаю-
щие при решении головоломок; тип 4 — классические творческие проблемы лю-
бого научного исследогания; тип 5 — проблемы, где решение и метод возникают
иногда случайно, превде чем осознается ситуация, в которой они применимы;
тип 6 — ситуации, ко да метод, разработанный для «решения одной проблемы,
оказывается применимом и для решения совершенно другой, нс связанной с
первой; тип 7 — выделен формально и лишь условно может быть отнесен к
проблемам; тип 8 — неявные проблемы (софизмы, парадоксы).
смотреть, насколько достоверны и объективны новые наблюда-
тельные и экспериментальные данные, действительно ли они
противоречат уже известным опытным фактам и теоретическим
представлениям, азатем определить цель и сформулировать зада-
чи предстоящего исследования.
>
9.2. О целях и задачах научного исследования
Установив реальность и актуальность обнаруженного проблем-
ного противоречив, нетрудно убедиться, что ни одна серьезная
проблема не сводится к какому-либо одному, элементарному про-
тиворечию, она неизбежно расчленяется на большее или мень-
шее число подчиненных проблем разной сложности и значимо-
сти, образующих некоторую иерархию.
Чтобы снять такие противоречия, решить основную и подчи-
ненные ей проблемы, необходимо прежде всего уяснить их при-
чины, а затем предположительно наметить какую-то иную, не-
противоречивую схему соотношений соответствующих представ-
лений и фактов (cn. подразд. 9.3). Именно подобная модель, ис-
ходная гипотетичность которой должна в будущем, в ходе обо-
268
1 снования и проверки, смениться достоверностью, и есть цель ис-
1 следования. Таким образом, исследование всегда предпринимается,
й а цель достигается, не иначе как для решения той или иной опреде-
| ценной проблемы.
К& Достижение любой цели всегда обусловлено некоторыми усло-
ULsuhmu. Для геолога это разнообразные, имеющиеся к началу ис-
|дсле до вания фактические данные, методики, теоретические пред-
оставления. Сами они появляются в результате каких-то предше-
^ствовавших исследований, для которых они тогда были целью.
Ивовая цель, которая должна быть достигнута, а также условия ее
|Илостижения вместе составляют задачу исследования. Отсюда вы-
Югекает, что перечень задач можно представить в виде последова-
|Ительности целей, где каждая предыдущая будет входить в условия
Иьцостижения последующей.
К Но ни одна серьезная задача не решается сразу, в один прием.
Она обычно разбивается на подзадачи, нацеленные на решение
проблем разных уровней. Решения одних подзадач дополняют ре-
I шения других, они могут решаться параллельно. Решения других
ь подзадач проясняют условия решения третьих, они должны ре-
V шаться последовательно. В результате формируется многоступен-
fe- чатая и разветвленная иерархия, «дерево» подзадач, исходящих
К из некоторой главной, «корневой» задачи, нередко довольно да-
v лекой от каких-либо узкопрактических потребностей. В ней сфор-
I мулировать целеуказание и определить условия решения заранее,
И до формулирования и, может быть, опережающего последователь-
I ного решения более простых, вытекающих из нее подзадач, за-
И., труднительно, а подчас и невозможно. Не случайно говорят, что
Ж иногда четкая и точная постановка проблемы, правильная фор-
мулировка задачи осознаются лишь тогда, когда исследование уже
I завершено.
к Как мы обычно формулируем задачи наших исследований? Мы
к начинаем с более подробного изложения ближайших из них, а
" последующие характеризуем все более приблизительно. Между тем
сказанное выше диктует необходимость как раз обратной после-
довательности: вначале с наибольшей возможной четкостью нуж-
' но сформулировать конечную цель, после чего выводить из нее более
близкие. Ведь в зависимости от того или иного представления о
конечной цели исследование может быть построено существенно
по-разному. Так, при планировании запуска космического кораб-
$ ля вначале намечают оптимальные условия и время достижения
Им цели (космической станции, другой планеты), а уже затем,
Исходя из этого, определяют условия и время старта.
Предварительное уяснение и обсуждение полученного «дерева
# задач», а в дальнейшем, по мере поступления новых данных и
t получения промежуточных выводов, неоднократное его уточне-
ние и корректирование, позволяют лучше видеть перспективу
269
научного поиска, избегать малоперспективных или тупиковых
направлений.
Во всяком случае, без некоторой явно поставленной задачи,
вытекающей из явно сформулированной проблемы, исследование,
строго говоря, беспредметно, оно не имеет смысла. По мнению
И. Р. Пригожина и И. Стенгере, ученые на сотни различных ладов
выражали свое изумление по поводу того, что при правильной
постановке вопроса им удается разгадать любую головоломку,
которую задает им природа.
Начав свою работу без выполнения этих требований, исследо-
ватель может, конечно, подсознательно иметь в виду, подразуме-
вать, смутно представлять себе какую-то задачу с не очень ясной
целью и не совсем ясными условиями ее достижения, что неред-
ко и бывает. Но подобное исследование неэффективно, легко уяз-
вимо для критики и не может быть признано профессионально
вполне грамотным.
9.3. О гипотезах и их проверке
Как же следует идти к решению явно сформулированных про-
блем и задач? Прежде всего необходимо предположить, какие
конкретные поправки в существующую теорию, в интерпретацию
новых фактов, в технологию наблюдения или эксперимента мог-
ли бы снять обнаруженное противоречие. Требуется «мысленно
перестроить известную реальность так, чтобы выпадающие из об-
щего ряда факты вписались, наконец, в некую единую схему и
перестали противоречить найденной эмпирической закономерно-
сти. Обнаружить новую схему наблюдением нельзя, ее нужно со-
творить умозрительно, представив в виде теоретической гипоте-
зы» (Концепции.., 1997. С. 33). На те или иные гипотетические
закономерности опирается любая естественно-научная теория. Так,
по Р. Фейнману, существование атомов мы предполагаем, но все
результаты один за другим оказываются именно такими, как если
все состоит из атомов.
Таким образом, гипотеза — это откорректированное, т. е. в чем-
то, может быть, во многом, принципиально новое, но пока еще
предположительное представление о реальности. Вместе с тем это
не просто догадка, а лучше согласованная с наличной суммой
знаний новая модель — система умозаключений, в которых пред-
лагается возможный ответ на поставленный вопрос. Эта модель
предположительна, потому что пока неизвестно, будет ли она со-
гласоваться с новыми фактами, которые поступят после выдви-
жения гипотезы. Она необходима, потому что мысль есть един-
ственное средство проникнуть туда, где кончается «поле зрения»
наших органов чувств, а гипотеза — единственный способ пред-
270
ставить то, что там могло бы происходить (В. В. Бажан и др.). По
д. Пуанкаре (1990), необходимость гипотез никем никогда не ос-
паривалась; они должны лишь как можно скорее и чаще прове-
ряться.
Геолог, сталкиваясь со сложностью природных явлений, также
вынужден прибегать к предположениям. Вначале выдвигают крайне
упрощенную модель, которую исследуют теоретически или экспе-
риментально. Затем, учитывая все большее число факторов, услож-
няют и логически обосновывают ее, приближая к реальности.
Обосновывающая система умозаключений может оказаться
правильной или ошибочной. При этом дедуктивное (от общего к
частному) заключение, логически корректно исходящее из ис-
тинных посылок, заведомо истинно, тогда как некоторое индук-
тивное (от частного к общему) высказывание принимают, если
оно обосновано-более, чем все другие альтернативные ему утвер-
ждения.
Один из распространенных способов индуктивного выдвиже-
ния гипотез — аналогия. Аналогичными считают ситуации, в ко-
торых среди существенных свойств имеются общие, но нет раз-
личных. Умозаключение по аналогии единичного объекта с объек-
тами некоторого множества — это индукция, более сложный слу-
чай аналогии, чем тот, когда знания переносятся с одного объек-
та на другой однотипный. Подобное заключение проблематично и
должно проверяться. Так, конвективное движение в мантии и ядре
Земли доказывается только косвенно, так как никто и никогда не
видел его. Доказательства основаны как на теоретических сообра-
жениях о возможности конвекции при определенных условиях,
так и на наблюдаемых особенностях структуры (орогенез, конти-
нентальный дрейф, спрединг), которые трудно объяснить на ос-
нове других предположений.
Согласие выдвинутой гипотезы со всем имеющимся научным
знанием желательно, но не обязательно', это было бы несовмести-
мо с развитием науки. Так, Н. Бор сформулировал понятие до-
полнительности без строгого доказательства и опытного подтвер-
ждения единства корпускулярных и волновых свойств микрообъ-
ектов. Необходимо и достаточно, чтобы’ а) выдвигаемая гипотеза
была нацелена на решение какой-то конкретной познавательной
задачи; б) выводимые из нее следствия были проверяемы (В.Н.Ко-
стюк).
Важна также степень общности, т.е. фундаментальность вы-
двигаемого предположения. Если оно объясняет обнаруженное про-
тиворечие только в данном его проявлении в данных условиях
(гипотеза ad hoc), то оно, будучи пригодным, возможно, и еще в
Каких-то отдельных случаях, может оказываться неоправданным
Во многих других. Предпочтительнее гипотезы, объясняющие мак-
симально большое число проявлений данного противоречия.
271
Для превращения гипотезы в доказанное утверждение прове-
ряют ее правильность. Для этого из гипотезы логически выводят
возможно большее число следствий, допускающих реально, или
хотя бы в принципе, как эмпирическую, так и теоретическую их
проверку. При отрицательном результате проверки испытываемая
гипотеза корректируется, затем вновь проверяется, или отбрасы-
вается и заменяется новой. Принимая ту или иную гипотезу, нуж-
но учитывать не только и не столько степень подкрепленности ее
опытными фактами и похожести на то, «что есть на самом деле»,
сколько возможность получать новые нетривиальные следствия,
подтверждаемые опытом (Груза, 1977). Как заметил А. Пуанкаре,
не так важно, существует ли, например, эфир в действительно-
сти. Важнее то, что все происходит так, как если бы он существо-
вал, и что эта гипотеза удобна для истолкования явлений. В случа-
ях логической корректности доказательств гипотетическое выска-
зывание становится истинным; развернутая же гипотеза стано-
вится теорией.
Методологически корректный путь познания объективной ре-
альности путем выдвижения гипотез (с последующей их провер-
кой) противоречит глубоко укоренившейся геологической тради-
ции — стремлению строить исследование, отталкиваясь исключи-
тельно от опытных фактов, а не от какиЯ-то «заранее заданных
схем». В качестве таких априорных схем, с задания которых начи-
нается (и на проверке которых строится) любое научное исследо-
вание, как раз и выступают гипотезы.
9.4. О методах эмпирического исследования;
наблюдения и наблюдательные факты
В научном исследовании, в отличие от обыденного познания,
даже просто выделение и фиксация подлежащего изучению объекта
невозможны без использования определенных приемов, которые
вовсе не характерны для повседневной практики. Это требует ос-
мысления самих исследовательских методов, особенностей их раз-
работки, совершенствования и применения.
Классическая наука постулировала возможность и необходи-
мость адекватного описания объекта независимо от условий на-
блюдения. В физике, например, предполагалось, что всегда воз-
можны такие способы наблюдения и измерения, которые никак
не повлияют на поведение объекта «самого по себе». В науке Ново-
го времени вопрос об адекватности результата научной работы
решался положительно, если созданное на его основе инженер-
ное устройство работало, «как задумывалось». В наше время осоз-
нано, что для решений многих научных проблем (прогнозных,
реконструктивных) непосредственная опытная проверка их пра-
272
вильности невозможна. В этих случаях методология науки предпи-
сывает необходимость иной, не эмпирической, а теоретической
проверки. Последнюю целесообразно начинать с критического
анализа методов, которые использовались при обнаружении, ана-
лизе и разрешении проблемного противоречия. Здесь и возникают
вопросы о том, какие методы и почему были выбраны для выпол-
нения данного исследования.
Дело в том, что любой научный метод непременно основыва-
ется на той или иной теории, в нем принятой или подразумевае-
мой. Но ни одна теория не является верной всегда и везде, любая
[из них имеет свою определенную область применения. Вне ее дан-
ная теория и основанные на ней методы не работают, т.е. если и
приводят к той цели, для достижения которой они были созда-
|ны, то лишь случайно. При этом в отличие от простых, стандарт-
ных ситуаций,, в сложных исследованиях, непосредственно эмпи-
рически неконтролируемых, заметить, что применяемые методы
дают сбой, приводят к ошибочным решениям из-за методологи-
чески некорректного использования их в непредусмотренных усло-
виях, можно далеко не всегда. Это обязывает к выполнению важ-
нейшего методологического требования: выбирая тот или иной
[метод, необходимо ясно представлять не только то, для достиже-
ния какой цели и для каких предполагаемых условий он был разра-
ботан, но и то, насколько эти последние соответствуют тем ре-
1ильным условиям, в которых аналогичная цель будет достигаться в
[предстоящем исследовании. Учитывается также, что свойства на-
и>людаемого зависят хотя и не от свойств и особенностей самого
[наблюдателя, но от его позиции — что и как наблюдать.
: Так, методы реконструкции напряженного состояния или про-
гнозирования процессов разрушения, разработанные на основе
[механики сплошных однородных сред, не применимы, или при-
менимы с принципиальными ограничениями, в структурирован-
ной геологической среде, притом по-разному в средах со структу-
рой фрактальной и нефрактальной, грубо-дискретной и квази-
[сплошной и т.д. То же можно сказать о методах исследования эво-
люции и любых других — линейных и нелинейных, слабо и силь-
но неравновесных геодинамических систем.
[ Исторически первый, но сохраняющий свое значение до сих
кюр способ выполнения геологического исследования — наблю-
дение. Смысл этого термина прост и общепонятен в обыденной
Ьсизни, но не в науке, где многое требует определения, уточне-
ния и разъяснения.
Г Научное наблюдение — не пассивное, бесстрастное созерцание
Р не просто заинтересованное разглядывание. Это целенаправлен-
ное, специально организованное для решения определенной за-
► ачи восприятие разнообразных объектов — природных тел и про-
f1 сссов. Наблюдение, в отличие от эксперимента, не влияет прямо
273
на состояние природного тела, на ход изучаемого процесса, огра-
ничиваясь поэтому лишь фиксацией внешних сторон явления и
не претендуя на раскрытие его сущности. Вместе с тем подразу-
мевается не отстраненный взгляд «со стороны», а напротив, ак-
тивная позиция наблюдателя: выработка определенного замысла,
формулирование задачи, выбор объекта и условий наблюдения,
выбор и применение соответствующей системы методов и средств
наблюдения и фиксации его результатов, контроль повторны-
ми наблюдениями с применением иных методов. Насколько
объективны и достоверны получаемые таким путем фактические
данные?
Все перечисленное, а также использование различных прибо-
ров, каждый из которых отображает наблюдаемую реальность «по-
своему», непременно в чем-то нарушают непредвзятость се ото-
бражения. Возникают проблемы сопоставимости получаемых дан-
ных, оценки степени их «искаженности» относительно того, «что
есть на самом деле». Между тем нередко еще основой геологии
безоговорочно считают наблюдения именно потому, что они —
при правильной их постановке — доставляют якобы заведомо
«объективные, достоверные факты».
К этому следует добавить, что, делая выводы из наблюдений,
большинство геологов никогда не удовлетворялось только описа-
ниями «фактуры»: всегда было стремление выявлять еще и зако-
номерности, не обнаруживаемые непосредственно в ходе наблю-
дений, но требующие их анализа, сопоставления, истолкования,
т.е. дополнительной, целенаправленной и специально организо-
ванной мыслительной работы. Необходимость этого особенно оче-
видна всякий раз, когда пытаются восстанавливать прошлые или
предсказывать будущие геологические события, для чего в свою
очередь требуется постигать механизм тех или иных геологических
процессов, т.е. получать информацию о том, что наблюдать невоз-
можно.
В отношении же того, что считают принципиально наблюдае-
мым, обычно полагают, что всегда можно, пусть не сразу, со-
брать такое количестве фактов, что любые вопросы раньше или
позже, но непременно разъяснятся. Однако нередко оказывалось,
что для решения той или иной конкретной задачи одни факты,
собранные заранее и представлявшиеся интересными, не нужны,
других же, в свое время не привлекших внимания, недостает, или
их описания не содержат необходимых характеристик, но изоби-
луют излишними. Кроме того, обнаруживалось, что чем больше
собиралось дополнительных данных, детализирующих строение
отдельных участков земной поверхности, тем более запутанной и
противоречивой казалось общая кар чина (О. Г. Сорохтин, С. А. Уша-
ков, 1991). Для распространения выводов по изученным обч>ектаМ
на какие-либо иные, в чем-то сходные, а в чем-то отличные объек-
274
ты, приходилось абстрагироваться от второстепенных, индивиду-
альных, и сосредоточиваться на главных, общих сторонах наблю-
даемой реальности, избавляться от чрезмерной полноты и деталь-
ности описаний, переходя к специально схематизированным,
обобщенным моделям.
Очевидная необходимость не просто накопления, но целена-
правленного оценивания, отбора, схематизации наблюдательных
фактов требует формулирования исследователем принципов и
критериев такого отбора, заставляя отступать от обычно деклари-
руемой объективности и однозначной достоверности фактуаль-
ной базы. Обнаруживалось, что в зависимости от тех или иных
подходов, принимаемых разными исследователями, одни и те же
факты могут оцениваться и интерпретироваться по-разному,
приводя к разным выводам. Доказательства истинной природы
явлений — всегда лишь косвенные.
Все это, с одной стороны, далеко уводило исследователей от
незыблемого, казалось бы, фундамента любого знания — конк-
ретных и объективных фактических данных — к общим, довольно
абстрактным, и по необходимости во многом предвзятым сужде-
ниям. С другой стороны, оказывалось, что без такого дополни-
тельного «теоретизирования» одни лишь факты «сами по себе» не
позволяют прийти к убедительным заключениям, ибо точность,
конкретность, объективность, достаточность любых опытных фак-
тов весьма относительны. Научный факт вовсе не тождествен на-
блюдательным данным. Он возникает на их основе, но лишь после
их сложной рациональной обработки, осмысления, понимания,
истолкования и внесения необходимых поправок. При этом «кон-
кретный» факт отнюдь не является отображением некоторого еди-
ничного, индивидуального и неповторимого реального события,
а представляет целый класс явлений, объединенных на некото-
ром уровне абстракции (Философия и методология науки, 1996).
Так, используемые для фиксации наблюдаемых объектов базовые
понятия геологии — кристалл, минерал, порода, слой, трещина,
разлом, складка — довольно глубокие обобщения, абстракции
того, с чем геолог имеет дело в реальности.
Вышесказанное может встретить непонимание. Ведь особую
Ценность наблюдательных фактов усматривают в их достоверно-
сти, а достоверность выводят из их очевидности и конкретности,
В противоположность всевозможным абстракциям, выражаемым
лишь «общими словами». Допустим, в обнажении горных пород
описывается очевидный факт: некоторая вполне конкретная, еди-
ничная складка. О каких абстракциях здесь может идти речь?
Разъясним ситуацию. При всем старании мы не сможем дать
абсолютно исчерпывающей характеристики данной складки: бес-
конечное множество ее особенностей, от которых мы осознанно
> Или неосознанно абстрагируемся, останется за рамками нашего
275
описания. Его неизбежная неполнота делает его подходящим и
для множества других складок, сходных с данной по зафиксиро-
ванным свойствам, но отличающихся по свойствам, не вошед-
шим в описание. Последнее таким образом приложимо не к одной
только данной конкретной складке, а значит является абстракци-
ей, характеризующей отнюдь не единичный объект. Совсем в дру-
гом месте, в отложениях другого возраста по такому описанию
может быть опознана складка, возникшая в другое время и в дру-
гих условиях. Важно отметить, что выбрав для описания той же
складки несколько иной набор свойств, мы можем получить абст-
ракцию, соединяющую нашу складку с каким-то другим мно-
жеством, чем в первом случае. Какое же из двух описаний одной и
той же складки отвечает реальности и, следовательно, является
конкретным и достоверным фактом? Абсолютно конкретным и
достоверным — никакое: получено отображение класса явлений,
объединенных на некотором уровне абстракции.
Ныне в методологии науки уже общепринято, что научные фак-
ты систематизируются, анализируются, интерпретируются уче-
ным тогда, когда он уже руководствуется какой-то теорией. Сле-
довательно, все выводы, даже самые, казалось бы, непредвзятые,
вытекают из наблюдательных фактов не пр^мо, а всегда логически
опосредованно, т.е. зависят от принятых исследователем теорети-
ческих, достаточно общих и абстрактных представлений.
Логическая опосредованность всегда оставляет простор для со-
мнений в надежности выводов и в достоверности того, что объяв-
ляется исходным фактом. Пусть, например, вскрытая скважиной
кровля меловых отложений найдена на глубине, противоречащей
ожиданиям. Но ведь то, что вскрытая геологическая граница (фик-
сированная, например, изменением состава пород) — именно
кровля мела, это не наблюдаемый непосредственно факт, а вы-
вод из некоторой палеонтологической характеристики, которая
сама вытекает из ряда утверждений о тех или иных особенностях
морфологии ископаемых органических остатков, сопоставляемых
с признаками, включенными в региональную и общую страти-
графические шкалы. Следовательно, вывод о возрасте границы —
это результат интерпретации, в свою очередь базирующейся на
множестве косвенных обоснований и более или менее надежных
эмпирических и теоретических предположений. То же верно и в
отношении выводов на основании любых других наблюдений, вклю-
чая визуальные, инструментальные и пр. При этом цепочка подоб-
ных допущений, сопоставлений, умозаключений может быть весь-
ма длинной, завершаясь утверждениями уже не столько эмпири-
ческими, сколько теоретическими. Именно благодаря им мы в ито-
ге и получаем знания о непосредственно ненаблюдаемых объектах-
Несомненность того, что для установления факта нужны тео-
рии, а они, в свою очередь, должны проверяться эмпирически,
276
привела ученых к выводам о неизбежной «теоретической нагру-
женности» опытных данных: за каждым «объективным» фактом
всегда стоит некоторое общее, подчиняющееся логике и приня-
той теории, рассуждение. Даже то, что видит ученый, зависит от
теоретических установок, а между исследуемой реальностью и ее
отражением — непроходимая стена интерпретаций (И.Т.Касавин,
З.А. Сокулер).
Из этого ясно, что, вопреки распространенным взглядам, кон-
цептуально непредвзятые истинные заключения «непосредственно
из наблюдаемых фактов» невозможны. По В. В. Ильину (2005) нет
и не может быть автономного от теории «чистого опыта»: весь
эмпирический материал формируется, осмысливается и интер-
претируется согласно допущениям, принятым в той или иной те-
ории. Этим разъясняются парадоксальные на первый взгляд ут-
верждения А.Эйнштейна о том, что «именно теория решает, что
наблюдаемо, а что — нет», и Дж. Р. Брауна (Наука..., 2003) о по-
нятии «нейтрального наблюдения» как о выброшенном на свалку
истории. Наша повседневная обыденная практика фиксирует «с
полной очевидностью» обращение Солнца вокруг Земли. Теория
же относительно движений Солнца и Земли говорит иное.
Безосновательна и убежденность в том, что выяснять причины
природных процессов можно и нужно лишь путем наблюдения,
строго на фактуальной основе. Причину можно установить толь-
ко на основе логически корректного теоретического рассуждения.
Получение одних идей как логических следствии других лежит в
фундаменте любой науки (А. А. Ивин, 2005).
9.5. Эксперименты и экспериментальные факты;
о мысленном эксперименте, о «решающем»
эксперименте
Эксперимент — метод исследования объектов реальности при
активном воздействии на них в контролируемых и управляемых
условиях, создаваемых соответственно целям исследования. Экспе-
риментатор не меняет свойства объектов, приписывая это приро-
де, — он задается вопросами относительно скрытых свойств и
создает условия для их выявления. Ответы же дает природа. Но
однозначно ли они понимаются исследователями?
Выделить исследуемое явление «в чистом виде», полностью
выявить его свойства и механизм можно было бы только в идеаль-
ном эксперименте. В реальности же неизбежно происходит «на-
сильственное воздействие», создаются искусственные условия,
Исследуемые явления препарируются; исследователь не может вос-
принимать наблюдаемое как нечто, сообщаемое «непосредствен-
но» реальностью. Ни один факт не берется «прямо из самой ре-
альности», он — всегда результат некоторых, неизбежно субъек-
тивно и концептуально обусловленных действий: мысленной пере-
работки получаемых эмпирических данных, перевода их на соот-
ветствующий научно-теоретический язык, отображения и истол-
кования в понятиях определенной теории.
Любой эксперимент будучи всегда ограничен конкретными
условиями, приводит лишь к частным заключениям, он в прин-
ципе не может дать общих и окончательных выводов. Для право-
мерного распространения результатов конкретного эксперимента
на другие условия необходимо экстраполирование, а значит —
применение теоретических средств познания. Эксперимент, при-
званный подтвердить или опровергнуть ту или иную теорию, мо-
жет выполнить эту свою функцию лишь благодаря тому, что сам
выступает в контексте проверяемой теории, планируется на ес
основе. По Р.В. ван Беммелену, всегда должна существовать взаи-
мосвязь между индуктивным обобщением первичных наблюдений
и дедуктивной интерпретацией единичных фактов. Не результаты
эксперимента или наши восприятия сами по себе, а лишь их ис-
толкование в рамках той или иной определенной теории дает фак-
тическое знание о мире.
При этом никогда, в принципе, не исключена возможность
интерпретации одного и того же эксперимента в рамках альтерна-
тивных теорий — как подтверждающего ту и другую (или, по край-
ней мере, как не противоречащего им). Нередко на основе одних
и тех же эмпирических фактов возникают альтернативные, кон-
курирующие теории. Это ставит вопрос о рациональных критери-
ях выбора какой-то одной из них. Научная практика показывает:
опытное подтверждение теории не исключает ее позднейшего
опытного же опровержения, а это последнее не обязательно пол-
ностью и безусловно отрицает сделанное ранее обоснование. Тем
самым якобы заведомая надежность фактуальной проверки как
достаточного основания для принятия или отклонения теории
ставится под сомнение.
В связи с этим справедливо ли утверждение, что «наука в своих
выводах исходит из опытных фактов»? Да, справедливо, но, во-
первых, наука исходит не только из них, во-вторых, вопросы о
том, в единственном или во многих направлениях возможен такой
ее исход и на котором из этих направлений он должен реализо-
ваться, остаются без ответов. Именно теоретическое истолкова-
ние, проявляющееся практически в любом акте наблюдения, из-
мерения, эксперимента, превращает опытные данные в факты
науки. А поскольку ни одна теоретическая концепция не может
претендовать на абсолютную истинность, то и фактическое зна-
ние — относительно истинное. Необходимым условием истинно-
сти фактов является истинность соответствующей теории, посред-
ством которой те или иные события получают рациональное ис-
278
толкование (В. С. Черняк, 1986). Вот почему экспериментирова-
ние означает, по И. Пригожину и И. Стенгере (2000), не только
достоверное наблюдение подлинных фактов и поиск эмпириче-
ских зависимостей между явлениями, но и предполагает система-
тическое взаимодействие между теоретическими понятиями и на-
блюдением.
В геологии термину «эксперимент» придается, по Н.С.Шат-
скому, несколько иной смысл, чем в физике, химии или теории
познания. «Геологическим экспериментом» часто называют лабо-
раторное воспроизведение таких явлений или процессов, кото-
рые в отношении заданных свойств могут рассматриваться в каче-
стве аналогов геологических явлений или процессов. Основная цель
здесь — получить такие химические или физические данные, ко-
торые мотут быть использованы для объяснения геологических
явлений путем умо’заключений по аналогии. Но в этой связи нельзя
не вспомнить давнее замечание А. Пуанкаре (1990) о том, что
науки лишь в своем неразвитом состоянии прибегают к гем за-
ключениям по аналогии, которыми довольствуется геология.
Когда физическое экспериментирование технически нерацио-
нально, невыполнимо или его возможности исчерпаны, нередко
переходят к мысленному экспериментированию. Оперируя не ре-
альными, а некоторыми «замещающими» их, идеальными объекта-
ми, различия которых в данной задаче принимают несуществен-
ными, такое экспериментирование относят по существу уже к
области теоретического познания. При этом потенциально реали-
зуемой считают любую процедуру, если она не запрещена теори-
ей, а корректной — если каждый ее этап хорошо определен пред-
шествующим опытным или теоретическим знанием.
Подобное экспериментирование широко и давно, еще с ан-
тичности, применяется во всех областях знания. Важнейшие его
функции — выявление механизма и предсказание характера функ-
ционирования системы. Не входя в пространные отвлеченные
разъяснения, проиллюстрируем это примером — мысленным экс-
периментом по выяснению механизма и прогнозируемости раз-
рушения геологического тела в земной коре (рис. 9.1, А, а).
Пусть имеется породный массив равномернозернистой струк-
туры. Мысленно вырежем из него кубический блок, достаточно
крупный по сравнению с размерами зерен породы. При таксм усло-
вии, как это принято в механике, он может считаться внутренне
однородным и сплошным; то, что происходило бы в нем, напри-
мер при сжатии, описывает механика сплошной однородной сре-
ды. Начнем мысленно сдавливать блок так, чтобы две прогиволе-
Жащие его грани нагружались сильнее прочих. Система при этом
Выводится из состояния исходного равновесия, а степень нерав-
новесности возрастает по мере роста давления. Под действием
Приложенной извне нагрузки внутри блока возникают напряже-
279
A
Рис. 9.1. Нелинейный геодинамический процесс — разрушение нагру-
женного блока горной породы (мысленный эксперимент):
механизм разрушения'. А — механическая модель (а — схема нагружения квази-
сплошного блока; б, в — теоретические схемы скалывания: б — перекрестного,
в — параллельного); Б — модель разрушения реального блока (с — зарождение
рассредоточенных «микротрещин», б — взаимодействие и группирование «мик-
ротрещин», зарождение «мезотрешин на конкурирующих сечениях и направле-
ниях, в — послебифуркационная подготовка сквозного разрыва на некотором
определенном макросечении, г — макроскалываниг)
ния — нормальные и касательные. При достижении последними
некоторого критического уровня (предела прочности блока), а
системой в целом — критической степени неравновесности (точ-
ки бифуркации) должно произойти сквозное скалывание. Можно
ли предсказать место скола? . . ...
280
Согласно теоретическим положениям мзханики однородных
сплошных сред, при указан 1ых условиях натболее благоприяно
для предстоящего скалывания сечение блок:, отклоняющеес: от
оси наибольшего сжатия не угол 45° (в реагьности — несколько
меньше, рис. 9.1, А, б). Каззлось бы, прогжз возможен. Но, во-
первых, такое отклонение должно быть неоднозначным, — по
крайней мере, по обе сторозы от оси наиботыпего сжатия, ите-
оретически они для скалывания совершен норазшобл агоприятзы.
Во-вторых, сечений каждой из подобных озиентаций в данюм
блоке бесконечно много, и зсе они теорети*ески также абсолот-
но равнопригодны для скалывания. В-третьис, сквозное расзсазы-
вание в любой данный момент физически возможно лишь по не-
которому единственному сетению (рис. 9.1,1, в). Дело в том,зто
скалывание по одному из взаимно перекреиивающихся сечетий
блокировало бы скалывание по другому, a ipn взаимной их па-
раллельности скалывание по одному сеченив сняло бы напряке-
ния и сделало бы ненужным скалывание потюбому другому.
Ситуация представляете* парадоксальной скалывание физи-
чески осуществимо лишь по некоторому едзничному (в данный
момент) сечению из множеотва имеющихся, но его выбор систе-
мой при их абсолютной теоретической равнеправности — неюз-
можен. Между тем, в реальюсти блок все ж< раскалывается. )то
возвращает нас к вопросам: <аким же образоз «избирается» таюе
единственное сечение и мохно ли предсказать выбор?
Для получения ответов рассмотрим двояксе продолжение мыс-
ленного эксперимента. Если ввести некотоюе дополнителыое
условие (достаточно заметнее для наблюдателя), подталкиваюцее
систему к определенному выбору (анизотрошя породного маси-
ва или особый — срезающий — способ прилзжения внешней за-
грузки), то возникнет предпочтительность кжой-то одной изге-
оретически равновозможны: ориентаций и тлоскостей скальва-
ния. В подобных случаях протзозирование бызает наиболее услад-
ным.
Если же явно выраженнсго, определенньм образом ориенти-
рованного дополнительного воздействия нет. то выбор некотою-
го одного сечения, а значит и само скалыванзе, тоже осуществзт-
Ся> но под влиянием какой-ю одной из множества всегда прозс-
ходящих в реальной системе флуктуаций (сзабых, случайны: и
локальных вариаций) структуры, прочности, напряжений. Таше
Флуктуации игразот роль «последней капли», триводящей к вы'ю-
РУ того или иного пути дальнейшего поведетия системы.
Но о каких вариациях структуры, прочности, напряжений ю-
*ет идти речь, если, как бьио сказано, блок считается внутрезне
Сплошным и однородным? Дут нужно учестьважный момент. До
п°лхода к точке бифуркации, т.е. в состоянзях слабой неравзо-
Весности, всегда возможные небольшие раззичия в оценке за-
’.81
чальных и текуцих условий эволюции системы для прогноза не-
существенны: в блоке идет относительно равномерно рассеянное
растрескивание (рис. 9.1, Б, а, б). Однако на больном удалении от
исходного равновесия, вблизи течки бифуркацш система оказы-
вается в состоянии неустойчивости и необходимости выбора между
продолжением рассеянного растрескивания или началом сосре-
доточенного раскалывания, в последнем случае еце и выбора од-
ного из равновошожных сечений. Такой выбор троисходит слу-
чайно, под влиянием флуктуаций, а прогноз вьбора зависит от
совсем незначительных неточностей в оценке начальных или теку-
щих условий. Следовательно, мохно говорить о гоенебрежимости
малых вариаций начальных условий в слабо неравновесных систе-
мах, но о возрастании их роли в состояниях сильюй неравновесно-
сти. Именно тасая чувствительность к тончайпим нюансам на-
чальных условий и проявится при возрастании геравновесности
сжимаемого блоса.
Конечно, обнаружить и оценить подобные флуктуации в круп-
ном породном массиве — задача технически нерешаемая. Ведь
никакой крупный скол не возниьает мгновенно исразу. Любой из
них образуется соединением ранее появившихся более мелких
нарушений, а те в свою очередь, — сочленением еше более мел-
ких трещин, на* иная от микроскопических. Все они в соответ-
ствующие моменты раскалывали разномасштабное объемы внут-
ри сжимаемого блока, всякий ргз проходя свои точки бифурка-
ции. Более того, подобные локальные (не сквозное в макрообъе-
ме) расколы и и< сочленения происходят одноврменно на мно-
жестве разных сечений и по разным направлениям, взаимно кон-
курируя на пути развития процесса разрушения к стоговому сквоз-
ному сколу. Это неизмеримо увеличивает как чи:ло проходимых
точек бифуркации, так и непредсказуемость вы(ора местополо-
жения и ориентации завершающего разрыва.
Но являются ли подобные трудности прогнозтрования неуст-
ранимыми? Разве нереально хота бы в будущем шучить детально,
«как под лупой» то, что происходит в сжимаемом блоке на под-
ходах к бифуркациям, а затем предсказать итоговый выбор? Ока-
зывается, это неюзможно в принципе и вот почеиу. Процесс раз-
рушения начинается не с появления микротрещвн. Этому пред-
шествуют дислокации на уровне кристаллический решетки, где
бифуркационные смещения атомов из узлов решетки по тем или
иным кристаллсграфическим плоскостям завиегг от особенно-
стей атомного строения вещества, от положений i скоростей эле-
ментарных частгц. Но тут мы потадаем в сферу действия законов
квантовой мехаяики, обоснованней, как извес-но, принципи-
альную невозможность абсолютно точных измерений на данном
уровне организации материи. Микроскопические и, казалось бьь
пренебрежимо малые, но неустранимые ошибкг в оценках на'
282
^цальных условий, неизбежно возникающие в самом начале за-
Трождения разрушения, лавинообразно нарастают при прохожде-
нии многочисленных последующих точек бифуркации. К тому же
JL окрестностях любого разрыва любого ранга при его возникнове-
£ии существенно непредсказуемо перестраиваются структурно-ди-
Камические условия, в которых будет преодолеваться следующая
Ко времени точка бифуркации.
Здесь могут возникнуть новые сомнения: ведь атомный и суб-
яЖтомный уровни участвуют в разрушении лишь в самом начале
^^iponecca, который затем переходит на более крупные уровни —
|решин, разломов, блоков — где его можно было бы отслеживать
Ни оценивать, получая более или менее достоверный прогнэз. Но в
действительности и такой возможности нет. Обратимся к гоздней,
условно предпоследней стадии разрушения (рис. 9.1, Б, в), когда
для образования итогового скола (рис. 9.1, Б, г) необходимо лишь
। соединение двух предшествующих разрывов. Это означает необхо-
димость раскалывания разделяющей их целиковой перемычки. Но
ее сквозной раскол может зародиться и разрастись (пусть и от
концов заранее известных встречных разрывов) только вновь от
субатомного уровня. То же должно происходить и во всех других
случаях сочленений трещин и разрывов. Таким образом, данный
уровень участвует в процессе все время, порождая новые принци-
пиально неизбежные неточности в оценках начальных и текущих
условий.
Из сказанного ясно: свойственная нелинейным, сильно нерав-
новесным системам чрезвычайная чувствительность к малейшим
неточностям в оценке начальных условий делает итоговый про-
гноз положения крупного разрыва принципиально невозмэжным.
Предсказуемость выбора пути в точках бифуркации мыслима лишь
в физически нереализуемых ситуациях — при бесконечно точном
задании начальных условий.
Так, логически корректно следуя современным представлени-
ям механики и физики разрушения в структурированной среде,
неоднократно подтвержденным физическими экспериментами,
можно с позиций теории нелинейной динамики (см. подразд. 9.10)
Мысленно воспроизводить процесс тектонического разрывообра-
ювания в разных условиях, прейдя к некоторым определенным,
но, конечно, подлежащим последующей опытной проверке, за-
ключениям о его прогнозируемости или непрогнозируемссти.
В научной литературе нередко упоминаются наблюдение или
зксперимент, якобы окончательно опровергнувшие то или иное
Утверждение и тем самым доказавшие противоположный вывод.
*1дея «решающего» эксперимента связана с представлением о фун-
даментальной асимметрии подтверждений и опровержен™. По-
агают, что если для подтверждения высказывания необходимо
Огласие с экспериментальными данными бесконечно большого
283
числа его следствий, то для опровержения достаточно единствен-
«ого контрпримера.
’ Однако в реальном естественнс-научном познании следствия
выводятся обычно не из отдельные, а из взаимосвязанных гипо-
тез, среди которьх выделяют основные (центральные) и допол-
нительные (периферические). Целостность, системность теорети-
ческого знания не позволяют толювать причины его несоответ-
ствия экспериментальному результату вполне однозначно. Сохра-
нить проверяемую концепцию бывает возможно, возложив ответ-
ственность за ее противоречие опыту на те или иные второстепен-
ные, периферические допущения, тишив тем самым эксперимент
его «решающей», роли.
Упомянутое несоответствие мохет свидетельствовать о дефек-
тах теории или/и о неверной интерпретации опыта. Это создает
возможность интерпретировать результат одного и того же экспе-
римента по-разному в рамках различных конкурирующих теорий,
приспосабливать теорию к протиюречащей ей эксперименталь-
ной информации (в частности, путем введения так называемых
модификаций ad hoc). Возникает необходимость привлечения дру-
гих экспериментальных результатов, а также внеэмпирических
критериев. ,
В современной методологии науки принято, что никакое ко-
нечное множество эмпирических оактов, тем более никакие еди-
ничные факты не могут рассматриваться ни как безусловное до-
казательство, ни сак окончательное опровержение той или иной
теоретической концепции.
История науки убедительно свидетельствует, что ни в одном
случае «поражения» или «победы» конкурирующих идей, гипо-
тез, концепций на деле не были стязаны с какими-либо конкрет-
ными фактами. Говорить о «решающем опровержении» в естествен-
ных науках всегда становилось возможным лишь постфактум, — с
точки зрения сторонников победившей теории.
9.6. О роли фактов в научном исследовании
Среди геологов, особенно практиков, до сих пер еще распро-
странено мнение о том, что при всем разнообразии исследований
любое из них должно начинаться тепременно со сбора объектив-
ных достоверных наблюдательные фактов и в дальнейшем сво-
диться к их обобщению. Такая позиция исходит из весьма попу-
лярных взглядов э безусловной приоритетности (не только в гео-
логии, но и в науке вообще) коякретных опытных фактов кай
базовых элементов познания, достоверность которых якобы моЖ'
но констатировапь, в отличие от "еорий и гипотез, без какой 6Ы
то ни было концептуальной предвзятости. В силу этого и получае-
284
мь1е на их осюве общие заклкчения должны с1итаться предпоч
тительнее тех которые выводятся согласно стрэгим, но априор
HbiM и абстрактным теоретическим принципам.
Между тем, не подлежит «мнению, что прсизводимые в эм
лирических исследованиях нгблюдения, цписания, измерения
статистические группирования эффективны, лишь если они вы
полняются в соответствии с огределенными методическими тре
бованиями. В свою очередь, лидбые научные методы непременнс
строятся на основе тех или иньх теорий. При этом каждая теорит
вырабатываетсвои методы, свей язык описания опытных фактот
и, в конечном счете, свой способ видения реатьности. Поэтом}
любые наблюдаемые факты в лобом исследоваши всегда воспри
нимаются вогреки распространенному заблуждению, не «абсо
лютно объекттвно», а «теоретически предвзято», соответственнс
тому, что предписывают принпые теории, и с той мерой дове
рия, которую они заслуживаю".
Нет и не мджет быть таких фактов, которые 5ыли бы взяты и
реальности «непосредственно», в обход тех или иных методов
органов чувстс, средств наблюдения. Нет и не может быть фактов
которые нельзи было бы поставить под сомнением которым нельзя
было бы дать другое истолковдние. Нет и не может быть таки?
истолкований которые были 6>i абсолютно — всегда и во всем —
адекватны объективной действдтельности.
Лишь в обяденных и наивио-реалистическж представления?
факты — это то, что будто бь непосредственна), независимо oi
сознания человека совпадает собъективной реальностью и пред-
ставляет тот безусловный фундамент, к которому должны сво-
диться теоретические положения. Тем не менее подобные выска-
зывания нередко обнаруживаются и в трудах даже крупных уче-
ных. Так, В. Н. Вернадский (1988) рассматривал эмпирические
факты и обобцения как основюй фонд науки, который по свое!
достоверностг не может и не дслжен вызывать сомнений. Но вме-
сте с тем он гоизнавал, что научные гипотезы и теории, основы-
ваясь на объективных фактах, догически связывают их между со-
бой и сводятся к ним, что бе? научных гипотез не могут был
Достаточно тслными эмпирические обобщения в критика фактов
В современюй методологии науки факт — эго не сама реаль-
ность, а принципиально иное: ?сегда в чем-то отличное от реаль-
ности отражение материальные объектов, явлетий, процессов и
системе знания, притом отражение не только ч/вственное.
В геологии по Дж. Ферхуген/ и др. (1974), надежность геологи-
ческих выводив на основе наблюдательных фактов, особенно с
явлениях болнпого масштаба, весьма различна. Даже противопо-
ложные точки зрения по многим вопросам могут представляться
в Равной мере логически оправданными. Хотя голевые наблюде-
ния продолжает оставаться важным источником информации, нс
285
их полноценная интерпретация мохет быть дана лишь в том слу-
чае, если в образе мышления геолога имеются элементы, свой-
ственные мышлению физиков и химиков.
Дело в том, что условий, в которых объективная действитель-
ность воспринималась бы независимо от смысла, понимания, ис-
толкования и в конечном счете от тех или иных теорий, просто
не существует. Представления о многих наблюдаемых фактах и
событиях далекого прошлого — результат размышлений над ними;
следовательно, «значительная часть геологии является плодом
воображения». Так, на основании не только наблюдательных дан-
ных, но и их анализа и сопоставления с теоретическими положени-
ями мы делаем вывод, что Земля имеет ядро, хотя никто не видел
его, как никто никогда не видел, например, электрон (там же).
Какова же роль фактов в работе исследователя, в подтвержде-
нии и опровержении его предполохений и выводов?
Ученым и практикам хорошо известно, что объективная ре-
альность многозначна и противоречива: в ней всегда рано или по-
здно обнаруживаются факты, как согласующиеся, так и не согла-
сующиеся с теми или иными представлениями. В методологии на-
уки давно установлено, что подтверждение какого-либо высказы-
вания согласующимися с ним фактами корректно лишь в особых,
практически нереальных ситуациях (когда есть возможность рас-
смотреть полный набор таких подтверждений). В общем же случае
считают, что подобные факты лишь не противоречат выдвинутым
утверждениям, но никак не могут быть надежным доказательством
их правильности, ибо нет гарантий того, что в последующем ка-
кие-то другие факты не войдут в противоречие с ними. Так, тео-
рию И. Ньютона, на протяжении столетий остававшуюся неопро-
вергнутой, следовало, по Р. Фейнману, считать вполне верной
только временно, потому что уже завтра опыт может поставить
под сомнение то, что казалось верным еще сегодня. Это и про-
изошло, когда наконец заметили незначительное отклонение дви-
жения Меркурия от предсказанного.
Нельзя исключить и того, что одни факты согласуются с дру-
гими фактами и утверждениями лишь случайно или в силу дей-
ствия закономерностей совсем иных, чем те, что подразумева-
лись в исследовании. С другой стороны, несоответствие даже заве-
домо достоверных фактов тому или иному представлению не обя-
зательно требует полного его отрицания; иногда может оказаться
достаточной лишь некоторая его модификация. Факт может быть
согласован с предлагаемым утверждением в рамках некоторого
более общего представления, не отменяющего это утверждение, а
лишь переопределяющего область его применимости. Так, реля-
тивистская механика сузила пределы применения механики клас-
сической, но не отменила ее. Очевидная ныне упрощенность пер-
воначальных постулатов тектоники плит, ограничения к ее ис-
286
пользованию в пространстве и времени заставляют теперь рас-
сматривать ее лишь как часть более общей геодинамической кон-
цепции.
По Р. Фейнману, опыт дает нам лишь очень ограниченное пред-
ставление о природе. Наука приносит пользу только тогда, когда
она предвидит необходимость в постановке новых эксперимен-
тов; мы должны выдвигать законы, простирающиеся на еще не
изведанные области. В знаменитых фейнмановских лекциях по
физике говорилось о том, что науку нельзя создать только из тех
понятий, которые прямо связаны с опытом. Основа науки заклю-
чается в ее способности предвидеть, что случится в опыте, кото-
рый никогда прежде не ставился. Следовательно, без «умственных
представлений» не обойтись.
Методология науки утверждает, что любые данные, получен-
ные даже в самых, казалось бы, беспристрастных наблюдениях и
экспериментах, всегда — осознанно или нет — воспринимаются
исследователем сквозь призму тех или иных усвоенных им теоре-
тических представлений, которые к тому же сами никогда не бы-
вают обоснованы абсолютно безупречно.
Поскольку факт появляется, отыскивается, отбирается и ста-
новится научным только с определенных теоретических позиций,
нередкие призывы к отказу от «заранее заданных, предвзятых»
концепций — это фактически всегда отрицание предвзятости науч-
ной, неизбежной и необходимой в каждом исследовании, в пользу
предвзятости ненаучной (А. С. Арсеньев и др.). Таким образом,
эмпирические данные, хотя и являются основой геологии, но, не
включенные в теоретическую систему, не создают необходимой и
достаточной базы для решения задач науки (В. В. Груза, 1977).
Подобный подход отличается от практикуемого в геологии обо-
снования выводов посредством подбора возможно большего ко-
личества «подтверждающих примеров». Поиск их нередко состав-
ляет основное содержание геологического исследования, а сами
подобные «фактические подтверждения» рассматриваются как
важнейший его результат. Методологи же считают, что никакое
число фактов не доказывает истинность утверждения, но что
Даже единственный, противоречащий ему факт может ставить
предложенное высказывание под сомнение. Следовательно, как
Раз факты, противоречащие предлагаемому предположению или
Утверждению, — самый революционизирующий элемент научно-
Го мышления. Именно такие факты и следует искать в первую
°Чередь. Можно пойти и другим путем: искать факты, опроверга-
ющие утверждение, строго альтернативное ранее выдвинутому.
Последнее при обнаружении таких фактов считается доказанным,
аким образом, если эмпирические факты — не очень надежная
°Снова для выдвижения достоверного предположения, то для его
пРоверки их роль неоценима.
287
Речь, следовательно, должна идти вовсе не о пренебрежении
фактами, не о недооценке их значения в науке, а о методологи-
чески корректном их использовании в должном качестве и на дод~
жных стадиях исследования.
Нельзя не сказать и об огромной роли наблюдательных и экс-
периментальных фактов как непревзойденных стимуляторах на-
учной мысли. Психология научной деятельности использует по-
нятие озарения, когда опыт вдруг рождает — в опережение, даже
как бы в обход, или вообще «поперек» логики — сумасшедшую, по
Н. Бору, идею, из которой (не всегда, конечно) затем возникает
целое научное направление. Историки науки приводят множество
подобных примеров, не забывая добавлять к сказанному, что ис-
пытать такое озарение способен лишь тот, кто, обладая необхо-
димыми знаниями, подготовлен к этому постоянными размыш-
лениями о той или иной научной проблеме. Так, красивая легенда
об открытии И. Ньютоном закона всемирного тяготения при виде
яблок, падающих с деревьев в осеннем саду, не объясняет, поче-
му этот закон не был открыт намного раньше другими людьми,
несомненно и неоднократно наблюдавшими то же самое.
9.7. О теории, теоретических фактах и методах
теоретического познания
Основная форма развития современной зрелой науки — тео-
рия. Это — система идей, концепций, направленных на истолко-
вание и объяснение какого-либо явления, дающая целостное пред-
ставление о закономерностях и существенных связях определен-
ной области действительности. Теория корректирует постановку
задач, выбор методов и условий исследования, интерпретирует и
обобщает результаты. Характеризуя не поверхностные, а глубин-
ные, не частные, а наиболее общие связи и отношения, научная
теория создается путем мыслительных операций не с реальными
объектами, а с замещающими их идеализированными, абстрактны-
ми образами, или предметами — моделями. При этом «развитие
научных теорий сопряжено с восхождением на все более высокие
ступени абстракции» (И. Р. Пригожин, И. Стенгере, 2000. С. 28).
Парадоксальность диалектики процесса познания проявляется
в том, что теория и ее элементы, приобретая с развитием науки
все более умозрительный характер, отдаляясь все больше от опЫ'
та, от описания явлений, в то же время все глубже проникают 8
сущность действительности. Теория отражает действительность
иначе, чем опытное познание. Она описывает объекты не обязЗ'
тельно физически реальные, но принципиально мыслимые, Л°'
гически допустимые, отвечающие лишь одному требованию: Не
противоречить законам теории.
288
Ни одна научная теория не сводится ни к краткому суммиро-
ванию результатов наблюдений и экспериментов, ни к их индук-
тивным обобщениям. В ходе создания научных теорий рождается
качественно новая по сравнению с эмпирическим знанием поня-
тийная среда, обеспечивающая определенный способ видения,
объяснения и предсказания фактов, проникновения в сущность
наблюдаемых явлений.
Чисто теоретические термины, обозначая эмпирически не вы-
являемые стороны реальности, позволяют давать такое ее описа-
ние, которое, исходя не непосредственно из наблюдений или
экспериментов, а из некоторой гипотезы, тем не менее согласу-
ется с имеющимися эмпирическими данными. Так, динамика Г. Га-
лилея оперирует не реальными, а размещенными в геометриче-
ском пространстве абстрактными телами. Именно теоретическая
деятельность, продвигаясь от абстрактного к конкретному, спо-
собствует адекватному отражению действительности, придавая
практике целенаправленность и результативность. Как заметил
Г.Р.Кирхгоф, нет ничего практичнее хорошей теории.
В основе естественно-научных теорий — гипотетико-дедуктив-
ный метод Коперника — Галилея. Это модифицированный с уче-
том эмпирического знания аксиоматический способ выведения
заключений из некоторой совокупности постулатов по опреде-
ленным логико-методологическим правилам и принципам. При
этом постулаты (аксиомы) рассматриваются как гипотезы, под-
ежащие эмпирической проверке, а из заключений выводят —
утем выдвижения некоторых дополнительных гипотез — новые
мпирически проверяемые следствия.
Но возможно ли и каким образом оценить, насколько истинна
а или иная теория? Ведь какая бы то ни была реальность, безот-
юсительная к тем или иным методам ее познания, к отражению
е в тех или иных теориях, нам она недоступна. В современной
етодологии науки общепризнанно, что истина — это отражение
дальности (не сама реальность), и она зависит не только от объек-
а, но и от субъекта. Это не зеркальный отпечаток, а человеческое
внимание реальности, отраженное в языке, мышлении, поняти-
*• Опыт не может однозначно и окончательно удостоверить ис-
тинность той или иной теории, он лишь способен сказать: дан-
ная теория может быть является истинной, если ее следствия не
Расходятся с эмпирическими данными. Вместе с тем, за опытом
.^охраняется право сказать «нет», когда теория пришла к противо-
речию с фактами. Опытно-фактуальная обоснованность теории
рь’Ражается в том, что определенный факт становится ее элемен-
L м- Это предполагает экспериментальную проверку предсказаний,
т; сланных на базе данной теории, и/или решение конкретных
Тео ТИЧеских зада4, показывающих прикладные возможности этой
289
В этой связи коснемся вопроса о практике как критерии истин-
ности знания.
Практика — это вовсе не те или иные единичные, конкретные
наблюдения или эксперименты, а протяженная во времени соци-
альная деятельность, слагающаяся из множества проверочных
экспериментов. Каждый из них в отдельности недостаточен для
однозначной оценки истинности испытуемого положения, но их
совокупность принято рассматривать как практически надежное
доказательство или опровержение.
Абсолютность практики в том, что она в конечном счете явля-
ется единственным средством устанавливать несоответствие зна-
ния действительности, подтверждать и выявлять объективную ис-
тину.
» Относительность же практики в том, что она не дает далее не
уточняемого, несовершенствуемого подтверждения адекватности
знания, не может претендовать на установление абсолютной ис-
тины, носит конкретно-исторический характер (В. В. Ильин, 2005).
Научность и истинность не всегда совпадают. Знание — продукт
концептуальной деятельности: оно имеет дело не с миром самим
по себе, а с миром, данным в человеческой практике, т.е. преоб-
разованным нами и для нас. •
Каким требованиям, выражающим ее объективный характер,
должна удовлетворять теория? По В. И. Кураеву и Ф. В.Лазареву
(1988), это: осмысленность — операциональная определенность
положений теории; непротиворечивость — логическая согласован-
ность принимаемых в теории высказываний; проверяемость — воз-
можность сравнения высказываний теории с опытом; подтверж-
даемость — соответствие теории опытным данным с заданной
степенью точности; экстраполируемость — способность теории к
обобщению за рамки того опыта, на фундаменте которого она
основывалась; адаптируемость — способность теории путем не-
которых модификаций объяснять новые факты; потенциальная
фальсифицируемость — принципиальная допустимость ситуаций,
в которых данная теория может расходиться с опытом.
В естественно-научных традиционных, эмпирических описани-
ях, основанных на наблюдениях и экспериментах, любой про-
цесс всегда предстает лишь как некоторое частное проявление в
данных конкретных условиях действия каких-то общих, фундамен-
тальных законов.
В целях прогнозирования полагают необходимым и важным знать
эти общие законы. Они, однако, непосредственно из наблюдае-
мых фактов не выводятся; установление их требует специального»
теоретического исследования.
Возможен ли индуктивный путь от конкретных опытных фан-
тов и эмпирических обобщений к теоретическому знанию? К на-
стоящему времени методологами убедительно показано, что оД'
290
кого лишь эксперименгального материала, как бы хорош он ни
был, недостаточно для построения доброкачественной теории
(П. С. Краснощеков, А. А. Петров). Поэтому одна лишь эмпириче-
ская компонента науки не обеспечивает ни достоверности, ни
фундаментальности, ни в конечном счете научности знания.
Именно теоретическ/ю компоненту, отвечающую дедуктивно-
му методу, методологи рассматривают как собственно научную.
Ибо только после испытания неэмпирическими проверками эм-
пирическая зависимость либо отвергается как ложная, либо вклю-
чается в систему научных утверждений.
Невыводимость из эмпирии — существенная особенность тео-
ретического знания. Вопреки убеждениям многих геологов, ника-
кое собрание отдельных фактов или даже эмпирических законо-
мерностей само по себе недостаточно для построения фундамен-
тальных теорий (А. М. Мостепаненко). «Теории, как правило, стро-
ятся вне непосредственней связи с эмпирическим материалом, кото-
рый они должны объяснять...» (Современные..., 1984. С. 10). По
А. Эйнштейну, нет пути от наблюдений к теории; наука не может
вырасти на основе одного только опыта; теорию нельзя построить
чисто индуктивно. Подлинная же, дедуктивно построенная тео-
рия исходит из некоторых общих понятий и принципов, не выво-
димых непосредственно из эмпирического материала, но учиты-
вающих уже известные законы и теории. Теория должна указывать
путь создания новой, более общей теории, в рамках которой она
сама остается предельным случаем.
Любая теория эмпирически проверяема всегда лишь отчасти.
Поэтому критерии ее адекватности могут быть только косвенными,
а именно: чем больше фактов объясняет и предсказывает теория,
тем более адекватной она должна считаться. Иными словами, кри-
терий адекватности заменяют критерием эвристичности. Таким
образом, принимая ту или иную теорию или гипотезу, нужно
Учитывать не только и не столько степень их подкрепленное™
опытными фактами и похожести на то, «что есть на самом деле»,
сколько возможность получать новые нетривиальные следствия,
подтверждаемые опытом.
Гарантировано ли теоретическое исследование от возможно-
сти ошибочных заключений? Исходящее из аксиом и логически
Корректно выполненное дедуктивное построение безошибочно по
определению, примеры этого мы и находим в математике. В геоло-
гии же роль аксиом играют многократно апробированные прак-
тикой и не противоречащие существующим теориям, но в боль-
гиинстве крайне слабо формализованные утверждения, достовер-
ность которых отнюдь не абсолютна. Строго дедуктивные построе-
ния здесь, как правило, невозможны, однако вполне реализуем и
Практически эффективен упоминавшийся выше гипотетико-де-
НУктивный метод. В нем имеющиеся фактические данные исполь-
291
'ются при формулировании некоторой гипотезы, из которой за-
:м логически выводятся следствия, нуждающиеся в георетиче-
сой и опытной проверке.
Итак, отличительные признаки теоретического позноия состо-
г в том, что оно:
а) нацелено специально на изучение сущностей и леханизмов
влений и процессов, на поиск связей не только устсйчиво по-
торяющихся, но и обусловленных природой явлений
б) вооружено арсеналом специфических, созданные и контро-
лируемых логикой средств познания и специфический, гипоте-
ико-дедуктивным подходом, предназначенными для гостижения
шенно указанных целей;
в) осознанно, методологически последовательно и корректно
гспользует эти средства и этот подход.
Теоретическое познание является таковым не пойму, что от-
крывает законы и строит теории; напротив, оно потоку и способ-
to на это, что по применяемым средствам и самому способу ло-
гически опосредованного постижения природы вещей является
теоретическим. Именно благодаря этому оно может реггать наибо-
лее фундаментальные научные задачи, нерешаемые каким-либо
Другим путем.
В научном исследовании сливаются два противопсложных ме-
тода познания (В. С. Черняк, 1986). Один идет от суцествования
явлений и представлен их конкретной моделью, полученной в
результате наблюдений и измерений. Добытое таким образом зна-
ние есть эмпирический факт. Это — результат познагия опреде-
ленных событий или явлений, истолковываемый в ргмках эмпи-
рических понятий и законов. Другой метод идет от знгния сущно-
сти явлений, от теоретических законов и представлен общей тео-
рией. Их синтез — теоретическая модель, дающая знание о явле-
нии, как и эмпирический факт, но, в противоположность ему, о
явлении, осмысленном в рамках теории. Это знание есть теоре-
тический факт.
Следовательно, превращение эмпирических фактов в теорети-
ческие факты есть включение их в теоретическую систему (кото-
рое происходит в случаях совпадений теоретических предсказаний
с данными наблюдений). Это, в свою очередь, означает их объяс-
нение на основе теории, а вместе с тем и подтверждение самой
теории. Таким образом, теории подтверждаются и опровергаются
не эмпирическими, а лишь теоретическими фактами науки.
Предполагаемое в мысленном эксперименте сходство опреде-
ленных свойств реальных и идеальных изучаемых объектов лежит
в основе важнейшей научной процедуры — отвлечения, или аб-
страгирования (в свою очередь являющегося основой моделирова-
ния, см. ниже). Это не просто мысленное отбрасывание одних И
выхватывание других свойств реальности. Оно состоит в выясне'
292
JJHH ТОГО, K.ttKJfl-Fll'l buivljliuivi —»»——— ______
явлений, когда исключаются маскирующие или видоизменяющие
их внешние обстоятельства. Псэтому абстракция — это, с одной
стороны, отвлечение от данных опыта, но с другой — их воспол-
нение.
Научная абстракция как обобщенный, идеализированный, «те-
оретизированный» образ, или модель, реальности упрощает изу-
чаемую ситуацию, позволяет формулировать законы большой об-
щности, применять математический аппарат в его сравнительно
простых вариантах, раскрывать сущность явлений, получать ос-
нову для предвидения поведения объектов. Введение абстракций в
теорию делает ее более эвристичной. Чем мощнее и шире абстрак-
ция, тем эффективнее ее пракгическое применение.
Абстракции не извлекаются из данных наблюдения или экспе-
римента непосредственно: полученный в опыте образ объекта
мысленно модифицируют, выделяют существенные признаки,
отвлекаясь от всех прочих. В итоге получают идеализированные,
теоретические предметы, которых в самой действительности нет.
Поскольку никакие признаки сами по себе не бывают ни суще-
ственными, ни несущественными, то в зависимости от характера
задачи и методов, которые предполагается использовать для ее
решения, один и тот же объект может быть идеализирован по-
разному.
При этом то, от чего отвлекаются, должно быть посторонним
не вообще, а именно для данной задачи. Примеры ситуаций, в ко-
торых неприменимы те или иные абстракции, выявляет экспери-
мент, однако тип таких ситуаций можно строго задать, лишь ис-
ходя из теоретических соображений (В. И. Кураев, Ф. В.Лазарев,
1988).
Оперирование абстракциями, необходимость и неизбежность
этого не только в теоретической, но и в повседневной практиче-
ской работе геолога часто не осознается. В геологии, особенно прак-
тической, царит культ сбора и накопления максимально подроб-
но и точно описанной «фактуры», как единственной основы на-
учного знания, заслуживающей доверия. Между тем, как уже от-
мечено ранее, научный факт не является отображением некото-
рого единичного реального события, а представляет класс в чем-
то сходных явлений, т.е. абстракцию (Философия.., 1996). А лю-
бая абстракция есть всегда интерпретация того, что исследова-
тель видит, осязает, измеряет.
Даже убежденные сторонники приоритета «конкретности» и
«Фактологичности» в науке сознают, что отдельных опытных фак-
тов недостаточно и, говоря словами А. Пуанкаре, чтобы вывести
закон из опыта, необходимо обобщать. Действительно, эмпири-
Реское обобщение — одно из наиболее часто используемых средств
Дознания в геологии. Но что такое обобщение! Изучив геологиче-
293
ские условия размещения нескольких месторождений некоторого
определенного типа, мы найдем множество различий, но обнару-
жим и нечто общее, что может быть использовано в качестве про-
гнозного поискового критерия. Выделив общие черты, мы отвле-
чемся, абстрагируемся от излишней, несущественной в нашей
задаче конкретики, создав генерализованный образ, модель не-
которой идеализированной, не существующей в реальности гео-
логической обстановки, которой, тем не менее, и будем в даль-
нейшем оперировать. Следовательно, любое обобщение — это все-
гда абстракция, к которой геологи, при всей их склонности к
конкретике и антипатии к отвлеченным построениям, неизбежно
вынуждены прибегать в чисто практических целях.
Теперь естественно перейти к вопросу о том, в чем нужно ви-
деть результативность научного исследования. При каких условиях
можно утверждать, что данный объект исследован? Достаточны
ли для этого более или менее тщательные наблюдения, измере-
ния, описания, картирование, или требуется что-то еще? Что
именно?
Примем для начала, что объект изучен, если выявлены и оце-
нены его свойства. Но любой, даже «простой» объект обладает
бесконечным множеством свойств и, следовательно, никогда не
может быть изучен полностью. Необходимо ясно сознавать, что в
любом исследовании для изучения всегда приходится выбирать
лишь некоторые из свойств, дающие в итоге неизбежно лишь при-
близительную картину реальности.
Такая заведомая неполнота любого исследования, неабсолют-
ная адекватность, но лишь большая или меньшая приближенность
его результатов к реальности выражены фундаментальным прин- I
ципом модельности познания. Суть его в следующем: любая наука I
в своих сопоставлениях, классификациях, обобщениях, интер- |
претациях оперирует не самими, как нередко полагают, реальны- '
ми объектами — во всей полноте и многообразии их свойств, что 1
невозможно, а всегда неполными, упрошенными, приблизитель- I
ными их отображениями — моделями.
С этой точки зрения, требования «полного и всестороннего»
изучения какого-то даже «простого» объекта невыполнимы У*е
потому, что простых объектов не существует. Но могут создавать-
ся упрощенные модели любого объекта. В геологии — это детальные
карты, схемы, разрезы, более или менее подробные текстовые и
устные описания горных пород, тектонических структур, фор**
рельефа, таблицы с набором характеристик, рисунки, фотогра"
фии, макеты наглядности и пр.
Что же позволяет объединять столь разнообразный материал
понятием «модель»? Это то, что их неполнота, приблизительность,
упрощенность в сравнении с моделируемой реальностью весьма
специфичны, а именно сугубо избирательны в отображении ее
294
I
1 свойств, одни из которых включаются в модель с возможно боль-
I щей точностью, другие же игнорируются. Например, такие пред-
I почтительные свойства для карт — контуры объектов, простира-
I ния структурных элементов, для разрезов — границы пластов и
I толщ, для фотографий — изображения объектов первого плана и
|т.д. Неполнота моделей в отношении одних наборов свойств изу-
чаемой реальности и, напротив, подробность, точность в отно-
I шении других — важнейшая особенность любой модели, модели-
I рование — непременный инструмент любого исследования, а само
| понятие «модель» — одно из наиболее фундаментальных в науке.
Но какие именно из множества свойств исследуемого объекта
| и почему следует включать, а какие не включать в модель? Инту-
|иция, здравый смысл, казалось бы, подсказывают: в модель необ-
ходимо включать наиболее важные, основные свойства интересу-
ющего нас объекта. Наука же отвечает на этот вопрос по-другому,
никаких абсолютно объективно (от природы) «важных» и «основ-
5ных» свойств объекта не существует. Большее или меньшее значе-
ние им придает субъект, т. е. сам исследователь в зависимости от
того, зачем изучается данный объект. Для решения какой-то одной
задачи важен и должен быть включен в модель один набор его
свойств, для решения других задач — другие наборы.
Вследствие того, что в любом материальном объекте может
изучаться неограниченное число его свойств и отношений к дру-
гим объектам, невозможно задать определенное число свойств,
исследование которых пригодно на все случаи жизни. Нельзя так-
же считать оправданным имеющий место в геологии так называе-
мый «комплексный подход», ориентирующий на изучение объек-
тов в максимально возможном числе аспектов, выбор которых не
зависит от целей исследований, а определяется только имеющи-
мися возможностями (В. В. Груза, 1977).
Таким образом, модель — это материальная или мысленная
(абстрактная) конструкция, адекватная (подобная) изучаемому
объекту не во всех, а лишь в некоторых отношениях, определяе-
мых задачей конкретного исследования. В зависимости от этого
любой объект может быть представлен бесконечным множеством
Разнообразных моделей. Нет и не может быть моделей, полно-
стью идентичных моделируемому объекту, ибо это была бы уже
не модель, а сам объект. Но нет и не может быть моделей, абсо-
лютно во всем оторванных от любой реальности. Как отмечает
^•М.Чудинов, даже такой фиктивный теоретический объект, как
ТеПлород, хотя он и не отвечает какому-либо реальному объекту,
Все же воспроизводит в некоторых своих признаках свойства ма-
ТеРиального мира. Так, он функционирует в теории как носитель
®Нолне объективных свойств «теплоемкости», «теплопроводности».
Абстрактные модели, в рамках которых отвлекаются от всех
Св°йств объектов, кроме изучаемых, создает любая наука, в том
295
е и геология. Так, некоторая геологическая поверхность мо-
)ыть представлена средней глубиной залегания, глубинами в
ольких или многих отдельных точках, картой стратоизогипс,
рй их градиентов и т.д. Вместе с тем ни одна из этих моделей
какая их совокупность не дадут абсолютно исчерпывающего
ставления о такой псверхности.
ообще редукция (сводимость) свойств целого к свойствам его
ей оправдана только для простейших, так называемых сумма-
[ых, или вырожденных, систем, которые отвечают (с прием-
)й погрешностью) лишь малой части реально существующих
:ктов. Как правило, целое характеризуется специфическими
ютвами и законами поведения, которые не присущи отдель-
[ его элементам. Функционирование такой системы нельзя
ять, исходя только из свойств составляющих ее элементов. Более
>, последние сами включают и также системно объединяю!
юранговые элементы. При этом важно соотношение межэле-
тных (внутри одного ранга) и межрантовых различий. Надеж-
различимость одноранговых и разноранговых элементов су-
:твенно облегчает выявление и исследование механизма фик-
сирования систем.
Из сказанного ясно: не может быть построена модель какого-
о объекта, пригодная для решения любой задачи, ибо такая мо-
ь должна была бы включать все свойства объекта, т.е. быть уже
моделью, а самим объектом. С другой стороны, непродуктив-
бессмысленно строить модель безотносительно к тому, для
1ения какой задачи эпо требуется.
Отсюда следует, в частности, что бытующие у геологов оценки
ia «хороший, полный», или, напротив, «недостаточный» фак-
:еский материал приобретают смысл лишь в том случае, если
1 этом имеют в виду какую-то конкретную задачу исследова-
I. Без этого рассмотрение и оценивание представленного, даже
ь угодно обширного и подробного материала бессмысленно.
1ещая реальные объесты целенаправленно упрощенными схе-
ли, модели являются предметами исследования, которое само
новится возможным благодаря именго такой замене. Без этого
р представлялся бы кам скоплением бесчисленных и бесконеч-
разнообразных объектов, которое невозможно исследовать ни
елом, ни частично. В связи с этим можно уточнить определение
1сковых исследований как таких, где не вполне определены не
ько объект, но и предмет исследования.
Недопонимание может вызвать и утверждение, что в любом
следовании мы всегда оперируем не реальными природными
>ектами, а непремегно и исключительно их моделями. Допус-
л, перед нами отобранный для изучения образец горной поро-
Это модель или реальный объект? С позиций обьщенного здра-
о смысла вопрос кажется надуманным: разумеется, мы дер'
жим в руке и рассматриваем реальный объект, а не модель. По-
дойдем теперь к ответу с научных позиций. Чтобы данный реаль-
ный объект включить в исследование, мы должны как-то его обо-
значить, отличить от многих других и дать ему название. Для этого
необходимо описать только те его свойства, которые важны для
нас в конкретном случае. Допустим, что по свойствам данная по-
рода — гранит. С этого момента в нашем исследовании мы будем
оперировать не самим образцом, т.е. не описанием всех его свойств,
что нереально и ненужно, а именно его названием, как неким
ярлыком. Это не только удобно, но и вполне достаточно для ана-
лиза и обобщения, поскольку название «гранит» информирует о
необходимых нам свойствах данной породы. Таким образом, хотя
изучаем мы реальный объект, но это изучение всегда и непремен-
но начинается с его замены в исследовании специальным отобра-
жением — названием, описанием, таблицей, рисунком, фото-
графией, т.е. моделью, предметом изучения. Без этого исследова-
ние прекратилось бы, не успев начаться.
Следовательно, изученным можно назвать объект, для которо-
го выявлена и оценена такая комбинация его свойств, т.е. разра-
ботана такая модель, которая обеспечивает решение некоторой
определенной задачи. Любые претензии по поводу недостаточной
полноты изучения, не вытекающие из характера решаемой зада-
чи, не могут и не должны быть приняты. Любая, сколь угодно под-
робная и достоверная информация, не связанная с решаемой зада-
чей, является для данного исследования избыточной, ненужной.
Стремление в любых ситуациях к максимальной детальности и
полноте («комплексности») исследования безотносительно к ха-
рактеру решаемой задачи ведет лишь к нерациональной растрате
сил и средств. Упомянутые качества исследования должны реали-
зоваться не в максимально возможной, а в оптимальной степени.
В связи с этим нужно рассматривать и вопросы по поводу пра-
вомерности или неправомерности любых претензий к «несоответ-
ствию» моделей реальным объектам. Так, исследуя механизмы
природных процессов в геологической среде, подчеркивают не-
обходимость учета ее структурности — неоднородности, дискрет-
ности, фрактальности как фундаментальных особенностей строе-
ния, выявляемых прямыми опытными наблюдениями в реальной
горной породе. Такой подход противопоставляют концепции астру-
КтУрности — однородности, континуальности (непрерывности)
Некоей модельной среды как весьма глубокой теоретической идеа-
яизации неоднородного в действительности материала Земли. Од-
нако ни в теоретическом, ни в опытном исследовании невозможно
представить его результаты иначе, как именно (и только) в виде
моделей, которые уже по определению всегда в той или иной сте-
пени идеализируют действительность. С этой точки зрения эмпи-
рическое заключение о структурности геологической среды ни-
297
чуть не «менее модельно», чем теоретические представления о ее
однородности, континуальности, а последние вовсе не оторваны
абсолютно от реальности. Реальные геологические объекты право-
мерно представлять в исследовании л как сплошным!, и как струк-
турированными: при решении разных задач эффективны и те и
другие модели (подробнее см. в подразд. 10.1 —10.3)
Еще один пример: по мнению В. Т. Фролова (2001), поскольку
«Земля — не машина», ее многофакторную, нелшейную, неза-
вершенную эволюцию заведомо нельзя «полностьюописать» ни-
какой обобщающей теорией развития. Земля, действительно, не
машина, но об абсолютно «полных» описаниях реч> в науке ни-
когда не идет. Для решения же определенных задач всегда лишь в
некотором приближении) ее целесообразно и правом:рно рассмат-
ривать именно как машину — тепловую, механичскую, хими-
ческую. Именно тепловой машиной еще в 1795 г. зазвал Землю
Дж.Хаттон, а полтора века спустя Р. В. ван Бемметен счел воз-
можным написать, что наша планета представляет обой физико-
химическую систему.
Вполне ясно, что решение какэй-то последуюцей задачи, в
которой будет использоваться только еще разрабатываемая мо-
дель, само будет представлять собой т^кже модель Так, модели
нескольких геологических поверхностей могут быть гспользованы
для уяснения тектонического строения района, чтоэудет отраже-
но также в модели — тектонической карте.
Следовательно, любая модель всегда строится дм использова-
ния при создании какой-то следующей модели, некогшрое представ-
ление о которой необходимо иметь уже заранее. Именно это и по-
зволит определить, какие свойства из множества грисущих изу-
чаемым объектам должны быть включены в предыдуцие, еще толь-
ко разрабатываемые модели. Без этого они почти нгверняка ока-
жутся неоптимальными для решения конкретной Н1меченной за-
дачи, т. е. для создания определенной последующей модели.
Таким образом, процесс любого исследования ест не что иное,
как создание множества определенным образом взаимосвязанных
моделей.
9.8. О теоретической геологии
В последнее время все более широкое проникногение теорети-
ческих концепций нелинейной динамики, самоорпнизапии, Де'
терминистского хаоса из физики, термодинамики, математики в
геологию отражает необычайно плодотворную тегденцию, У*®
давно наметившуюся в других областях знания. Теортизация наУ
о Земле, описывающая и интерпретирующая спещфические гео-
логические процессы в категориях, принадлежащгх системе о
298
щенаучных фундаментальных пснятий, стала актуальной, как ни-
когда ранее. Выючение теоретшеских геологических представле-
ний в такую астему — залог успешного развития геологии как
науки, замкнуость же только ж собственно геологических опи-
саниях, объясгениях, закономерностях — тупиковый путь к сво-
его рода научшму провинциализму.
Трудности оздания теорий внауках о Земле нередко объясня-
ют особой слокностью исходюй геологической реальности —
природных объектов изучения именно геологии, в отличие от точ-
ных наук, нагоимер, физики гли химии с их более простыми
объектами изучения. Между тем, эти науки стали «точными» от-
нюдь не с самое начала. А нынепняя «простота» объектов их изу-
чения — не б)лее, чем иллюзия, обусловленная высочайшей,
выработанной локолениями ученых, формализованностью пред-
мета изучения— моделей, которыми оперируют эти науки и ко-
торые предстаияют результат неизбежно «предвзятой» интерпре-
тации, абстрапрования от множества конкретных свойств реаль-
ных объектов. Заумная теория — это система, иерархия моделей
реальности, гд< высшие, наиболее фундаментальные уровни не-
сводимы к низдим. Именно во!можность построения абстракт-
ных («умозритетьных»), теоретшеских моделей обеспечивает фун-
даментальности а в итоге и необычайную эвристическую* мощь
наук. Это же объясняет большую теоретическую продвинутость,
например, геооизики, геохимш, кристаллографии, гидрогеоло-
гии. Свой путьв этом направлении еще только предстоит пройти
и многим друпм разделам наук! геологии.
Проблемы сщности и роли отытного и теоретического позна-
ния, пути разработки теории геологии обсуждаются — нередко с
противоположных позиций — на протяжении десятилетий. Наря-
ду с неоднократными настойчшыми попытками создания «тео-
ретической геоюгии», до сих п»р еще говорят о ненужности и
Даже объективной невозможности в геологии «абстрактных, умо-
зрительных» фущаментальных те»рий, которые здесь якобы вполне
могут и должньбыть заменены вытекающими из опытных фактов
обобщениями. Зачинающих геоюгов порой пытаются уверить в
абсолютной, ж зависящей от концепций и парадигм, ценности
Наблюдательно1 и экспериментальной «фактуры», в ненужности
любых абстракций и теоретизирований как бесполезной и даже
вредной схоласики. Но, как залетал А. Пуанкаре (1990), люди,
'вносящиеся с полным презрентем к теории, тем не менее, не
°^блясь, извззкают из нее постоянные выгоды.
Гермин «те>ретическая геология» отмечен в геологической
ТеРатуре с на'ала 1960-х гг. Не<мотря на это, мнения геологов о
Держании, наначении, роли ее в геологическом познании, об
Эвристичност, — здесь способносъ приводить к открытию нового.
299
оптимальном пути ее развития весьма разноречивы. Как отметили
В. В.Груза и Ю. Р.Ткачев (Методы.., 1978), нередко полагают, что
создавать теоретическую геологию можно, не придерживаясь ка-
ких-либо общих формально-логических правил и методов пост-
роения теорий и не предъявляя к ней некоторых вполне опреде-
ленных (необходимых и достаточных) требований. Но высказыва-
лись мнения и о целесообразности учета общенаучных методоло-
гических принципов формирования теоретических знаний.
। По мнению указанных авторов, методологическая роль теоре-
тической геологии выявляется в двух аспектах: тип исследователь-
ских задач и уровень общности получаемых знаний.
Задачи можно подразделить на:
1 конкретно-научные, доставляющие непосредственно знания о
строении и развитии Земли (на основе их, а также теорий и зако-
нов, наиболее обоснованно решаются и задачи экстраполяции);
методические, разрабатывающие методы, необходимые и до-
статочные для получения определенных видов предметных знаний;
методологические, вырабатывающие правила создания самих
методов и требований к ним, выявляющие условия применения
методов;
философские — об отношении знания о мире к самому миру.
Что же касается уровня общности знаний, то работа на основе
общепринятой, хотя, быть может, и неудовлетворительной в тех
или иных отношениях теории способствует единообразному под-
ходу исследователей к расчленению окружающего мира, выбору
одних и тех же свойств для изучения и в конечном счете накопле-
нию больших массивов сопоставимых опытных данных.
Исходя из сказанного, В. В.Груза и Ю.Р.Ткачев под теорети-
ческой геологией понимают область исследований, направляемых
непосредственно на выработку законов и теорий. Тем самым тео-
ретическая геология противопоставляется областям исследований,
направленных на получение знаний невысокого уровня общности
любым путем. Наиболее актуальны для построения геологических
теорий не дальнейшая наблюдательно-экспериментальная дета-
лизация представлений о геологических процессах, а логически
строгое оформление имеющихся обобщенных знаний о них с по-
лучением возможно большего числа эмпирически проверяемых
следствий.
По степени использования в геологии знаний, принципиаль-
но не относимых к эмпирическим (о механизмах процессов, 0
прошлых обстановках и событиях), геология уже сейчас не менее
теоретична, чем, например, физика. Отличается геология от Ф14'
зики нс количеством опосредованно получаемых знаний, а нера3'
работанностью средств для их получения.
Действительно, геологические концепции, парадигмы, прй^
ципы и законы не формулируются явно, или формулируются
300
терминах естественного разговорного языка, многозначного, нео-
Г пределенного и не имеющего строгих правил вывода. Геологиче-
li 1 скую теорию до сих пор еще предлагают строить путем обобщения
эмпирических данных, считая, что принципы теории — это твер-
ИВдО установленные эмпирические закономерности. Между тем, ис-
пЖходными принципами теории должны быть гипотезы, обеспечи-
З^врающие сходимость следствий теории и соотношений, устанавли-
ваемых опытным путем. Предложения же об адекватности созда-
ГШваемых теорий природе во всех отношениях в принципе нереали-
вИстичны, нецелесообразны и не могут быть приняты (В. В. Груза,
Щ Ю- Р. Ткачев).
По Р.А.Жукову (Методы... 1978), поскольку собственно науч-
ЦДной компонентой является именно теоретическая, отвечающая
дедуктивному в целом методу, назначение теоретической геоло-
^гии состоит прежде всего в дедуктивном выведении новых геоло-
[^Игических (в различной степени гипотетичных) теорий, форму-
ЯЯлировании гипотетичных законов, а также разработке программ
®Вих последующей экспериментальной проверки. При этом теорети-
ВИко-геологическое построение отнюдь не обязательно должно за-
рождаться на заоблачных философских высотах, постепенно спус-
Вкаясь к земной геологической конкретности. Теоретико-геологи-
Жжческий вывод может базироваться на конкретно-научных положе-
Иниях геологии, физики, химии, лишь бы они были достаточно
1|?»|ормализованы. Следующая функция теоретической геологии сво-
ДДдится к обоснованию результатов эмпирических обобщений и за-
ИЯкономерностей.
Между тем до настоящего времени «в геологии есть явный де-
ШИфицит теоретичности и теорий» (В. Т.Фролов, 2004. С. 9). «В соб-
ЯИктвенно геологии так и не удается выработать не только обобщаю-
ЙЩую теорию, но и более частные теории» (Там же. С. 10). «Соб-
ШВтвенно геология не прибавила ни одного закона и не разработала
'В™ одной общепринятой теории» (Там же. С. 14). Как писал Р. А.Жу-
Дков (Методы.., 1978), теоретическая геология крайне угнетена,
^существует лишь в зародыше, а многие геологи едва ли не стыдят-
ся своей причастности к «философии», открещиваясь от нее под
лозунгом «Ближе к Земле!». Как следствие, геологию на 90 % вы-
•Фолняет эмпирическая компонента, включающая и 90 % того, что
^Называется в геологии теорией.
В Привычная геологам объективизация первичного материала,
Культ результатов наблюдений, убежденность в однозначной объек-
тивной определенности геологических объектов, скепсис в отно-
™ *Лении дедуктивных построений, тяготение к полной и строгой
описательности, — все это связано с эмпирико-индуктивистским
*аРактером парадигмы современной геологии. Этом же объясня-
* Ся и вполне, казалось бы, разумная нацеленность на познание
В ;11ьности такой, «какая она есть на самом деле». Соответствен-
301
но, и от теории требуют, чтобы она была не только логически
корректна, но и «полностью согласовалась с объективными фак-
тами», «во всех отношениях адекватно отражала природу». В согла-
сии с этим призывают создавать множество «фактуально истин-
ных» теорий, тогда как разработка какой-либо единой фундамен-
тальной теории или парадигмы объявляется ненужной и даже вред-
ной для геологической науки.
Однако, как ясно из вышесказанного, теоретическое позна-
ние, будучи специально нацелено на познание сущности, при-
чин наблюдаемых явлений, неизбежно строится как иерархия кон-
цепций, отвечающих разным уровням фундаментальности. Подоб-
ная иерархия должна бы естественно венчаться в идеале некото-
рой одной, наиболее общей теорией, вскрывающей «первопри-
чину всего». Вполне осознавая недостижимость такого идеала,
нельзя согласиться с тезисом о ненужности или даже вредности
одной, наиболее фундаментальной теории, во всяком случае, как
цели познания, к которой следует стремиться. Отказавшись от нее,
мы тем самым априорно и безосновательно фактически «закры-
ли» бы для себя вопрос о существовании такой первопричины,
или, в общем случае, о причинах того или иного класса явлений.
Совсем иное дело, что всегда желательно иметь несколько ва-
риантов подобной теории, взаимно конкурирующих без каких бы
то ни было ненаучных (административных, организационных,
финансовых и т.п.) ограничений. Искусственно культивируемая
концептуальная, или парадигмальная, одновариантность в науке
действительно приносит только вред.
Что же касается вопроса о необязательности или, напротив,
необходимости теоретизации наук о Земле, то геологии не пото-
му следует «обзавестись теориями», что этого якобы требует уже
приобретенный ею статус науки. Напротив, только обладая раз-
витой теорией, данная область знаний сможет претендовать на
статус подлинной науки, способной решать наиболее фундамен-
тальные свои задачи: открывать законы функционирования гео-
систем, постигать природу (механизмы) геологических явлений и
процессов, реконструировать геологическое прошлое и прогно-
зировать будущее.
. Для этого необходимо прежде всего осознать, что при всей
ценности отдельных опытных фактов, их достоверность, конк-
ретность, объективность весьма относительны. Непосредственно
из них, чисто индуктивно-эмпирически невозможно вывести даже
простейшие нетривиальные закономерности, ибо это всегда пред-
полагает перенос знания с изученных объектов на неизученные,
что в свою очередь означает неизбежность определенной теорети-
ческой работы. А это требует осознанного и квалифицированного
применения специальных средств и специального построения
процесса познания. При этом важно не «полное соответствие» те-
302
ории «реальным фактам», а способность приводить к нетривиаль-
HbiM выводам, выдерживающим эмпирическую и теоретическую
проверку. Пренебрежение этим, а не особая сложность объектов
геологии, — причина теоретической недоразвитости многих, в
том числе весьма «фактологически богатых» геологических дис-
циплин, их неготовности предлагать решения своих фундамен-
тальных задач на должном уровне строгости, обоснованности,
общности, новизны.
9.9. Предсказательная функция науки.
Проблема прогнозируемости и нелинейность
Любая наука зарождается и развивается в конечном счете для
того, чтобы стало возможным что-то предвидеть, что-то регули-
ровать, чего-то избегать, к чему-то заранее подготовиться, что-
то предотвратить. Направленность на решение именно прогноз-
ных задач издавна рассматривалась как основное предназначение
любой научной деятельности. Английский философ Д. Юм (1711 —
1776) писал, что единственная непосредственная польза всех наук
состоит в том, что они обучают нас управлять будущими явлени-
ями и регулировать их с помощью причин. «Знать, чтобы предви-
деть», призывал в 1830-х гг. французский философ О. Конт (1798 —
1857). Американский физик, Нобелевский лауреат Р. Фейнман
(1918 — 1988) также полагал, что основа науки — в ее способно-
сти предвидеть.
Усваивая опыт прошлого, исследуя настоящее, наука устрем-
лена в будущее. Как подчеркнул В. С. Степин (2006), цель науки —
предвидеть возможные изменения объектов, не только преобра-
зуемых в сегодняшней практике, но и тех, которые могут стать
предметом массового практического освоения в будущем. Это раз-
граничивает научное и обыденное, стихийно-эмпирическое по-
знание, а также позволяет понять, почему именно теоретическое
исследование — определяющая характеристика развитой науки.
Способность к прогнозированию будущего далеко за рамки
известного настоящего показывает, что наука имеет дело с осо-
быми объектами реальности, которые еще только могут стать пред-
метом освоения. По Ю. В. Сачкову, человек в основном действует
не вслепую, не по наитию, а осознанно стремясь к некоторым
вполне определенным результатам. Такие целенаправленные дей-
ствия и предваряются научным предвидением, которое является
наиболее значимой функцией любой науки.
Обычно полагают, что успешное предвидение — следствие
правильности, объективности описания и объяснения процессов.
Между тем, предсказание не обязательно вытекает из объясне-
ния, оно может основываться на корреляциях, не раскрывающих
303
подлинной связи событий (пример — предсказания бури по баро-
метру), на эмпирических законах, отражающих соотношения опыт-
ных данных (А. А. Печенкин). Вообще же научное предвидение не
сводится только к выводам из законов, осуществляясь также в
ходе наблюдений и экспериментов, при формулировании и обо-
сновании гипотез и законов, при создании развитой теории про-
цесса (Б. Н. Попов). По Р. В. ван Беммелену, законы природы яв-
ляются только рабочими гипотезами для описания природных
соотношений. Логическая дедукция, основанная на этих зако-
нах, позволяет дать прогноз природных связей, которые мы не
можем познать путем непосредственных наблюдений. Поскольку
и законы, и теории и с меньшей достоверностью гипотезы вы-
ражают реальные устойчивые отношения между вещами и явле-
ниями, они в силу этого являются основой разных форм предви-
дения.
Часто понятия предвидения и прогнозирования неправомерно
смешивают. Между тем предвидение определяют как предсказание
достоверной реализации в будущем того, что неизвестно сейчас.
Предпосылкой предвидения служит объяснение. Объяснить что-
то — значит подвести под известный закон. Утверждение, что после
лета наступит осень — лишь констатация того, что было известно
до этого. «Предвидение» без раскрытия законов и закономерно-
стей явлений — всего лишь пророчество.
Прогнозирование, опираясь, в отличие от предвидения, на зна-
ние не законов, как таковых, а других данных, известных фак-
тов, оценивает вероятность того, что произойдет в будущем с
отдельными элементами ансамбля явлений или устанавливает до-
стоверность будущего состояния всего ансамбля.
Частный случай прогноза — реконструкция прошлого, или
«ретрогноз», особенно характерен для геологии. Считается, что
именно прогноз — наиболее достойное завершение всякого капи-
тального исследования, и напротив, там, где нет прогноза, нет
науки.
Полагают также, что научное предвидение и прогнозирование
(не угадывание, не тривиальное предсказание заведомо регуляр-
ных событий) требуют постижения механизма исследуемого про-
цесса. Высказывались мнения, что именно факторы, составляю-
щие механизм явления, играют роль «рычагов предвидения». Счи-
тается, что если механизм выяснен, то при наличии необходимо-
го фактического материала и подходящей методики прогноз вполне
реален.
Однако очевидно, что высказанные выше тезисы неизбежно
подразумевают еще одно, исходное для них положение, предпо-
лагающее, что исследуемые процессы в принципе прогнозируемы-
их механизмы, неясные сегодня, могут быть поняты завтра; под-
ходящие методики, отсутствующие сейчас, могут появиться в бу-
304
душем; фактические данные, недостаточные пока, могут попол-
ниться в дальнейшем. С этих позиций непредсказуемость — отра-
жение, быть может, длительного, но всегда лишь временного, в
перспективе уменьшающегося нашего незнания. Принятие посту-
ата принципиальной прогнозируемости любых, интересующих нас
роцессов, убежденность в принципиально безграничных возмож-
остях познания, — до недавнего времени центральный пункт
стественно-научной парадигмы.
Тем не менее и данный постулат, и вытекающие из него утвер-
ждения, давно воспринимаемые едва ли не как самоочевидные,
,ыне стали объектом основательной критики со стороны бурно
извивающегося нового общенаучного подхода, называемого не-
инейной динамикой в отечественной литературе, или просто не-
инейной наукой (nonlinear science) на западе.
Еще в начале 1960-х гг. Р. Фейнман подчеркнул, что для сколь
годно большой, но конечной точности задания начальных усло-
ий можно всегда указать такой промежуток времени, после ко-
орого становятся невозможны предсказания, и этот промежуток
[е так уж велик. С. П. Капица, С. П. Курдюмов, Г. Г. Малинецкий
1997) полагают, что одним из фундаментальных результатов не-
инейной динамики является осознание принципиальных огра-
[ичений в области получения прогноза даже для простейших ме-
анических, физических, химических систем. Во многих важных
лучаях существует горизонт предсказуемости, за который нам не
уждено заглянуть, что весьма существенно меняет мировоззре-
зие и картину мира. Как отметил Ю. А. Кравцов, в проблеме про-
гнозируемости ныне наука едва ли может продемонстрировать свое
прежнее могущество, несмотря на возросшие возможности реги-
стрировать, накапливать и анализировать данные.
Все это говорит о том, что мы — свидетели новой научной
революции. Признаки этого явственны и в науках о Земле. Если
новаторские неомобилистские концепции базировались в своих
физических основах вначале на вполне традиционных представле-
ниях механики сплошных сред, в частности, слабо надкритичной
гидродинамики, то новая парадигма современной геологии за-
рождается под влиянием революции, совершающейся уже в са-
мой физике. Там, в рамках бурно развивающейся в последние де-
сятилетия нелинейной динамики, разрабатывается общая теория
самоорганизации, или самоструктурирования, в открытых силь-
но неравновесных, высоко надкритичных системах (И. Приго-
жин — теория диссипативных структур, Г.Хакен — синергети-
ка). В поведении таких систем выявлен и детально исследован фе-
номен неоднократных скачкообразных коллективных откликов их
элементов в ответ на постепенные изменения внешних условий, —
с возникновением сложных, многоранговых дискретных структур
из гладких, непрерывных. Самые разные геологические явления —
305
полосчатые текстуры горных пород, обратимость полярности гео-
магнитного поля, цикличность тектогенеза, разрастание трещин
в квазиоднородных материалах, особенности распределения сей-
смичности в блочных массивах — оказывается теперь возможным
объяснять принципиально по-новому.
В основе этого лежат два фундаментальных открытия, сделан-
ные в 1960—1970-е гг.
1. Известное в гидродинамических системах хаотическое струк-
турирование, или турбулентность, не привносится в жидкую ма-
териальную среду как линейный результат множественных, по-
следовательно накладывающихся (суммирующихся) внешних воз-
мущений, а является следствием определенных внутренних нели-
нейных взаимодействий, самоорганизации внутри системы в усло-
виях сильной неравновесности.
2. В режимах хаотического самоструктурирования, подобного
турбулентности, функционирует помимо гидродинамических и
множество других систем — физических, химических, биологи-
ческих, геофизических — не только в жидкостях и газах, но и в
твердых телах.
Важно, что поведение таких систем вполне может быть описа-
но нелинейными дифференциальными уравнениями без каких-
либо случайных факторов. Но ввиду всегда Неточных в реальности
заданий начальных условий и оценок текущих состояний реше-
ния таких уравнений в близкритической области значений пара-
метров могут быть как устойчивыми, так и неустойчивыми, не-
однозначными, — когда искомая функция получает в тот или иной
закритический момент не единственное, а большее число значе-
ний. Физические системы «избирают», реализуют то или иное
значение — в особых точках бифуркации на том или ином струк-
турном уровне (ранге) — случайным образом. В результате эволю-
ция системы характеризуется хаотическим решением вполне де-
терминистических уравнений, обнаруживая нерегулярные, уси-
ливающиеся от высших (мелких) структурных уровней к низшим
(крупным) рангам, флуктуации — спонтанно организующиеся
коллективные (синергетические) перемещения больших групп ма-
териальных частиц (структурных элементов).
Неожиданным для ученых оказалось то, что подобные переме-
щения не обусловлены ни какими-либо единичными, ни сумми-
рующимися регулярными или нерегулярными внешними возму-
щениями, возникая самопроизвольно под действием непрерыв-
ного плавного увеличения значений, притом даже не обязательно
многих, а всего лишь одного-двух параметров, зависящих от вне-
шних условий. Это происходит, когда связи между такими управ-
ляющими параметрами и другими переменными величинами си-
стемы нелинейны, т.е. система может функционировать само-
ускоренно, и когда вместе с тем она находится под достаточно
306
длительным и сильным внешним воздействием (сильно неравно-
весна).
Другая неожиданность состояла в том, что подобный детер-
министский хаос не означает полной разупорядоченности (как
при ином, стохастическом хаосе, например броуновском дви-
жении). С одной стороны, его специфическая упорядоченность
выражается в том, что все бесконечное разнообразие состоя-
ний системы не безгранично. При достаточной длительности ее
функционирования они занимают некоторый как бы притягива-
ющий их ограниченный объем (аттрактор) математического фа-
зового пространства состояний. С другой стороны, множества
точек последовательных состояний — фазовые траектории —
определены в таком объеме не равномерно и сплошь, а груп-
ируясь в иерархию разномасштабных, сложно изгибающихся и
1зветвляющихся пучков, располагаются в нем как бы дырчато
ли решетчато (фрактально), в общем образуя определенную
груктуру с не целой, а дробной размерностью. Вместе с тем,
еремещаясь в таком объеме по весьма запутанной траектории,
4стема проходит с нерегулярными интервалами одну точку би-
уркации за другой. В результате после прохождения уже всего
ишь трех-четырех таких точек система оказывается в состоя-
ии, совершенно непредсказуемом (из начальных условий) от-
осительно исходного положения. В описанном режиме функци-
нирования даже малейшее изменение начальных условий доволь-
о быстро разводит исходно близкие фазовые траектории сколь
годно далеко.
Рождение подобных представлений было оценено научным
ообществом как «поразительное открытие, крупнейшая научная
енсация последних десятилетий», как «подлинная революция в
|ауке, вызывающая чувство глубокого изумления». То, что «хаос
жидает нас на каждом шагу, в самых простых системах», а хао-
ическая динамика свойственна всем нелинейным явлениям, было
воспринято как предвестник «значительных перемен в естествен-
но-научном и математическом мышлении».
Каким же образом малые изменения условий могут приводить
к непредсказуемо большим изменениям результата, воспринима-
емым как хаотичное эволюционирование системы? Почему это
кажется необычным и почему конкретные примеры этого (в ре-
альности, как выясняется, весьма многочисленные) не сразу при-
ходят на память? Подобный парадокс может объясняться тем,
что за длительную историю своего существования человек при-
учил себя не удерживать в памяти такие факты, поскольку они
неудобны: их трудно предвидеть, к ним трудно приспособиться.
Значительно комфортнее и потому лучше запоминаются ситуа-
ции с пропорциональным, предсказуемым изменением результа-
та в ответ на изменение условий. Выработалось интуитивное пред-
307
ставление о том, что именно такие ситуации преобладают, иные
же — редки, экзотичны. Однако это вовсе не так.
Напомним хотя бы об известной всем «капле, переполняющей
чашу» — при некоторой достаточной предварительной ее запол-
ненности, но всего лишь незначительно дополняющей ее — при
чуть меньшем накопленном объеме жидкости. Столь же резкие,
качественные, скачкообразные изменения состояния проявляют-
ся при кристаллизации, расплавлении, вскипании, возгорании,
разрушении, при выходе солнца из-за горизонта, при срыве опол-
зня или снежной лавины, при начале изгибания продольно на-
гружаемого стержня, при падении остановившегося велосипеди-
ста или поставленной на ребро монеты, при появлении в подо-
греваемом слое жидкости ячеек Бенара, при возникновении пе-
риодических изменений окраски раствора в реахции Белоусова —
Жаботинского и т.д. Не менее известны обобщенные, математи-
ческие модели подобных ситуаций: дискретные преобразования
(отображения) «пекаря», «подковы», поведение решений разно-
образных нелинейных уравнений — от простейших до более или
менее сложных. Во всех этих и многих других примерах незначи-
тельные различия начальных условий при достижении определен-
ного значения плавно меняющегося «управляющего» параметра
(температуры, нагрузки, скорости, длительности и др.) приво-
дят к качественно новому результату.
Итак, поведение нелинейных систем, достаточно удаленных
от состояния равновесия, характеризуется скачкообразными, мо-
жет быть неоднократными изменениями их состояния при неко-
торых критических значениях плавно меняющегося управляюще-
го параметра. Это проявляется в изменении числа и устойчивости
решений: вариации значений управляющего параметра могут вы-
зывать в одном диапазоне пропорциональные, в другом — непро-
порциональные отклонения или даже исчезновения (появления)
траекторий системы. Подобные скачкообразные изменения числа
и устойчивости решений именуют бифуркациями.
Подчеркнем также жесткую детерминированность, полную
предопределенность поведения системы точно определенными
начальными данными, текущими значениями управляющих па-
раметров, а также характером связей переменных, отображаемым
соответствующим уравнением, безусловную предсказуемость эво-
люции на любое удаленное время. В подобном поведении нет мес-
та случайностям: из некоторой заданной точки траектория следу-
ет по предопределенному пути, бифуркация происходит в опре-
деленный момент, рождая заранее известное число ветвей, тра-
ектории которых вполне предсказуемы. Но при малейших неточ-
ностях задания начальных условий картина принципиально меня-
ется. Таков контрастный мир эволюции нелинейных систем: либо
абсолютно точный прогноз при абсолютно точном задании на-
308
чальных условий (что нереально), либо непредсказуемость пове-
дения при малейшей неточности их оценки.
г Каковы необходимые условия подобного поведения? Это прежде
всего нелинейность систем, т.е. неаддитивность, неподчинение
Принципу суперпозиции (когда значения функций варьируют в
Зависимости от нескольких независимых переменных точно так
-же, как и от их суммы). Это также достижение управляющим па-
раметром определенного критического значения (точки бифурка-
ции), т. е. достаточная удаленность от состояния равновесия, что в
свою очередь предполагает обеспечение извне вариативности со-
ответствующего параметра, или, иными словами, открытость
такой системы.
Подобные особенности детерминированно-хаотического пове-
дения не могут не налагать существенных ограничений на всю
стратегию как -прогнозирования, так и реконструирования эво-
люции сильно неравновесных систем. Но к их числу относятся и
геодинамические системы. И гипотезы об их нелинейном, апери-
одическом, но и не чисто стохастическом поведении высказыва-
лся все чаше.
। К настоящему времени после многочисленных наблюдатель-
ых, экспериментальных и теоретических исследований сложи-
лось уже достаточно определенное понимание того что, во-пер-
вых, реальные твердые, в том числе геологические тела под силь-
ной нагрузкой за пределами их чисто упругих деформаций долж-
ны проявлять себя не как квазисплошные, а как структурирован-
ные — иерархически, самоподобно, не целочисленно, а дробно
(фрактально) и довольно грубо-дискретно: с размерным соотно-
шением разноранговых структурных элементов в среднем 3,5:1
(М. А.Садовский). Во-вторых, сильно неравновесные геодинами-
ческие системы на таком материальном носителе должны функцио-
нировать существенно хаотично (В. И. Кейлис-Борок, Ю. М.Пу-
щаровский, В. Ф. Писаренко и др.).
9.10. Концепция нелинейности в геологии
Задачи геологии как науки чрезвычайно многообразны. Это
наблюдательное и экспериментальное изучение природных явле-
ний, их описание, систематизация, обобщение, истолкование и
объяснение полученных данных и т.д. Все это, однако, сводится в
конечном счете к одной главной задаче — прогнозированию глу-
i бинных и приповерхностных земных процессов. Без такого про-
гнозирования человечество не могло бы оптимально приспосаб-
ливаться к окружающей природной среде, грамотно и эффектив-
но воздействовать на нее. А это и составляет важнейшую проблему
экологии человека.
309
Проблема принципиальной прогнозируемости или непрогно-
зируемое™ геологических процессов стала в последнее время осо-
бенно острой. Одна из причин этого состоит в том, что, как уже
говорилось, во взглядах на возможности решения именно этой
проблемы в последние годы, и не только в геологии, произошел
настоящий переворот. Обнаружилось совершенно неожиданно даже
для крупных ученых, что прежние подходы к прогнозированию
были не просто малоудачны, но во многом принципиально оши-
бочны. Почему?
Для ответа на эти вопросы рассмотрим вначале, на чем тради-
ционно базируется прогнозирование каких-либо природных, на-
пример сейсмических и вулканических явлений. В основе здесь
несомненно возможно более детальное, точное и полное изуче-
ние уже происшедших событий (землетрясений, извержений и
пр.). Результаты — внушительные монографии с обилием разно-
образных и подробных фактических данных. Хотя такой подход
вполне общепринят, все же зададимся вопросом: зачем нужны
подобные описания?
Наиболее ожидаемы следующие ответы. Во-первых, максималь-
но полная и подробная характеристика прошлых событий нужна
для их классифицирования, идентификации и сравнения между
собой и с аналогичными событиями, предсказываемыми на буду-
щее. Во-вторых, детальное и точное описание условий (геологиче-
ских, геофизических и др.) возникновения прошлых событий не-
обходимо для определения обстановок, в которых аналогичные со-
бытия в аналогичных условиях мшут произойти позже. В-третьих,
подробные характеристики явлений, предшествовавших прошлым
событиям, нужны, чтобы по сходным предвестникам ожидать ана-
логичных событий в последующем. Наконец, в-четвертых, описа-
ния стадийности (этапное™, периодичное™) и других особенно-
стей хода процесса, приводившего к прошлым событиям, нужны
для установления временных интервалов, в которых на аналогич-
ных стадиях можно ожидать аналогичных событий в дальнейшем.
Итак, подобное изучение нацелено на прогнозирование по ана-
логии — по принципу «если в определенных условиях процесс,
проходивший с определенной стадийностью, завершался собы-
тием определенного типа в прошлом, то в аналогичных условиях
такой же процесс с той же стадийностью породит событие того
же тапа в будущем». Изложенный подход интуитивно понятен и
широко практикуем.
И все же вновь зададимся вопросом: а что означает «такие же»
событая, «в тех же» условиях, «тот же» процесс, с «той же» ста-
дийностью? Ведь ясно, что будущие события непременно окажут-
ся в чем-то непохожими на прошлые и произойдут в условиях, не
тождественных прежним. Почему же, зная это, мы считаем допу-
стимым предсказание по аналогии?
310
Наиболее ожидаемый ответ — отсылка к практике, к повсед-
невному опыту, якобы убеждающим в том, что всегда действи-
тельно фиксируемые (для разного времени и/или разных мест)
отличия в условиях зарождения и развития исследуемого процес-
са, если они невелики, хотя и меняют его результат, но пропор-
ционально величине таких отличий, т. е. также незначительно. При
неоднократности, случайности и разнозначности подобных откло-
нений они существенно взаимокомпенсируются, позволяя полу-
чать в итоге не абсолютно точный, но статистически приемлемый
прогноз. Резких же изменений результата, больших ошибок про-
гноза следует ожидать, лишь если в условиях хода процесса случа-
ется «что-то чрезвычайное».
Тут мы подходим к основополагающей идее, на которой тра-
диционно базируются прогнозные (и не только естественно-на-
учные) исследования: небольшие вариации условий хода процесса
должны порождать пропорциональные, предсказуемо небольшие ва-
риации результата. В самом деле, допустив обратное, мы должны
были бы неизбежно признать не только нереальность любого про-
гноза, который в этом случае оказывался бы неопределенно силь-
но зависимым от малейших ошибок в оценке начальных условий,
но и бессмысленность любых, часто немалых усилий по подроб-
ному, точному и полному описанию тех или иных явлений: к чему
все это, если будущие события и условия будут заведомо отли-
чаться от прошлых, прежде всего в деталях, и если эти малые
отличия способны приводить к сколь угодно большим ошибкам в
прогнозе? Упомянутое допущение кажется неоправданным, тогда
как постулат заведомой статистической предсказуемости воспри-
нимается с доверием.
Но именно он, как выясняется, во все большем числе ситуа-
ций оказывается несостоятельным: мы в принципе не можем дать
долгосрочный прогноз поведения огромного числа даже сравни-
тельно простых систем. Примеры известны из математики, термо-
динамики, механики, химии, метеорологии, геофизики, биоло-
гии, экономики, социологии.
Это учитывается теперь в новых, активно развиваемых науч-
ных направлениях — нелинейной геологии, нелинейной геофи-
зике, нелинейной геодинамике, нелинейной металлогении. По-
требовалось глубже понять, в чем состоит и как реализуется в
геологии традиционное, линейное прогнозирование; каковы осо-
бенности прогнозирования нелинейных процессов; какие препят-
ствия к долгосрочности и надежности прогнозирования преодо-
лимы, а какие — нет, и почему? Полезно также уяснить, часто ли
геологам приходится заниматься прогнозированием?
При всем огромном разнообразии геологических объектов и
процессов в работе геологов много общего. Ее обычно начинают
описаниями в точках наблюдения — у обнажений горных пород,
311
в скважинах. Эти отрывочные данные затем сопоставляют и рас-
пространяют по площади на разрезах и картах. Последние вместе —
уже обобщенные, объемные изображения геологического строения
некоторого массива земной коры. Разновозрастные слои горных
пород, сохраняющиеся обычно в прерывном напластовании, по-
зволяют восстановить вначале тоже лишь отдельные отрезки гео-
логической истории. Поиск и сопоставление точек с недостающи-
ми частями разреза приводят к более полной картине не только
строения, но и развития массива в длительном временном интер-
вале. Подобное заполнение всегда имеющихся пробелов геологи-
ческой изученности сводится по существу к решению множества
прогнозных задач.
С понятием «прогнозирование» в геологии обычно связывают
поиски месторождений полезных ископаемых, предсказания зем-
летрясений и других опасных событий, т.е. довольно специфиче-
ские исследования. В действительности же, как подчеркивал аме-
риканский философ Р. Карнап (1891 — 1970), предсказание вхо-
дит в каждый акт преднамеренного выбора; без этого как наука,
так и повседневная жизнь были бы невозможны. Прогнозирова-
ние пронизывает каждодневную практическую работу любого гео-
лога. Обдумывает ли он предстоящий маршрут, выбирает ли место
заложения скважины, прослеживает ли распространение плохо
обнаженных пластов, проводит ли их границы на карте или раз-
резе, прогнозирует ли развитие в будущем или восстанавливает
геологическую историю (тоже прогноз, но с обратным знаком во
времени) — во всех этих случаях по имеющимся частным, ло-
кальным данным стремятся сделать общие заключения о возмож-
ном местонахождении, строении, залегании геологического объек-
та, о прошлом и предстоящем развитии процесса на территориях
и на временных интервалах, для которых данные отсутствуют.
Нередко к прогнозу идут и противоположным путем: исходя
из общих, физических законов, пытаются представить, какими
теоретически должны быть условия возникновения, например,
землетрясений, а затем выясняют, где конкретно выполняются
такие условия.
Первый и второй пути прогнозирования родственны матема-
тическим процедурам интерполирования и экстраполирования,
хорошо знакомым каждому, кто по отдельным точкам строил
обобщенные изображения, например, топографические профили
или карты. Суть подобных процедур в том, что если для некоторой
точки пространства или некоторого момента времени задано на-
чальное значение, или начальное условие, интересующей нас пе-
ременной величины, или функции (например, глубины залега-
ния, падения пласта, объема блока породы, амплитуды смеще-
ния и т.п.), а также если предполагается по отдельным точкам
определенный характер ее зависимости в некотором интервале
312
значений аргумента, то можно предсказать ее непрерывные зна-
чения между точками или за пределами такого интервала.
При этом обычно подразумевают, что при наличии достаточ-
ного и достоверного фактического материала, надежных и эф-
фективных методик любой интересующий нас процесс всегда, в
принципе, предсказуем. Но подобный взгляд сейчас пересмотрен.
Это должно казаться странным: что же еще способно препятство-
вать прогнозированию, кроме недостаточности фактических дан-
ных или отсутствия подходящих методик? Чтобы разобраться в
этом, посмотрим вначале, какими путями (в принципе, без дета-
лей) геологи традиционно идут к прогнозу. Рассмотрим несколь-
ко простых моделей прогнозирования залегания и распростране-
ния геологических объектов (рис. 9.1). О прогнозировании процес-
сов скажем позже.
Пусть в первом примере (рис. 9.1, слева) по скважинам и обна-
жениям в нескольких точках линии геологического разреза зафик-
сирована глубина залегания какого-то пласта. Поскольку диамет-
ры скважин и размеры обнажений колеблются от нескольких сан-
тиметров до нескольких метров, а расстояния между точками мо-
гут составлять километры и десятки километров, возникает зада-
ча прогнозирования положения границы пласта как между точка-
ми, так и за пределами данного отрезка профиля.
Прогноз строится уверенно и без труда в случаях, когда глуби-
на залегания пласта есть явная линейная функция расстояния от
некоторой начальной точки. Такая зависимость обладает несколь-
кими очень удобными для прогнозирования свойствами:
• прямой пропорциональной зависимостью значений функции от
значений аргумента, здесь — глубин от расстояния;
• однозначностью — тому или иному расстоянию отвечает одно
и только одно значение глубины;
• суммативностью — глубина залегания на некотором расстоя-
нии от начальной точки есть простая сумма приращений глубин
на промежуточных отрезках плюс начальная глубина (свойство
суперпозиций).
Было бы очень просто прогнозировать всегда именно в таких
условиях. Но подобное прогнозирование было бы еще и абсолют-
но надежным, если бы: а) определения в скважинах нужной гео-
логической границы, замеры глубин и расстояний были бы абсо-
лютно точны; б) получаемая из этих замеров функциональная
зависимость оказывалась бы строго линейной. Однако в реальных
наблюдениях и измерениях всегда есть погрешности, а строгой
линейности в природе нет. Как получить прогноз в случае (рис. 9.1,
справа), где замеренные глубины варьируют, не выстраиваясь по
прямой линии так, что от расстояния зависит, причем тоже ли-
нейно, пропорционально, однозначно, некоторое расчетное, сред-
нее положение границы, которое легко получить из имеющихся
313
замеров статистически? Ориентируясь на него, можно предска-
зывать положение реальной границы, зная заранее, что в конкрет-
ных точках возможна ошибка прогноза, но она при определенном
условии будет в большинстве случаев несущественна.
Условие это следующее: из имеющихся данных по изучаемому
району должно быть ясно, что реальные глубины залегания могут
отклоняться вверх и вниз от среднего положения достаточно час-
то, случайным образом и в большинстве ненамного, — с погреш-
ностью, допустимой для конкретной решаемой задачи. Тогда про-
гноз будет не абсолютно точным, но статистически приемлемым.
Подобное линейное приближение применяется очень широко,
существенно упрощая расчет прогнозных оценок
Из сказанного вытекает еще одна особенность линейности:
сводимость конкретных, опытных замеров к статистической
средней — сводимость в том смысле, что такая средняя может быть
не просто формально вычислена, но и использована для прогноза
без риска множества больших ошибок.
Важно, что от небольших изменений начальных условий —
расположения и числа скважин, глубин залегания пласта в них —
такой приближенный к линейному прогноз почти не зависит.
Нередко полагают, что именно статистически прогнозируемые
линейные зависимости наиболее часты в природе. Однако это да-
леко не так. Исследуемый пласт мог быть деформирован в складки
или нарушен тектоническими разрывами (рис. 9.1, справа) так,
что в некоторых местах одна и та же скважина могла проходить
его несколько раз; в ходе формирования пласт мог «расщеплять-
ся» на более тонкие слои или примыкать к другим пластам, сход-
ным с ним. Как видим, условия прогнозирования совсем иные,
Рис. 9.1. Геометрическая линейность и нелинейность. Зависимость глуби-
ны залегания геологической границы от расстояния до некоторой на-
чальной точки:
7—5—скважины
314
чем ранее: глубина залегания не пропорциональна расстоянию,
нет и однозначности — некоторым расстояниям отвечает больше,
чем одно значение глубины. Среднее положение границы, как и
раньше, формально вычислимо, но прогноз по нему теперь мо-
жет приводить к большим ошибкам. В такой ситуации можно най-
ти пункты, где малейшие отклонения («слабые шевеления») вле-
во или вправо резко меняют картину разреза: в некоторой зало-
женной здесь скважине пласт был бы пройден на какой-то одной
глубине, а в соседней — не двух или трех разных глубинах. В подоб-
ном, очевидно нелинейном, случае мыслимы не один, как раньше,
а множество вариантов рисовки разреза: границу пласта между
скважинами по имеющимся замерам можно проводить по-разному.
Необходим же только какэй-то один вариант, отвечающий реаль-
ности.
Подчеркнем следующее: многовариантность и большая зависи-
мость прогноза от начальных данных — важные особенности имен-
но нелинейных ситуаций.
Возможен ли прогноз в приведенном примере? Как тут следует
действовать? В подобных ситуациях геологи традиционно вдут тремя
путями. Первый из них — досбор фактических данных, например
дополнительное разбуривание. Второй путь — привлечение более
эффективных методов исследований, например геофизических, с
выявлением особенностей залегания пласта. Третий путь — при-
влечение теоретических представлений о механизме процесса, фор-
мировавшего данный геологический объект. Все это традиционно
рассматривают в качестве необходимых и достаточных условий
прогнозирования, как линейного, так и нелинейного. При этом
сложилась глубокая убежденность в том, что поскольку нет пре-
дела расширению и углублению геологической изученности, то
нет и предела увеличению долгосрочности и точности прогнози-
рования: вопрос лишь в том, какого уровня достигла изученность
к данному моменту.
Но именно подобную, казалось бы, вполне естественную точ-
ку зрения в последнее время радикально пересматривают с новых
позиций. Этот пересмотр касается не только и даже не столько
прогнозирования геометрического, пространственного, как в при-
веденных примерах, сколько динамического, т.е. предсказания раз-
вития геологических процессов во времени. Примеры этого тоже
будут приведены.
Однако для более осмысленного их восприятия прежде изло-
жим важнейшие положения новой концепции, прямо относящиеся
к проблеме прогнозирования и резко контрастирующие с при-
вычными представлениями.
1. Огромное большинство интересующих нас процессов в об-
щем случае не поддается прогнозированию; надежный прогноз
скорее исключение, чем правило.
315
2. Непрогнозируемы не обязательно только сложные процес-
сы, зависящие от множества трудно учитываемых факторов, но и
сравнительно простые, контролируемые всего двумя-тремя фак-
торами.
3. Ни достоверная фактура, ни надежные методики, ни знание
механизма процесса не гарантируют прогнозируемости: механизм
часто оказывается таким, что порождает хаотическое, несводимое
к средним траекториям, поведение, непредсказуемое по своей при-
роде, а не потому, что оно представляется нам таким из-за недо-
статочной фактической изученности или несовершенства мето-
дик изучения.
Эти выводы носят фундаментальный характер и, по мнению
многих авторитетных ученых, существенно меняют наше мировоз-
зрение и картину мира. Впервые сформулированные еще в 60-х гг.
XX в., они стали тогда настоящей научной сенсацией, поскольку
шли вразрез со многими, давно устоявшимися принципами. Так,
под сомнением оказалась давняя и всеобщая убежденность, что
любая хаотичность, непредсказуемость — лишь следствие недо-
статочной изученности, что при более полном и детальном изу-
чении хаотичная картина должна будет смениться закономерной,
и надежный прогноз станет возможным. ,
Если же и правда существуют, да еще в большинстве, принци-
пиально непредсказуемые процессы, то, во-первых, почему это
так, во-вторых, зачем тогда собирать факты и совершенствовать
методики, как вообще действовать в этих обстоятельствах? А глав-
ное — отвечает ли все это реальности? Ведь если бы ничего нельзя
было прогнозировать, как мы могли бы существовать в этом мире?
Подобные вопросы возникали все чаще и требовали ответа.
Это побудило мировое научное сообщество предпринять ши-
рокий и интенсивный мозговой штурм столь интригующей про-
блемы, едва ли не ставящей пределы принципиальной познава-
емости мира и безграничному, как привыкли думать, всемогу-
ществу науки. Результатом было появление, а к настоящему вре-
мени — и оформление в основных чертах, обширной и принци-
пиально новой междисциплинарной области знания, именуемой
нелинейной динамикой. Разделом ее становится сейчас нелинейная
геология, в свою очередь включающая нелинейную геофизику,
нелинейную геодинамику, нелинейную геотектонику, нелиней-
ную металлогению и т.д. В этом отношении геология идет вслед за
физикой, где уже давно выделились нелинейная оптика, нели-
нейная акустика, активно развивается нелинейная теория упру-
гости.
Между тем в последние два-три десятилетия ученые и прак-
тики, и не только геологи, все чаще сталкиваются с тем, что
несмотря на продолжающееся накопление экспериментальных и
наблюдательных данных и совершенствование методик, надеж-
316
ность прогнозирования, достигнув некоторого не очень высокого
уровня, дальше не растет, хотя факты продолжают накапливать-
ся, а методики совершенствуются. Раньше всего это было отмече-
но в метеорологии, в разных разделах физики, в последние годы
с этим вгрямую сталкиваются сейсмологи.
Как известно, в прогнозировании сейсмичности достигнуты
заметные результаты. Выделены глобальные сейсмические пояса
по границам литосферных плит. Внутри поясов установлены круп-
ные области повышенной сейсмичности, связанные с теми или
иными тектоническими структурами. В пределах областей более
или менее уверенно намечены сейсмоопасные зоны вдоль круп-
ных актизных разломов. Но добиться такой детальности и надеж-
ности прэгноза, которые нужны для строительства, планирова-
ния, безопасности населения, не удается. Правда, после появле-
ния каждой очередной карты сейсморайонирования случаются
сейсмические события, действительно попадающие в те конту-
ры, которые для них намечены на карте. Однако рано или поздно
все же происходят землетрясения, притом разрушительные, за
пределами таких площадей, там, где, казалось бы, ожидать их не
было оснований.
Предсказывать отдельные землетрясения пытаются по предве-
стникам — явлениям, которые, по теории и по опыту наблюде-
ний, долхны бы предварять сейсмические события. Это — изме-
нения нгклонов земной поверхности, притоков и химического
состава подземных вод, даже поведение животных. Известны еди-
ничные случаи удачных предсказаний, после которых всякий раз
оживали надежды на возможность прогноза. Но попытки повтор-
но прогнозировать по правилам, приводившим ранее к успеху,
оканчивались неудачами. Неустойчивыми, ненадежными прогно-
зы сейсмических да и многих других геокатастроф остаются и в
наши дни. И такое, повторим, отмечается не только в геологии.
Естественно, это не могло не привлечь внимания ученых. Ста-
новилось все яснее, что дело не в количестве или качестве факти-
ческих данных и не в методиках. По-видимому, в чем-то непра-
вильно понималась суть проблемы. К принципиальному объясне-
нию привело осознание в начале 1960-х гг. необычного поведения
систем с нелинейной эволюцией. Чтобы понять, в чем состоит эта
необычность, следует взглянуть на такую эволюцию с двух точек
зрения — математической и физической.
Математически подобные процессы описываются нелиней-
ными дифференциальными уравнениями, которые отличаются от
линейнык, в частности, тем, что до определенных значений па-
раметров, входящих в уравнение, оно имеет однозначное (един-
ственноестационарное) решение. Однако в момент перехода, даже
плавного, хотя бы одного параметра (его в таких случаях именуют
Управляющим) через некоторое критическое значение (точку би-
317
фуркации) решение становится многозначным (число стационар-
ных решений возрастает). Это значит, что поведение системы скач-
кообразно и качественно перестраивается. Но как только мы от
математических систем переходим к реальным, физическим, по-
добная чисто теоретическая многозначность лишается смысла: она
означала бы, что на некотором удалении от начального момента
данная реальная система оказывается в нескольких различных со-
стояниях одновременно, а затем эволюционирует, также одно-
временно, по нескольким различным путям, что. разумеется,
невозможно.
Проиллюстрируем это примером мысленного эксперимента —
перемещения продольной сейсмической волны. Пэ ходу такой
волны среда испытывает сжатие и уплотнение материала. Этому
предшествуют разрежение и разуплотнение. Пусть имеется исход-
ное волнообразное возмущение поля плотности (рис. 9.2, а). Бу-
дем для простоты изображать только волну сжатия, где вершине
отвечает точка пространства с максимальной плотностью матери-
ала. Обратим внимание на то, что в этот начальный момент лю-
бой точке пространства в пределах исходного возмущения отвеча-
ет одно и только одно значение плотности. Пусть возмущение пе-
ремещается по ходу продольной волны. Это может происходить
по-разному.
Пусть в первом случае каждая точка профиля перемещается с
одной и той же постоянной скоростью так, что форма профиля
не меняется (рис. 9.2, б). Это упрощенно описывается дифферен-
циальным уравнением Эр/Э/ + иЭр/Эх= 0, смысл которого следую-
щий: скорость изменения плотности в данный момент времени
пропорциональна скорости изменения плотности в данной точке
пространства, а коэффициент пропорциональности — параметр
v, постоянная скорость перемещения волны. Поскольку произ-
водные — в первой степени, уравнение линейное, значит, хотя
перемещается волна, сам процесс ее перемещения линеен. Мы
видим здесь уже знакомые свойства линейности: пропорциональ-
ность, о чем только что говорилось, однозначность (в любой мо-
мент времени некоторой точке пространства отвечает только одно
значение плотности), и суперпозицию промежуточных положе-
ний волны в окончательном прогнозе.
Пусть в другом случае вершина возмущения (точка с макси-
мальной плотностью) перемещается, опережая основание волны
(рис. 9.2, в). При этом профиль волны перекашивается, ее фронт
становится все круче, в какой-то момент он оказывается верти-
кальным и при малейшем последующем продвижении («шевеле-
нии») Z-образно искривляется так, что одной точке простран-
ства отвечают уже не одно, как раньше, а три значения плотнос-
ти одновременно, что физически нереально. Процесс описывает-
ся дифференциальным уравнением 8р/й/ + рЭр/Эх = 0, похожим на
318
предыдущее, с той разницей, что роль параметра v — скорости
перемещения профиля плотности р (х, t) — играет теперь сама
плотность р, точнее, не меняющаяся (во времени) амплитуда вол-
ны. Так как искомая функция перемножена с производной, урав-
нение нелинейное.
ф Сравним в приведенных уравнениях роль двух факторов. Во-
первых, оценим роль параметров. В линейном случае скорость v
существенно# роли не играет: решение качественно не меняется,
профиль волны сохраняет форму на любом удалении от началь-
4
Рис. 9.2. Динамическая линейность и нелинейность:
° — единичное вэзмущение поля пло-ности (по оси х — расстояние, по оси р —
плотность); перемещение продольной волны: б — линейное, в — нелинейное
(по Ю.Р. Попову, А. А. Самарскому, с изменениями)
319
ной точки. В другом, нелинейном случае, где плотность (а вместе
с тем, и скорость перемещения) возрастают к вершине, эволэ-
ция системы на некотором небольшом удалении от начальнсо
момента еще близка к линейнсй, в частности, сохраняется одно-
значность графика плотности ио оси х. Но для любого более го-
зднего момента времени существует такое критическое значене
параметра, при котором система перестраивает свое поведене
принципиальна новые положение и конфигурация волны не мэ-
гут быть получены ни суммирозанием, ни осреднением прежние,
принцип суперпозиции не выполняется, появтяется многозна-
ность. Соответственно тем или иным заданным амплитудам пло-
ности (скоростям перемещения) могли бы отвечать свои крить
ческие моментн времени. Таким образом, амплитуда плотноси
волны или время могут выступать как управлякщие параметры а
их критические значения — кап точки бифуркации.
Во-вторых, рассмотрим роль всегда возможных небольших н -
точностей в показе исходной вэлны. В линейном случае они ie
вызывают болыпих ошибок прогноза, малочувствительного к т-
ким неточностям. В нелинейном же случае даже незначительна
изменения («шевеления») начальной волны предопределят вбль
зи точки бифуркации: окажется ли систему в области еще одн<-
значных или уж многозначны* решений. Чрезсычайная чувстви-
тельность к малейшим изменениям начальных усювий — характер-
ная особенность поведения нелинейных систем
Но поскольку, как уже говорилось, многознпчность, одновре-
менная разновариантность эволоции нелинейной системы физь
чески нереализуема, возникает зопрос: что же происходит на сг
мом деле? Реальным системам здесь приходится неизбежно «вь-
бирать» какой-то один вариант развития. Но ктк же происходи
выбор и как его предсказать, если эти варианты теоретичесю
(математически) совершенно равноправны?
Ответ дает мысленный эксперимент с раскалыванием нагру-
женного блока, рассмотренный ранее (подразд. S.5). Как было пс-
казано, при досгижении критической степени неравновесност)
системы при любой реальной детальности исследования нелиней
ный процесс разрывообразовання в целом неизбежно восприми
мается как хаотический, ибо перестают работать фундаменталь
ные принципы эволюции линейных систем: пропорционально
сти, однозначности, сводимости к средним характеристикам, сум
мативности, малой чувствительности прогноза к вариациям на
чальных условий При жесткой детерминированности (предопре
деленности) начальными условьями и, вместе : тем, при чрез
вычайной чувстЕительности к ж малейшим вариациям прогно
выбора одного ит теоретически равновероятных вариантов мест;
итогового скалывания, предсказание какого-то эдного пути раз
вития системы оказывается принципиально невозможным.
320
к Говоря языком математики, некоторый единственно возмож-
ный до скалывания и потому устойчивый путь эволюции системы
теоретически сменяется в момент разрыва двумя траекториями
(соответственно двоякой возможной ориентации сколов) — рав-
новероятными, устойчивыми в случае изотропии; в случае же
анизотртпии — более вероятной, устойчивой и менее вероятной,
неустойшвой. Последняя отвечает теоретически допустимому ска-
лыванио по несколько оолее прочному сечению из двух, равно-
благопр1ятно ориентированных. Но малейшая флуктуация свойств
системь или внешнего нагружения может перевести процесс ска-
лыванит на менее прочное сечение, т.е. на устойчивую траекто-
рию. М«мент смены числа и устойчивости траекторий, т.е. каче-
ственно! перестройки поведения системы, и есть точка бифурка-
ции. Эволюция системы в целом оказывается несводимой к сред-
ним харгктеристикйм, ибо никакой физически реализуемой «сред-
ней ветш» развития нет, хотя чисто формальному определению
последней, конечно, ничто не препятствует.
Такии образом, даже при сколь угодно близких (но не тожде-
ственньх) начальных условиях поведение нелинейной системы
оказывается очень различным, ибо траектории ее развития со вре-
менем «разбегаются» не пропорционально малым начальным раз-
личиям. а весьма быстро, экспоненциально, что и создает хао-
тичност», непредсказуемость (рис. 9.3). В нашем примере предви-
Рис. ).3. Динамика нелинейных систем (принципиальная схема),
вскоренн>е разбегание (при малых различиях начальных условий) реальных тра-
екторий о случайным выбором в точках бифуркаций некоторых определенных
направлений из множества теоретически возможных
321
деть место, ориентацию, размеры, время возникновения итого-
вого разрыва можно было бы не иначе, как обладая бесконечно
точной оценкой начальных условий — структур»!, разупрочнен-
ности, напряженного состояния — на каждом ранге системы.
Насколько характерны нелинейность и хаотичтостьдля геоло-
гических процессов? Нелинейным является любой неравномер-
ный процесс, а в любом природном процессе всегда можно обна-
ружить какую-то неравномерность.
Означает ли эго, что любые попытки прогнозирования их по-
ведения заведомо бесперспективны? Нет, и вот гочему.
Во-первых, нелинейность геодинамических систем — необхо-
димое, но не достаточное условие хаотического поведения. В усло-
виях небольшой удаленности системы от состояния равновесия,
т. е. в диапазоне докритических значений управляощего парамет-
ра, далеких от точки предстоящей бифуркации, ею влияние опи-
сывается зависимостями, близкими к линейным. Подобная эво-
люция в принципе статистически предсказуема. Правда, необхо-
димо еще точно знать, как далеко до бифуркации, за которой
наш прогноз станет невозможным. Но как раз это адранее обычно
неизвестно.
Во-вторых, смысл хаотичности как разупорядоченности, не-
предсказуемости далеко не однозначен. Хаотичным называют,
например, тепловое случайное движение молекул в покоящейся
жидкости («стохастический хаос»), но макроскопические харак-
теристики достаточно большого объема последней логуг быть ста-
бильными и вполне предсказуемыми. Хаотичной газывают и тур-
булентную структуру движущейся жидкости. Но г ней. наряду с
беспорядочным тепловым движением отдельных нолекул, выде-
ляются отдельные струи и их пучки, в которых взагмосогласован-
но перемещаются миллиарды молекул. Это, а такие то, что струи
и пучки, с одной стороны, состоят из аналогичных образований
меньших масштабов, а с другой — причудливо изгибаются, раз-
ветвляются, перемещаются, свидетельствует о тон, что хаотич-
ность турбулентного потока сложно сочетает не тозько разупоря-
доченность, но и элементы порядка. Признаки своюбразной тур-
булизации отмечались многими исследователями например, в
характере эволюции растрескивания нагруженных юродных мас-
сивов.
В-третьих, ни один природный процесс «сам по зебе» не явля-
ется, конечно, ни линейным, ни нелинейным. Таким или иным
он предстает в нашем описании, отражающем всеиа некоторое,
выбранное нами приближение, и полученном с помощью тех или
иных, выбранных нами методов. В зависимости от того или иного
нашего выбора (что, в свою очередь, предопределится характе-
ром решаемой задачи) один и тог же процесс всегда может быть
представлен и как незшнейный, и как линейный. В последнем слу-
322
чае он принципиально прогнозируем. Но надежность подобного
прогнозирования зависит от того, насколько приемлемыми для
конкретной решаемой задачи будут ошибки из-за отклонения дей-
ствительной траектории от гипотетической линейной. Из этого
ясно, что, как не существует абсолютно предсказуемых, так нет и
абсолютно непредсказуемых систем: всегда что-то можно пред-
сказать. Отдельный вопрос: насколько такой, реально достижи-
мый прогноз нетривиален и практически ценен?
Следовательно, сфера надежной прогнозируемости вполне ре-
альна, что и подтверждается практикой. Но она ограничена в про-
странстве и времени интервалами, где ход процесса с приемле-
мой погрешностью может считаться линейным.
Хотя прогнозируемые системы составляют меньшинство, это
не означает, что их мало. В самом деле, на числовой оси, напри-
мер, целых чисел в сравнении с дробными в бесконечное число
раз меньше, но и их бесконечно много. В практике с непрогнози-
руемыми системами (т.е. в некотором приближении линейными)
мы встречаемся намного чаще, чем с прогнозируемыми.
Таким образом, нелинейно-динамическая концепция не зап-
рещает прогнозирование эволюции природных систем вообще. Но
она, во-первых, чрезвычайно расширяет сферу непредсказуемо-
сти нелинейных систем — на всю область их сильной неравновес-
ности; во-вторых, и это особенно важно, обосновывает принципи-
альный характер такой непредсказуемости, неустранимой ни по-
полнением опытных данных, ни совершенствованием методов
исследования, ни уточнением представлений о механизмах эво-
люции.
В последние годы осознание огромной роли нелинейности гео-
динамических систем, таких фундаментальных особенностей их
поведения, как чрезвычайная чувствительность к начальным усло-
виям, хаотичность эволюции, принципиальная в общем случае
непрогнозируемость, все глубже проникает в геологию. С этих по-
зиций разными исследователями проанализировано множество
разнотипных и разномасштабных явлений, изучаемых в сейсмо-
логии, геодинамике, геохимии, петрологии, гидрогеологии и
Многих других разделах геологической науки, предложены соот-
ветствующие модели механизмов их возникновения и эволюции.
Достаточно упомянуть хотя бы концепцию высоконадкритичной,
существенно хаотической, «турбулентной» динамики мантийного
материала, приходящую на смену прежним, еще недавно нова-
торским, а ныне уже традиционным моделям слабонадкритич-
ной, упорядоченной мантийной конвекции. Несомненно, что эта
Тенденция нелинейного взгляда на мир в ближайшие годы будет
крепнуть, проявляясь в исследованиях все новых геологических
объектов и процессов, приводя к неожиданным результатам как
фундаментального, так и прикладного характера.
323
Не является ли сказанное признанием бессилия науки, ее ка-
питуляции перед фактом принципиальной непредсказуемости
нелинейной, сильно неравновесной реальности? Конечно, нет.
Напротив, нелинейно-динамическая концепция — новый, гигант-
ский шаг науки в познании того, как устроен и как развивается
окружающий нас мир. Иное дело, что получаемые наукой ответы
на возникающие у нас вопросы не всегда оказываются именно
такими, какие мы ожидаем или хотим иметь. Так, современная
наука неожиданно получила парадоксальную возможность обо-
снованно предсказывать непредсказуемость эволюции чрезвычай-
но обширного класса систем, о возможности и даже неизбежности
хаотического поведения которых ранее не подозревали. И. Приго-
жин и Г. Николис, полагают, что нужно использовать преимуще-
ство новых перспектив, открытых перед наукой исследованиями
сложных явлений в нелинейных динамических системах.
Так или иначе, но на любые головоломки, задаваемые приро-
дой, ученые рано или поздно находят ответы. Они порой таковы,
что заставляют пересматривать отдельные фундаментальные на-
учные положения и их системы — теории, парадигмы, менять
стратегию и тактику дальнейших исследований, искать нетради-
ционные, «обходные» пути решения фундаментальных и практи-
ческих задач, нерешаемых привычным путем, «лобовой атакой».
Так, невозможность прогнозирования отдельных траекторий эво-
люции хаотических систем перенацелила исследователей на важ-
ное в практическом отношении изучение и прогнозирование раз-
нотипных режимов хаотичности и сценариев перехода к ним. Отказ
от бессмысленного расходования больших средств на «прогнози-
рование» того, что не может прогнозироваться, например, в об-
ласти сейсмологии, побуждает развивать сейсмостойкое строитель-
ство.
9.12. Нелинейная динамика: новый взгляд
на геокатастрофы
Одним из актуальных практических приложений концепции
нелинейности в геологии является коррекция традиционных пред-
ставлений относительно прогнозируемости природных катастроф.
Последние издавна привлекали внимание исследователей — как
крупные, даже глобальные «перевороты» (Ж.Кювье) в развитии
окружающей среды, так и локальные, но разрушительные есте-
ственные или техногенные события. Стремясь научиться предска-
зывать их, ученые не только тщательно их регистрировали, но и
пытались понять причины, механизм их возникновения. С этой
точки зрения важны не столько их разрушительные последствия,
сколько внезапность, неконтролируемость их подготовки и на-
324
ступления, не позволяющие заранее снизить опасность предстоя-
щего бедствия.
Сейчас известно, что природа таких внезапных событий может
быть принципиально разной. Например, причиной может быть
резкое и значительное внешнее воздействие, изменение внешних
условий (давления, температуры и пр.). Но какова причина таких
изменений? Здесь вопрос о возможной природе катастрофиче-
ского события, по существу, не решается, а лишь переносится с
одного уровня организации природной системы на другой, где
его вновь необходимо решать. В более фундаментальной постанов-
ке задача о природе, а значит и о возможности или невозможно-
сти предсказания катастрофических событий, должна решаться
для ситуации не резкого, а плавного изменения внешних условий,
при котором тем не менее состояние природной системы, порож-
дающей катастрофу, меняется все же скачкообразно (нелинейно
преодолевается некоторое критическое значение управляющего
параметра), в силу очевидно каких-то уже внутренних особеннос-
тей строения и эволюции, которые и должны стать предметом
исследования.
Данный подход отвечает положениям математической теории
катастроф, где, по определению В. И.Арнольда, катастрофа —
это скачкообразное изменение состояния системы в виде внезап-
ного ответа на малые и плавные изменения зависящих от вне-
шних условий управляющих параметров.
Такой подход в естественных науках утвердился не сразу. Как
полагал еще Г. В.Лейбниц, «ничто не происходит сразу, приро-
да никогда не делает скачков». Но уже спустя полвека автор кон-
цепции геокатастрофизма Ж. Кювье поставил задачу изучить сле-
ды «многочисленных и внезапных переворотов и катастроф,.,
страшных, великих и грозных событий, не раз потрясавших жизнь
=на Земле». Ближайший предшественник Ж. Кювье, Ж. Бюффон
['отстаивал идею длительной непрерывной последовательности
fenox изменения как поверхности Земли, так и биологических
п>идов под влиянием условий среды. Младший же современник
еЖ. Кювье, Ч.Лайель отвергал идею земных катастроф. Позже,
суже в наше время, акад. А. А. Борисяк выступал в защиту концеп-
ции длительного изменения поверхности Земли, а не внезапных
^Катастроф.
! Итак, вырисовываются различные взгляды на возможный ха-
рактер развития природных процессов: периоды неизменяемого
* существования, прерывавшиеся катастрофами под действием вне-
’запных причин; длительное, непрерывное постепенное измене-
ние с выраженной или невыраженной определенной направлен-
ностью; эволюционное, направленное развитие с постепенным
накоплением количественных изменений и внезапными (путем
революционных скачков) переходами их в новое качество.
325
Современный подход к пониманию природы катастроф учи-
тывает важнейшее свойство нелинейных систем, к которым при-
надлежат и геодинамические системы: неоднозначность решения
при определенных значениях параметров, входящих в соответству-
ющие системы дифференциальных уравнений. Это означает, что
начиная с некоторых значений параметра система может эволю-
ционировать теоретически более чем по некоторому одному пути,
из которых она (в отличие от чисто математической неоднознач-
ности) должна непременно выбрать какой-то один. Этот выбор в
точке бифуркации осуществляется под действием какой-то одной
из множества малых случайных флуктуаций в самой системе или
одного из случайных внешних возмущений. При этом теоретиче-
ски возможно продолжение прежнего, добифуркационного пути,
который, однако, в точке бифуркации оказывается крайне неу-
стойчивым: при малейшем возмущении следует непропорциональ-
ный этому отклик — система соскальзывает на другие, устойчи-
вые ветви своего дальнейшего развития.
Изложенный подход приводит к новому, существенно отлич-
ному от традиционных, представлению относительно природы
катастроф, их роли в эволюции геодинамических систем и их про-
гнозируемости. ,
Прежде всего чрезвычайно расширяется круг явлений, отно-
симых к катастрофам, включая не только традиционно учитывае-
мые крупномасштабные, но и мелкомасштабные неконтролируе-
мые качественные перестройки при плавном изменении внешних
условий. Более того, будучи проявлением бифуркационного ха-
рактера нелинейной эволюции сильно неравновесных систем,
катастрофы не только достаточно часты, но и неизбежны, орга-
нически присущи геологической реальности. В общем случае исто-
рия любого, даже небольшого геологического объекта в течение
относительно короткого времени непременно включает (на том
или ином масштабном уровне) наряду с интервалами непрерыв-
ного, плавного развития также и скачки, сопровождающиеся рез-
кой перестройкой структуры. При этом процесс плавный в одном
масштабе исследования (например, макропластическое течение
породного массива) обнаруживает в другом, «микроскопическом»
масштабе множество скачков (эпизодов разнорангового растрес-
кивания), внутри которых в свою очередь выделяются интервалы
как плавного, так и прерывистого, катастрофического развития.
Пересматриваются и традиционные взгляды на происхожде-
ние и предсказуемость катастроф, идущие еще от утверждений
Ж. Кювье о том, что «ни одна медленная сила не может произве-
сти внезапных действий», и что «мы можем судить о том, что
могло произвести долгое время, лишь мысленно умножая то, что
произвело более короткое». Справедливые для линейных систем
эти утверждения неправомочны для нелинейных, значительно
326
удаленных от состояния равновесия. Время и место катастрофи-
ческого события, соответствующего точке бифуркации (а не рез-
кого внешнего воздействия), выбор того или иного, ответвляю-
щегося в этой точке пути дальнейшей эволюции системы могли
бы быть предсказаны лишь при бесконечной точности задания
начального состояния и текущих значений внешних условий, что,
разумеется, в принципе нереально.
Это, казалось бы, не согласуется с традиционным, интуитив-
но понятным представлением о том, что любое, в том числе и
катастрофическое, событие непременно должно как-то подготав-
ливаться, и что тщательный мониторинг такой подготовки позво-
лил бы предсказать катастрофу. Сейчас полагают, что подготовка
катастрофического события включает создание необходимых для
его реализации условий, т.е. рост значений управляющих пара-
метров до критйческого уровня. Возникновение же условий, до-
статочных для осуществления скачка, сводится к мгновенному дей-
ствию некоторой флуктуации, предвидеть которую невозможно.
Стадию наличия необходимых, но отсутствие достаточных усло-
вий можно определить как предкатастрофическое состояние.
С новых позиций пересматривается и представление о пер-
спективности осреднений при прогнозировании качественных скач-
ков в поведении глубоко иерархизированных и сильно неравно-
весных нелинейных геодинамических систем. Например, установ-
лено, что геологические тела под нагрузкой структурируются са-
моподобно и грубо-дискретно с соотношением размеров разно-
ранговых (вмещающего и вмещаемых) объемов всего 3,5:1. Ни в
какой части построенной таким образом среды невозможно выде-
лить область ни представительную по свойствам, ни сводимую к
точке. В объемах любых размеров за пределами чисто упругих де-
формаций будут проявляться границы раздела, на которых свой-
ства материала и напряженно-деформированное состояние могут
меняться столь резко, что осреднение механических величин по
объему окажется неэффективным: их использование может при-
водить к ошибкам порядка самой величины. Это не может не ме-
нять принципиально простую, предложенную для сплошной сре-
ды, теоретическую модель разрывообразования и условий его про-
гнозирования. Такие величины, как поток сейсмической энергии,
время между двумя последовательными, сильнейшими для дан-
ного региона землетрясениями, могут при достаточно большой
длительности процесса не обнаруживать сходимости к некоторому
среднему по времени значению.
Отсюда и отрицание традиционных представлений о том, что
одна и та же причина при сходных обстоятельствах порождает
одно и то же следствие, а эволюция системы представима в тер-
минах отдельных траекторий. Для сильно неравновесных, хаоти-
ческих систем невозможно определить класс «сходных ситуаций»,
327
в которых «сходные причины» (т.е. сходные начальные условия)
влекут за собой сходные следствия — сходную эволюцию. Статис-
тическое же описание в силу чрезвычайной чувствительности по-
ведения системы к малейшему изменению начальных условий
оказывается несводимым к отдельной, средней траектории. Для
эволюции таких систем характерен некоторый временной гори-
зонт, за которым память о начальном состоянии системы полно-
стью утрачивается, и задание начального условия не позволяет
определить траекторию.
Итак, нелинейная динамика ставит под сомнение рациональ-
ность традиционного понимания катастроф как редких, экзоти-
ческих, противопоставляемых эволюционному развитию, круп-
номасштабных, бедственных для человека событий, внезапных,
но вероятностно прогнозируемых при достаточно тщательном
мониторинге их подготовки. Последняя же обычно понимается как
приближение к некоторым характерным («в среднем») критиче-
ским значениям условий среды и внешних воздействий при опре-
деленном диапазоне начальных состояний.
С позиций современного подхода катастрофы — это явления
бифуркационной природы, органически присущие хаотической
эволюции нелинейных сильно неравновесны* систем. Это частые,
в общем достаточно обычные, разномасштабные скачки состоя-
ний, принципиально непредсказуемые из начальных условий,
задаваемых со сколь угодно высокой, но конечной точностью.
Происходит это при плавных изменениях всего двух-трех завися-
щих от внешних условий и несводимых к средним значениям управ-
ляющих параметров.
ф Гл ава 10
Философские вопросы геологии
10.1. Как устроена геологическая среда «на самом
деле»? О «естественных» природных телах и их
С' «истинном» строении
К числу философских вопросов геологии отнесены в первую
очередь те, где исследуется истинность геологических знаний, т.е.
степень ик адекватности, или соответствия, тому, что имеет мес-
то в объективной реальности. Подробнее эта обширная фундамен-
тальная проблема рассмотрена в подразд. 10.4. Сейчас обратимся к
более частному вопросу, который, будучи существенно философ-
ским, неправомерно и потому малопродуктивно рассматривается
обычно с профессионально-геологических, эмпирических пози-
ций.
Ранее не раз уже отмечалось, что реальные геологические объек-
ты (литосфера в целом, земная кора, ее массивы, блоки) пред-
ставлены в исследовании замещающими их модельными телами —
как сплошными, так и структурированными. Какие из них по осо-
бенностям своего строении и поведения ближе к реальности («бо-
лее истинны»)? Однозначный ответ невозможен, поскольку эф-
фективны те и другие модели при решении разных задач. Массив,
обоснованно рассматриваемый, например, в задаче о прохожде-
нии упругих волн как квазисплошной, в задаче о макроразруше-
нии реагирует на механические воздействия как грубодискретное
тело. А при моделировании того же массива сплошной средой до-
пущения о его разрушении оказывались бы вообще физически
нереализуемыми.
Это может порождать вопросы: какова же геологическая среда
«в действительности»; является ли запечатленная на момент на-
блюдения и картирования структура породного массива его одно-
значно определяемым свойством или это, в зависимости от об-
стоятельств, лишь одно из возможных его состояний? Какие объек-
тивные и субъективные факторы и в какой мере предопределяют
модель его строения? Актуальность вопросов подчеркивается тем,
что понятие структуры постоянно востребуется при решении не
только отвлеченных, теоретических проблем, но и множества чисто
практических, в том числе прогнозных задач.
По Р.АЖукову (Методы.., 1978), современная методология
наук о Земле исходит из того, что сама природа не назначает из
бесконечного числа свойств некоторые особенные, которые бы
выделяли для нас какие-либо однозначно определенные, «есте-
ственные» границы и телз, а также не располагает их в какие бы
329
то ни было «объективно существующие» последовательности по
предпочтительности. Между тем все еще популярен противопо-
ложный подход, подразумевающий объективную составленность
природы из однозначно фиксированных объектов, тем самым не-
правомерно отождествляющий реальные объекты и их модели —
предметы исследования.
Вопрос, конечно, не в том, существуют ли объективно ориги-
налы, природные прообразы моделей (в этом никто не сомневает-
ся), а в том, по каким признакам из бесконечного их множества
следует выделять геологические тела и по каким принципам де-
лить и соединять их в те или иные классификационные системы.
Ведь ясно, что наборы «основных» и «второстепенных» свойств,
присущих, например, образцу некоторой горной породы, будут
представляться весьма различными петрологу, строителю, геоме-
ханику, скульптору, землекопу и т.д. Любые «беспристрастные»
выделения тех или иных признаков, вычленения тех или иных
типов пород с тем или иным их классификационным объедине-
нием или разделением отражают лишь точку зрения данного кон-
кретного специалиста (или их группы), являясь по отношению к
мнениям других специалистов ни более объективными, ни более
предпочтительными. По высказанному еще почти полтора века
назад мнению Н.А. Головкинского, делая первый шаг к изуче-
нию, мы уже вносим субъективный произвол во взаимные отно-
шения предметов, что затем входит во все комбинации, какие мы
сделаем из нашего материала. Здесь явно отрицается тождествен-
ность объектов реальности, о которых мы узнаем благодаря на-
шим органам чувств и аппаратуре, тем моделям, которые мы строим
на основании наших восприятий и истолкований.
В литературе приводится множество разнообразных, формали-
зованных, в разной степени обобщенных (кусковатых, блоковых,
сетчатых, решетчатых) моделей реальной геологической среды.
Но их адекватность природе и практическая пригодность нередко
вызывает у геологов сомнения. Более полезным считают рассмот-
рение не абстрактных схем, а конкретных геологических карт.
Однако их соответствие реальности в ряде существенных мо-
ментов также далеко не бесспорно. Так, на картах любого района
обычно показывают несколько наиболее протяженных разломных
зон. Ограниченные ими блоки делятся менее протяженными раз-
ломами на меньшие объемы; последние структурированы подоб-
ным же образом. Характерны соответствующие реальности неболь-
шие, малоконтрастные соотношения линейных размеров разно-
ранговых объемов — от 2:1 до 5:1. Но, начиная с блоков некото-
рого небольшого размера, их дальнейшее членение на картах пре-
кращают еще до исчерпания ресурса графических возможностей,
исключая изображения множества несомненно имеющихся более
мелких нарушений и блоков, показывая межразломные «пустые»
330
поля как квазисплошные (рис. 10.1). Ту же особенность привносят
и в экспериментально деформируемые физические модели, тем
самым заранее предопределяя особенности хода процесса, его
механизм и прогнозируемость, что должно выявляться как раз в
эксперименте.
Действительно, в разграниченных разломами квазисплошных
объемах разрушение, зарождаясь на множестве случайно рассре-
доточенных микроослаблений, должно затем достаточно быстро
стягиваться к разделяющим такие объемы более разупрочненным
макроослаблениям (при их благоприятной ориентации к напря-
жениям). Подобную контрастно структурированную, контрастно
разупрочненную среду можно разбить на плотно прилегающие
участки, содержащие лишь по одному макроослаблению, так что
поле надежной прогнозируемости мест предстоящих макроразры-
вов окажется кусочно-непрерывным. Именно такие условия про-
гнозирования должны, судя по «основанным на фактическом ма-
териале» картам, выполняться в геологической среде, начиная с
некоторого ранга ее структуры.
Но существенно иными пришлось бы считать условия прогно-
зирования на более крупных рангах, где помимо микро- и макро-
ослаблений имеются и промежуточные ослабления между ними,
по размерам и разупрочненности не очень надежно отличимые от
тех и от других. В такой малоконтрастно разупрочненной структу-
ре участки надежно прогнозируемой локализации предстоящего
макроразрушения должны на любом структурном уровне и в лю-
бом объеме уже не смыкаться, а разобщаться областями ненадеж-
ной прогнозируемости. В целом же на нескольких (многих) рангах
такой структуры поле надежно прогнозируемой локализации мак-
роразрывообразования было бы иерархически и самоподобно пре-
рывистым, фрактальным.
Между тем известно, что в общем
случае такого, как на картах, резкого
перехода от грубодискретной структу-
ры к квазисплошной, а значит, и соот-
ветствующего изменения характера про-
гнозируемости на разных рангах в ре-
альной геологической среде нет. Любой
межразломный участок, представлен-
ный на мелкомасштабной карте как ква-
зисплошной, при крупномасштабном
картировании оказывается структуриро-
ванным также малоконтрастно. Даже при
Исходной квазисплошности породные
Рис. 10.1. Разломы и блоки
на геологической карте
(фрагмент)
массивы должны в условиях достаточно
интенсивного нагружения самоподобно
Разбиваться на разноранговые отдель-
331
ности с последовательным уменьшением размеров в 2 — 5 раз. Пр^
этом никакие структурные ослабления физически не могли gbI
срабатывать на разрыв строго одновременно: по какому-то сече-
нию сквозной макроразрыв пройдет хотя бы не намного, но все
же раньше, чем по другим. Это означает, что к моменту такой
дихотомии какое-то одно из начально теоретически равноблаго-
приятных для этого сечений должно было оказаться более подго-
товленным к раскалыванию, чем прочие.
Далее, в большинстве рассматриваемых моделей обычно под-
разумевается, что в них каждый из объемов дезинтегрируется на
стандартные по размеру отдельности подчиненного ранга толь-
ко нацело. Отсюда вытекают: а) целочисленность размерных со-
отношений разноранговых структурных элементов; б) постоян-
ство числа ослаблений и узлов в исследуемом объеме независи-
мо от числа циклов его разрушения. Действительно, сколько бы
раз и каким бы образом не набрасывать на исходный объем стан-
дартную сетку разноранговых ослаблений, все узлы ее будут вся-
кий раз попадать на одни и те же места, соответствующие тому
или иному рангу, так что структура будет оставаться неизмен-
ной.
Но к настоящему времени достоверно установлена фракталь-
ность структур разрушения твердых тел, т. е. дезинтегрируемость
объема на стандартные (в среднем) отдельности не нацело, а с
некоторым, в среднем относительно постоянным на разных ран-
гах остатком. Из-за этого формирующаяся структура оказывается
«дырчатой». Во-первых, размерные соотношения разноранговых объе-
мов оказываются уже не целочисленными, а дробными. Во-вторых, в
зависимости от меняющегося (на разных циклах разрушения) рас-
положения нестандартных отдельностей между стандартными число
мест теоретически возможного размещения в исходном объеме
ослаблений и узлов увеличивается со временем против начально-
го до некоторого предела. В-третьих, вероятность посещения та-
ких мест (в ходе многоциклового разрушения) реальными ослаб-
лениями и узлами может быть надежно определена лишь при до-
статочном (для эффективного статистического осреднения — не
менее 10:1) размерном соотношении, а также при неизменности
формы, размера и расположения деформируемого объема, т.е. в
закрытой системе.
Между тем как раз эти условия из-за стесненности деформ11'
рования, динамического взаимодействия деформируемых объемов-
непрогнозируемо лавинообразно нарастающей от мелких ранг»
к крупным изменчивости их границ нарушаются тем чаще и боль^
ше, чем более дискретна структура таких объемов. Так, именно
силу действия указанных факторов теоретически возможные м
тоположения эпицентра землетрясения, реализуемого даже тоЛе,
ко в каком-то одном очаговом объеме, на некотором одном сМ
332
стителе, на одном зацепе могут образовывать весьма сложную
фрактальную структуру, распознать которую в общей картине сей-
смичности и использовать для статистического прогнозирования
будущих землетрясений в грубодискретной среде весьма сложно.
Частая и непредсказуемая изменчивость расположения реальных
структурных элементов (против теоретического) в деформируе-
мых разноранговых объемах, невыполнимость эффективных ос-
реднений в грубодискретной среде делают подобную открытую,
нелинейную, сильно неравновесную систему чрезвычайно чув-
ствительной к малейшим изменениям начальных условий, а ее
поведение в целом хаотичным, т.е. в принципе существенно не-
предсказуемым.
Казалось бы, что самоподобие тектонической структурирован-
ности, несплошность объемов литосферы и необходимость учи-
тывать это в любых построениях вполне очевидны. А между тем
такой подход в геологических науках вовсе не единственный. Так,
аналитический аппарат сейсмологии исходит из модели горизон-
тально однородной сплошной среды. Успешность решения задач о
внутреннем строении Земли, координатах и некоторых парамет-
рах очагов землетрясений, надежность методов сейсморазведки
свидетельствуют о том, что и такая модель адекватно отображает
не выдуманную, а реальную особенность поведения материала
литосферы в определенных условиях — при прохождении через
него упругих волн. Возникающие же из-за неучета несплошностей
погрешности незначимы.
Но квазисплошной нередко считают геологическую среду так-
же в структурно-геологических, геодинамических, тектонофизи-
ческих исследованиях, обосновывая это ее визуально наблюдае-
мой непрерывностью, отсутствием в ней значительных пустот.
Между тем в механике, откуда заимствовано понятие «сплошной
среды», указанного признака для заключения о сплошности вов-
се не достаточно. Среда может быть определена как несплошная и
при отсутствии в ней заметных пустот, как, например, при
сжатии некоторого материального объема под косым углом к плос-
кости скола в нем.
В чем же проявляется здесь несплошность? Построив на попе-
речном к сколу сечении график, например, напряжений как функ-
ции координат, получим при пересечении сместителя скачок или
Разрыв функции. Именно невозможность описать механические
процессы в деформируемом теле с помощью непрерывных функ-
ций является в механике необходимым и достаточным признаком
ег° несплошности, прерывности. Естественно, при сжатии нор-
мальном к плоскости того же разрыва тот же материальный объем
°Удет вести себя как сплошной. Но ясно и то, что поскольку на-
пряжения, как и любая механическая величина, являются резуль-
атом осреднений, последние, как и детальность изображения гра-
333
фика функции, всегда могут быть подобраны так, что любой ска-
чок или разрыв функции окажется невыраженным. Правомерность
сведения реальной физически структурированной среды к модель-
ной сплошной определяется характером решаемой задачи и допу-
стимой в этой задаче величиной погрешности.
Таким образом, мы вновь убеждаемся в том. что в любом ис-
следовании мы оперируем не «реальной» средой, а той или иной,
задаваемой нами, ее моделью, которая по определению не может
и не должна быть полностью адекватна реальности. Характер же се
отличий от того, что «есть на самом деле», не случаен, а предопре-
делен целью исследования. Выясняя механизм или прогнозируя
развитие природного процесса, необходимо не пытаться устанс-
вить некую «истинную» геол отческую структуру, а явно и обс-
снованно определять, какой именно и почему принимается мо-
дель той материальной среды, в условиях которой намереваются
решать поставленную задачу.
10.2. Взаимосводимост» моделей геологической
t среды
Как было показано (см. подргзд. 9.5), в любом реальном одно-
родно нагружаемом объеме при любой ориентации осей напряже-
ний всегда должно найтись сечение, структурно ослабленное бо-
лее всех прочих. Но геологическую среду перед разрушением пред-
ставляют и иной, например, сплошной или, напротив, дискрет-
но структурированной — не дихотомически, а полигамически,
слабо- или грубодискретно, где наиболее разупрочнено не еди-
ничное сечение, а более или менее многочисленная их группа. Где
же истина? Могут ли столь различные структуры сосуществовать в
одном и том же материальном объеме, или они должны рассмат-
риваться как взаимоисключающее, так что заданный объем мож-
но моделировать в данном исследовании только <аким-то одним
образом? Для получения ответа целесообразно вновь прибегнуть к
мысленному эксперименту (рис. 0-2).
Пусть имеется среда, о которой известно, что в ней можно
обнаружить структурные ослабления, применяя определенные
методы исследования. Пусть последние характеризуются разреша-
ющей способностью, выделяющей сечения по степени, или по уров-
ням, разупрочненности, и глубиной разрешения, ъе. диапазоном
разупрочненности (ДР), в которой может проявиться данная раз-
решающая способность. Какой гредстанет структурированность
среды, если менять относительные значения указанных парамет-
ров?
Очевидно, что если глубина ргзрешения не совпадает с фак-
тическим ДР в данном объеме, а разрешающая способность нуле-
334
вая, то среда представится нам сплошной (тип 1, рис. 10.2). Если
Глубина разрешения не менее данного ДР, то при минимальной
(НО ненулевой) разрешающей способности увидим в том же объеме
множество равноразупрочненных ослаблений — квазисплошность
среды (тип 6). При более высокой разрешающей способности по-
лучим группы сечений, равноразупрочненных внутри групп, но
различающихся между группами (тип 7).
При максимальной разрешающей способности обнаружим все
в том же объеме мультидихотомическую структурированность —
разделенность последовательно каждого меньшего блока надвое
(тип 8). Если глубина разрешения совпадает с ДР лишь частично,
то при минимальной ненулевой, промежуточной и максималь-
ной разрешающей способности получим уже известные структу-
ры, но с более или менее многочисленными ячейками сплошной
среды в них, разграниченными равноразупрочненными (тип 3),
разноразупрочненными (тип 5) и группирующимися по разу-
прочненности ослаблениями (тип 4). Частный случай — при ми-
нимальном совпадении глубины разрешения и ДР в заданном объе-
ме — дихотомическая структура (тип 2).
Рис. 10.2. Модельная взаимосводимость структур при изменении разре-
шающей способности и глубины разрешения методов исследования.
Стрелками показаны направления возрастания: А — разрешающей способности;
Б — взаикоперекрытия глубины разрешения и диапазона разупрочненности струк-
турных ослаблений в заданном объеме; 1— 8 — типы структур
335
Но на характер модельной структуры влияет и то, что любой
исследуемый объем всегда как-то ограничивают. Если в нем выре-
зать меньший объем, то в последнем, в зависимости от его вели-
чины и расположения, получим тем же методом исследования
иные структуры, которые можно было выявить и в исходном объе-
ме, применяя методы с иным разрешением. При этом ограничи-
вать исследуемое пространство можно не только произвольно, но
и в соответствии с размерами разномасштабных ячеек. Тогда, срав-
нивая структуры внутри последних, можно сделать заключение о
самоподобии или несамоподобии структур, выявляемых данным
методом.
Итак, столь несходные материальные среды — квазисплощ-
ная, дихотомически структурированная, грубодискретная — со-
всем не обязательно должны быть несовместимы в едином объеме.
Они могут обнаруживаться в нем при использовании методов с
соответствующими разрешающей способностью и глубиной раз-
решения. Иными словами, любая (сплошная, структурированная)
среда при подборе соответствующего метода исследования всегда
может быть модельно сведена к любой другой, в том числе и к
необходимой для осуществления скалывания дихотомически струк-
турированной. Это, конечно, не исключает и того, что различные
структуры могли бы быть получены и каким-то одним методом в
физически различных средах. Но теперь ясно, что и в каждой из
них те же структуры могут быть выявлены при подборе соответ-
ствующих методов.
Сказанное вновь подтверждает, что обсуждать вопрос о том,
как структурирована геологическая среда «на самом деле», т.е. без-
относительно, в частности, к использованию того или иного ме-
тода, к величине исследуемого объема — не имеет смысла. И один
из методов, сводящий любую исходную структуру к дихотомиче-
ской, безошибочно, хотя и постфактум, находящий в любом ре-
альном объеме единичное, наиболее разупрочненное сечение, —
это разрушение. Теоретический анализ показал, что макроскалы-
вание осуществляется хотя и действительно в условиях непремен-
но дихотомической структурированности, но не обязательно из-
начальной. Скорее напротив, в большинстве случаев к моменту
реализации макроскалывания любая начальная структура, в том
числе дихотомическая, существенно, и далеко не всегда прогно-
зируемая, самоперестраивается так, что возникает новое наибо-
лее разупрочненное макроослабление.
Таким образом, макроскалывание реализуется всегда в усло-
виях дихотомической структурированности. В любом реальном объе-
ме с любой начальной структурой всегда содержится (в разной
степени явно или скрыто) такая дихотомичность, которая может
быть выявлена вполне отчетливо при использовании метода с до-
статочным разрешением. Но проблему прогнозирования места
336
предстоящего макроскалывания это не решает, так как раскалы-
дание локализуется в соответствии с дихотомичностью, как пра-
вило, не начальной, а иной, самоорганизующейся, притом нели-
нейно и существенно непредсказуемо, в ходе самого разрушения,
как при однородном, так и неоднородном нагружении.
10.3. Структурированность как состояние
геологической среды
Какие же факторы предопределяют в итоге характер модели
строения породного массива? Выясняя это, проанализируем смысл
понятия структуры. Оно обычно означает наличие некоторого объек-
та и составляющих его элементов. Однако в реальности любой
материальный объект не только непременно состоит из взаимо-
связанных элементов, но и сам всегда один из элементов некото-
рого вмещающего их объекта, что размывает границу между эти-
ми базовыми, исходными для описания структуры понятиями.
Ясно, что для безусловного и однозначного противопоставления
«объектов» и «элементов» нет оснований: реально существует не-
кая всеобщая многоранговая их взаимосвязь, иерархия.
Тем не менее для практических нужд постоянно требуется в
этой иерархии все же вычленять то, что можно считать «отдель-
ными объектами», и что — «взаимосвязанными элементами» внут-
ри них. Это значит, что при описании конкретной структуры счи-
тают необходимым и допустимым некоторые существующие свя-
зи выделять и учитывать, другие же игнорировать, пренебрегать
ими, полагая, что это не скажется отрицательно на корректности
получаемого результата.
Очевидно, что при этом объективно-всеобщая взаимосвязь не-
избежно предстает в некотором субъективно-конкретном виде: ото-
бражается «предвзято», так или иначе преломляясь в подходе того
или иного исследователя.
Только исследователь (не сама природа) решает (в зависимо-
сти от стоящей перед ним задачи), в каком именно отношении
(пространственном, временном, причинно-следственном и т.д.)
Целесообразно рассматривать, сопоставлять объекты и, следова-
тельно, устанавливать между ними связи, а также начиная с ка-
кого уровня силы этих связей следует их учитывать, пренебрегая
более слабыми.
Поскольку нет другого способа выявить объективно существу-
ющие взаимосвязи иначе, как только бросить на них «всегда пред-
взятый» взгляд исследователя, применить тот или иной субъек-
тивно избранный метод изучения, нет и возможности предста-
вить их иначе, как в некоторой не абсолютно и объективно адек-
ватной, но целенаправленно избирательной модели. Отбирая из
«моря возможностей» то, что и как следует наблюдать, а из всего
наблюденного — наиболее достоверные и представительные ре-
зультаты, исследователи сами создают (не находят готовыми в
природе) разные, но всегда лишь схематичные, в чем-то иска-
женные картины реальности, адекватные ей лишь в большем или
меньшем приближении. В зависимости от подхода исследователя
любые реальные тела, с каких-то точек зрения сходные или раз-
личные, могут быть в конкретной задаче обоснованно представ-
лены для одного и того же момента (интервала) времени — либо
как обособленные, невзаимосвязанные, невзаимодействующие
объекты, либо, напротив, как взаимосвязанные и взаимодейству-
ющие элементы некоторого, вмещающего их объекта.
Так, из «непосредственно наблюдаемой» пространственной
разобщенности тел еще не следует их невзаимосвязанность. Струк-
турность подразумевает взаимосвязь, которая может реализовать-
ся и без непосредственного контакта. В зависимости от того, в
каком отношении, каким методом, с каким разрешением пыта-
ются установить взаимосвязь, можно допустить как ее наличие,
так и отсутствие. При отсутствии же взаимосвязи (взаимосоотно-
шения, взаимодействия, взаимосопоставления) нет общности
элементов, значит, нет и структуры. а
Но если структура — это совокупность связей, то она может
быть как суммативной, так и системной, не сводящейся к про-
стой сумме межэлементных связей. Одна и та же совокупность эле-
ментов может по какому-то одному, объективно существующему,
но выделенному исследователем свойству или набору свойств (на-
пример, по размеру, массе) представлять суммативный, по дру-
гому же (упругость, прочность) — системный объект.
Однако обычно, констатируя наличие структуры, интуитивно
подразумевают присутствие лишь чем-то «объективно» различаю-
щихся, более или менее отчетливо разграниченных частей некото-
рого целого. Менее осознается обязательность их определенного
сходства, а также их непременная взаимосопоставимость, что в
свою очередь предполагает неизбежное, «субъективизирующее»
модель, взаимодействие с наблюдателем. Часто упускается из вида
целесообразность выделения лишь тех элементов, индивидуаль-
ные особенности и границы которых устойчивы, т.е. сохраняются
при различных преобразованиях. В моделях нередко утрачивается
самоподобие структуры реальных объектов, уменьшается глубина
ее иерарархичности, происходит неоправданная для данных задач
и условий ее генерализация; геометрия структуры сводится к не-
фрактальной, а разновидности структуры — к крайним типам
(например, к грубодискретному на более крупном ранге, квази-
сплошному — на более мелком); разновозрастные и разные по
происхождению элементы показываются без разделения. Послед-
нее характерно для изучения некоторой запечатленной, образо-
338
вавшейся до момента наблюдения, например, геологической
структуры в отличие от живой, активной, демонстрирующей в
определенных данных условиях действующие (актуальные) взаимо-
связи.
Между тем среда, сформировавшаяся, например, в условиях
интенсивного нагружения как грубодискретная, может под дей-
ствием малых нагрузок вести себя как аструктурная, т.е. визуаль-
но грубодискретный объект актуально существует как сплошной:
запечатленная структура актуально-механически не работает.
С другой стороны, визуально квазисплошной объект под большой
нагрузкой может вести себя как грубодискретный', запечатленная
квазисплошная структура актуально дифференцируется и меха-
нически срабатывает как грубодискретная. Структура одного и того
же тела может представляться нам («быть для нас» в данный мо-
мент в данных условиях) весьма разной.
Что же следует называть структурой? Учитывая, что любой ре-
альный объект, любая система состоят из элементов, будучи, в
свою очередь, элементами более крупных объектов и систем, при-
мем, что структура — это иерархия взаимосвязей множества раз-
норанговых объектов (элементов), или, как считают математики,
задание дополнительных условий на множестве элементов безот-
носительно к природе последних.
Итак, наличие структуры подразумевает некоторое множество
элементов, которое должно быть задано перечислением или ука-
занием их характеристического свойства.
В чем же состоят задание множества элементов и выявление
его структуры? Вначале необходимо, исходя из поставленных за-
дач, определить подлежащие изучению части объектной и пред-
метной областей: очертить в геометрическом пространстве и во
времени границы интересующего нас реального объекта и задать
модельное пространство признаков (например, физическое, гео-
логическое, тектоническое), в котором может находиться, быть
выявлен и задан (а может и не находиться) предмет исследова-
ния, т.е. искомое множество элементов. Далее следует избрать ха-
рактеристики, выражающие данные признаки, установить изме-
ряющую их величину (среднюю, максимальную и т.п.), задать ее
значения, принимаемые за нуль характеристической функции,
выбрать детальность изучения (шаг измерения) и подходящий
(например, физический, механический, геологический, тектони-
ческий) метод исследования. Затем очерченная объектная область
сканируется избранным методом с назначенной детальностью;
результаты отображаются в модельном (предметном) простран-
стве признаков. После этого в поле ненулевых значений характе-
ристической функции можно исследовать какие-то еще и другие,
интересующие нас функции. Что это дает для выяснения структу-
ры объекта?
339
Прежде всего в его границах устанавливается по заданным при-
знакам непрерывность или прерывность («дырчатость», фракталь-
ность) исследуемого множества, т.е. области существования ис-
следуемой функции. В пределах непрерывных участков выделяют-
ся непрерывные и прерывные (сплошные и несплошные) участ-
ки области ее изменения. Они разграничиваются разрывами (скач-
ками) ее значений, а также критическими точками (экстремумы,
перегибы, изломы, фуркации, самоприкосновения), не исчезаю-
щими и не меняющими местоположения при преобразованиях —
параллельных переносах координатных осей, изменениях углов
между ними и масштабов на них. В подобном приближении эле-
менты структуры — сплошные участки монотонных возрастаний
и убываний функции. Дальнейшее деление можно проводить, на-
пример, по амплитудам или интенсивности возрастания и убыва-
ния значений.
Из сказанного очевидно, что модель структуры есть отраже-
ние не только тех или иных реальных особенностей строения ма-
териального объекта, но и характера целенаправленной работы
исследователя с этим объектом.
При механическом нагружении (с некоторой заданной интен-
сивностью) тела с визуально явной исходной геологической струк-
турой ее ослабленные зоны останутся (при данном разрешении
выбранного метода) частью незаметны, частью обнаружатся по
взаимосмещениям структурных элементов (актуально-механиче-
ская структура). При снятии нагрузки одни нарушения обратимо
ликвидируются, т.е. актуально-механическая структура исчезнет;
другие же необратимо фиксируются в материале как элементы
«палеомеханической», — в данном случае, нововозникшей геоло-
гической структуры.
При изменении способа приложения нагрузки часть запечат-
ленных в материале нарушений останется пассивной, т. е. актуаль-
но-механическая связь (структура) нового цикла не проявится.
Другая же часть прежних нарушений активизируется — полно-
стью или частично унаследованно. Они вместе с новообразован-
ными нарушениями, ни пространственно, ни генетически не свя-
занными с прежними, составят актуально-механическую струк-
туру нового цикла. При очередной переориентации нагружения
остающаяся пассивной запечатленная, геологическая структура
пополнится новыми, более поздними элементами, соседствую-
щими пространственно, в едином массиве с более древними, но
генетически с ними никак не связанными.
Так, при каждом очередном цикле нагружения из соответству-
ющих актуально-механических структур всякий раз входят в гео-
логическую структуру все новые элементы, чисто суммативно
накапливаясь и запечатлеваясь в общем для них материальном
объеме. Часть же элементов пассивной, геологической структуры
340
при наступлении подходящих механических условий вновь ожи-
вает, активизируется, входя в состав новой актуально-механиче-
ской структуры.
Подобная относительность пассивного и активного (в зависи-
мости от характера внешнего воздействия) состояния структур-
ных элементов одного и того же объекта делает целесообразным
отображение одновременно и совместно, но дифференцированно,
элементов как активной, актуально-механической, так и пас-
сивной для текущих условий, геологической структуры. Сово-
купность таких связей можно назвать геомеханической структу-
рой.
Сравним особенности трех выделенных типов структур. Геоло-
гическую структуру изучают, в частности, для того, чтобы, осно-
вываясь на известных в механике закономерных соотношениях
напряжений, деформаций, разрушений, воссоздать механическую
обстановку, существовавшую в момент формирования этой струк-
туры, либо прогнозировать поведение данной структуры в той или
иной будущей механической обстановке.
Для решения этих задач требуется рассмотрение запечатленной
в породном массиве структуры как актуально-механической, т.е.
активной в некоторых конкретных механических условиях. Но
структура, выявленная геологическими методами, отличается со-
нахождением элементов, связанных с разновременными, разно-
ранговыми и разнотипными обстановками. Она неосознанно вос-
принимается — в силу самого факта показа на карте, разрезе —
неоправданно абсолютизированно: как способная (в целом) ме-
ханически проявляться не только в прошлом, но и в настоящем,
и даже, возможно, в будущем. Перейти к корректной актуально-
механической интерпретации наблюдаемой картины удобнее не
непосредственно, а через геомеханическую модель с подразделе-
нием геоструктурных элементов на отмершие, т.е. пассивные, и
живые — активные актуально и активные потенциально (при бу-
дущих подходящих изменениях ориентации и интенсивности на-
пряжений).
Возможные соотношения между геологической, геомеханиче-
ской и актуально-механической структурами в некотором одном
массиве могут варьировать в зависимости от интенсивности, дли-
тельности и способа приложения нагрузки. Геомеханическая, как
и актуально-механическая, интерпретации одной и той же геоло-
гической структуры могут быть различны по степени приближе-
ния к реальности (с показом большего или меньшего диапазона
рангов, с кинематическими характеристиками или без них) и по
набору показываемых дислокаций. Даже единичный геологический
сдвиг может в зависимости, например, от ориентации приложен-
ных усилий относительно сместителя, интерпретироваться геоме-
Ханически, как и актуально-механически, очень по-разному.
341
Подчеркнем еще раз: модели геологической структуры — кар-
ты, разрезы — не могут по определению исключать из показа от-
мершие, генетически чуждые текущим условиям нарушения, по-
скольку последние выявляются методами геологии, причем эти
методы, строго говоря, не предназначены для разбраковки струк-
турных элементов по принадлежности к разнотипным механичес-
ким обстановкам; к тому же геологический возраст нарушений
может быть неразличимо близок. С другой стороны, модель собст-
венно механической структуры обязана игнорировать (как не
просто невыявляемые тем или иным методом механики, но как
не реализуемые и, следовательно, актуально-механически не-
существующие) любые связи, не действующие в данных усло-
виях.
Покажем (вновь посредством мысленного эксперимента) от-
носительность геомеханического представления некоторой геоло-
гической структуры в зависимости от разрешающей способности
метода исследования и от длительности процесса нагружения. При
некотором достаточно высоком разрешении метода на стадии I
нагружения в рассматриваемом материальном объеме можно об-
наружить множество рассредоточенных, невзаимодействующих
«микроструктурных» элементов (рис. J0.3). Наряду с ними может в
какой-то момент появиться пара взаимодействующих, образовав-
ших первый макроскопический элемент более крупного ранга. На
стадии II число таких макроэлементов растет, затем появляется
первая взаимодействующая их пара, образующая макроструктур-
ный элемент еще более крупного уровня. На стадии III число по-
следних возрастает, причем какие-то из них вступают во взаимо-
действие, образуя элементы еще более крупного ранга. Наконец,
на стадии IV данный объем превращается в полиранговую систе-
му, состоящую из элементов, последовательно объединенных в
иерархию от «микроструктурных» до наиболее крупных.
По мере вовлечения в формирование структуры относительно
крупного ранга все большего числа начально невзаимодейство-
вавших элементов меньших рангов, наблюдается и противополож-
ный процесс: распространяющееся затухание взаимодействия меж-
ду относительно мелкими элементами структуры внутри более
крупных, вмещающих. Пример: отмирание мелких трещин в бли-
жайших окрестностях растущих крупных разрывов близ средних
(по простиранию) их частей, тогда как вблизи концевых частей
продолжается рост числа и размеров мелких нарушений. В итоге
остается сомасштабный нагружаемому макрообъему единый струк-
турный элемент наибольшего ранга с отмершими, но запечатлен-
ными в геологической структуре, более мелкими элементами. Та-
ков, например, магистральный разрыв, сквозной в данном объе-
ме, с отмиранием внутри последнего всех более мелких разрывов
(рис. 10.3, IV).
342
I В подобном же цикле структурирования, но исследуемом мето-
;! дом с меньшим разрешением, не будут фиксироваться «микро-
структурные» элементы. При дальнейшем снижении разрешаю-
щей способности в моделях должны будут последовательно исче-
* зать все более крупные элементы. В пределе при некотором весьма
низком разрешении модель будет содержать единственный эле-
мент наибольшего ранга. Все эти геомеханические модели отразят
разные состояния одной и той же исходной, выявляемой геологи-
ческими методами структуры.
А как на модель структуры повлияют изменения интенсивности
и ориентации нагружения при неизменности метода исследования!
При снижении интенсивности нагружения местоположения кри-
тических точек на графике исследуемой функции не изменятся,
однако контрастность структуры и средний уровень значений ха-
Рис. 10.3. Относительность модельного геомеханического представления
актуально- и палеомеханической (геологической) структур (принципиаль-
ная схема).
Сплошные линии — элементы структуры актуально-механической; пунктирные
линии — палеомеханической (геологической); пунктирная сетка — исходные
структурно-ослабленные зоны. I—IV — стадии процесса структурообразования
I
343
растеризующей ее величины будут снижаться вплоть до состоя-
ния, которое при близнулевых значениях характеристического
признака будет восприниматься при данном разрешении метода
как аструктурность. При переориентации нагружения и измене-
нии реакции неоднородностей среды критические точки в общем
случае должны будут изменить местоположение; средний же уро-
вень значений исследуемого признака может и не меняться. При
некоторой взаимоориентации нагружения и неоднородностей
может возникнуть состояние аструктурности при ненулевых зна-
чениях признака в среднем по объему.
Таким образом, структурность — фундаментальное, всегда на-
личествующее свойство любых материальных объектов. Но прояв-
ляется оно и оказывается представимым в виде модели структуры
некоторого определенного, конкретного типа для данного матери-
ального объекта не иначе, как по поведению последнего в про-
цессе взаимодействия: а) с другими объектами, б) между эле-
ментами внутри объекта, в) в ходе сравнения, сопоставления их
наблюдателем. Само решение задачи о структуре объекта требует-
ся для реконструкции или прогноза поведения объекта в процес-
се каких-то иных (чем текущие), прошлых или будущих взаимо-
действий.'Задача о структуре объекта, поставленная безотноси-
тельно не только к его взаимодействиям, но и к возможностям их
фиксации и оценки субъектом в тех или иных условиях, не имеет
решения.
Между тем структуру нередко интерпретируют как однозначно
фиксируемое свойство объекта, предопределенное только его соб-
ственными особенностями. Но однозначно структурированный
объект — это просто объект, представленный в некотором опре-
деленном аспекте; фиксируемая при том или ином исследовании
его структура — одна из многих возможных. В общем же случае
структура горного массива характеризует его геомеханическое со-
стояние. Одни и те же материалы при разных условиях нагруже-
ния могут хрупко разрушаться или пластически деформировать-
ся, соответственно по-разному структурируясь. По В. Б. Губину,
структуры порождаются не только материалом, но и целью, спо-
собом, средствами нашей работы с ним. Познаем мы что-то толь-
ко по результатам деятельности, и обнаруживаемые структуры
должны нести отпечаток этого. Разная деятельность с одним и тем
же материалом порождает разные структуры.
Варианты моделей структуры в различных условиях ее выявле-
ния (при неизменности характера связей) могут отражать роль
масштабного фактора (меняются размер области и интервал вре-
мени изучения, диапазон значений характеристических призна-
ков и т.д.), детальности изучения (меняется шаг измерения), це-
ленаправленности изучения (меняется набор характеристических
признаков и/или оценивающих их величин), полноты изучения
344
(меняется число характеристических признаков). Соответствующие
модели структуры одного и того же тела обратимы и взаимосводи-
мы, при возврате к прежнему характеру взаимодействия наблюда-
теля с объектом получим прежнюю модель его структуры.
Рассмотрим поведение модели структуры вследствие измене-
ния совокупности связей под влиянием меняющегося характера
внешнего воздействия (при прежних условиях выявления). При
других силах внешнего условно-мгновенного воздействия (не выше
некоторого предела) мы получим новую модель вследствие изме-
нений самой структуры, параметры которой при этом механиче-
ски обратимы: при обратном изменении силы воздействия восста-
новится прежняя структура. Поскольку аналогичные изменения
модели могут быть получены и благодаря соответствующему уве-
личению или уменьшению разрешения метода (при тех же пара-
метрах внешнего воздействия), их можно считать модельно взаи-
мосводимыми и обратимыми.
При другой ориентации внешнего условно-мгновенного воздей-
ствия модель структуры будет уже другая вследствие изменения
самой структуры. Последние при этом также механически обрати-
мы: при возврате к прежней ориентации воздействия восстано-
вится прежняя совокупность связей. Но подобных вариаций моде-
ли нельзя добиться, меняя разрешение метода исследования; сле-
довательно, они модельно невзаимосводимы и необратимы.
Наконец, изменения структуры и модели при длительном воз-
действии (при тех же параметрах силы и ориентации) оказывают-
ся механически и модельно необратимы и невзаимосводимы. На-
капливающиеся изменения структуры, вначале чисто количествен-
ные, лишь усложняющие строение объекта, могут стать качествен-
ными, означая возникновение нового типа структуры, а значит и
новой системы в той же пространственной области, т. е. в том же
объекте.
Определим теперь некоторые основные понятия, используе-
мые при обсуждении особенностей внутреннего строения мате-
риальных, в том числе геологических, объектов. Свойство — зна-
чение макроскопического признака, параметра, констатируемое
безотносительно к времени наблюдения. Состояние — свойство
или совокупность свойств, привязанные к определенному момен-
ту или интервалу времени, что подразумевает их ретроспектив-
ную и/или потенциальную изменчивость. Структурируемость —
способность объекта перестраивать структуру; фундаментальное
свойство материи. Структурированность — измененность струк-
туры по сравнению с прежней при неизменности характера взаи-
модействия с наблюдателем; состояние объекта.
Таким образом, выяснять, однородна или структурирована, и
Как именно, геологическая среда «на самом деле», безотносительно
к интенсивности, длительности, стадийности нагружения, дефор-
345
мирования, разрушения, к методам и детальности изучения,
характеру решаемой задачи — не имеет смысла.
В зависимости от тех или иных обстоятельств один и тот же
объем одной и той же реальной среды (физически всегда, конеч-
но, несплошной) может с позиции механики обнаруживать в своем
поведении свойства как сплошного, так и несплошного, структу-
рированного как слабо, так и грубодискретно. Одна и та же систе-
ма в разных условиях может выглядеть и простой, и сложной.
Констатация структурированности подразумевает не только
реальность внутренних связей объекта, но и неизбежно активную
роль (в их восприятии, отборе, фиксации, оценке) субъекта, —
исследователя, который, исходя из определенной задачи, руко-
водствуясь определенными принципами и правилами, применяя
избранные им методы с тем или иным определенным разрешени-
ем, сравнивает структурные элементы в том или ином отноше-
нии, выдвигает гипотезы о существовании между ними сходства
;и различий, проверяет справедливость этих гипотез.
Корректное задание структуры требует указать, в каких усло-
виях, в каком отношении, каким методом, с каким разрешением
установлено наличие связей. Без этого любые утверждения о струк-
турности объекта не могут иметь, строго говоря, никакого прак-
тического значения.
' Так, невозможно без дополнительных пояснений восприни-
мать с доверием, особенно при решении геодинамических задач,
довольно обычные для геологов утверждения, например, о той
или иной определенной структуре породного массива, действую-
щие условия нагружения которого в момент наблюдения неизве-
стны или даже вовсе не принимаются в рассмотрение. В зависимо-
сти же от изменения масштаба задачи могут как вскрыться неяв-
ные до этого связи между «отдельными» объектами, так и, на-
против, выпасть из рассмотрения очевидные в прежнем масштабе
межэлементные связи внутри некоторых из них, тем самым в корне
меняя представление о структуре.
Все, кто претендуют на отображение в исследовании того, что
«есть на самом деле», должны понимать: единственное, что мож-
но вполне достоверно сказать о реальности, это то, что она суще-
ствует объективно, независимо от нашего сознания. Все осталь-
ное — это не безусловные атрибуты реальности, а отражение ее,
соответствующее нашим ощущениям, восприятиям, представле-
ниям в тех или иных моделях в соответствии с нашими целями,
задачами, их пониманием и имеющимися возможностями позна-
ния.
Структура вообще как некая совокупность связей между эле-
ментами, будучи неотъемлемым атрибутом материи, всегда заве-
домо присутствует, и в принципе может быть обнаружена в любом
реальным объекте. Но структура как упорядоченность того или иного
346
определенного типа фиксируема в том же объекте лишь постольку,
поскольку она может быть в нем выявлена тем или иным опреде-
ленным методом с соответствующим разрешением, а также по-
скольку объект находится в условиях, в состоянии, позволяющих
данным методом обнаруживать связи между элементами. Для ре-
шения конкретной практической задачи неважно, структурна ли
данная материальная среда «вообще» (она, разумеется, физиче-
ски структурирована), важно другое: если в данных условиях струк-
турность при использовании некоторого выбранного метода ис-
следования не установлена (хотя и могла бы быть выявлена каки-
ми-то другими методами), — это практически то же, как если бы
среда была аструктурна «вообще».
Следовательно, структурность материальных объектов абсо-
лютна. Их аструктурность, а также структурность (структуриро-
ванность) того или иного типа, как уже было показано, всегда
относительны, определяясь не только особенностями конкретной
материальной реальности, но также условиями и временем ее
изучения.
10.4. О критериях истинности, полезности
и предпочтительности естественно-научных
концепций
Из всего что было сказано ранее, ясно: наука, неуклонно стре-
мясь к познанию истины, никогда не постигает ее до конца. Нет
таких очевидных фактов, которые однозначно говорили бы сами
за себя, не нуждаясь в интерпретации. Нет таких объективных
интерпретаций, которые не зависели бы от тех или иных теорий.
И нет таких бесспорных, общепризнанных теоретических концеп-
ций, которые не вызывали бы сомнений и которые наука не пы-
талась бы опровергнуть или строго доказать.
Небезоговорочно и то, что в споре, как привыкли полагать,
рождается истина. Что является предметом дискуссии? С каких
позиций он обсуждается? Приближает ли нас та или иная дискус-
сия к истине? Не иллюзия ли такое приближение, и как распоз-
нать это? Геологам подобные вопросы могут казаться далекими от
существа их спорных проблем. Но в зависимости от тех или иных
ответов и дискуссии их результаты могут сыграть в истории науки
как конструктивную, так и деструктивную роль.
Возникают и еще более фундаментальные вопросы, не раз об-
суждавшиеся методологами: должно ли быть целью дискуссии и
самого научного исследования именно постижение истины? Не
является ли реально достигаемой целью нечто другое?
В этой связи интересны разгорающиеся время от времени в
науке концептуальные «дискуссии века». Одна из них — спор гео-
347
логов: фиксистов и мобилистов. Хотя идеи последних сегодня
широко признаны, они еще подвергаются атакам, иногда с тео-
ретико-методических, но чаще с более значимых, по мнению
многих, эмпирико-фактуальных позиций — как фиксистских, так
и иных.
Однако давно уже стало очевидным, что даже методически
корректная фактуальная аргументация, как в этой, так и в лю-
бой другой дискуссии, не способна, в силу неисчерпаемости на-
блюдательного материала и многообразия возможных его тракто-
вок, привести к какому-либо однозначному, равно убедительно-
му для всех решению обсуждаемых вопросов. На любой пример
всегда приводят контрпример, в любой закономерности всегда
обнаруживают множество исключений, и любому из них раньше
или позже находят подходящее объяснение. Корни подобного про-
тивостояния видятся вовсе не в недостатках методической или
эмпирической базы. Предметом анализа должны стать методоло-
гические аспекты подхода к проблеме. Необходимо показать, что
дискуссия изначально пошла по принципиально неверному, бес-
перспективному пути. Причина непримиримости взглядов — со-
вершенно ошибочное понимание самого предмета спора.
В чем же суть упомянутой дискуссии? Судя по непременным
апелляциям к многочисленным «беспристрастным» фактам и «не
вызывающим сомнений» эмпирическим обобщениям, обсужда-
ется вопрос о том, из чего складывается и как эволюционирует
процесс геотектогенеза на самом деле. При этом подразумевается,
что реальности соответствует какая-то одна концепция, тогда как
другие не отвечают ей вовсе или в основном. Речь, следовательно,
идет о поисках некой «единственно возможной, объективной»
истины, несомненным доказательством постижения которой дол-
жно быть соответствие правильной концепции наблюдаемым «до-
стоверным», «очевидным», «объективным» фактам.
Что стоит за этим настойчивым стремлением и прежде и те-
перь квалифицировать одну из альтернативных концепцйй как
истинную, а остальные — как неистинные? Логика здесь, по-
видимому, следующая. Истинная концепция именно в силу свое-
го соответствия действительности позволит эффективно решать
научные и практические задачи, тогда как неистинная — не по-
зволит. А если это так, то неистинные концепции нам не нужны,
их не нужно ни развивать, ни преподавать, ни публиковать, ни
финансировать. Концепция же, полагаемая верной, всеми этими
возможностями должна пользоваться в полной мере. Именно же-
сткая нацеленность на признание той или иной концепции объек-
тивно истинной или ложной делает дискуссию особенно острой.
Сложилась едва ли не всеобщая убежденность в том, что прежде
всего необходимо оценить фактуальную обоснованность концеп-
ции, чтобы решить, истинна ли она, а уже из этого само собой
348
должно будет следовать заключение относительно ее полезности,
возможности (или невозможности) решать нужные нам задачи.
Но достаточно ли для доказательства истинности той или иной
концепции только ее соответствия наблюдаемой реальности? В чем
это соответствие должно объективно проявляться, что можно, а
что нельзя признать объективным фактом? Могут ли в принципе
наблюдаемые факты быть вполне объективными, надежно дока-
зывая или опровергая истинность концепции? Без четких и обо-
снованных ответов на эти вопросы даже самое подробное рас-
смотрение любой геологической «фактуры» не решит проблему
дискуссии, и потому будет бесполезным.
На пути к ответам констатируем прежде всего основополага-
ющий, принципиально важный момент: в любой дискуссии по-
иски истины, уяснение «действительного положения дел» ве-
дутся в ходе рассмотрения и обсуждения все-таки не самой объек-
тивной реальности непосредственно, не самих природных про-
цессов, режимов и структур как таковых — во всем бесконечном
многообразии их свойств, связей, отношений, что в принципе
невозможно. Рассматриваются, сравниваются, принимаются или
оспариваются их модели, т.е. нечто, созданное не природой и
существующее не в природе, а придуманное человеком и суще-
ствующее «на бумаге». Понятие объективности не означает в на-
уке ничего более конкретного, чем просто принадлежность к не-
зависимой от нашего сознания реальности; и в этой объектив-
ной реальности нет ничего такого, что сама природа обозначила
бы для нас как геосинклиналь, спрединг, субдукцию, литосфер-
ную плиту.
Эти и множество других ярлыков присвоили реальным объек-
там исследователи, имея в виду некоторые, интересующие их свой-
ства таких объектов, тем самым заменив последние модельными
схемами, сделав их предметами исследования. Подобные модели
сообщают нам о реальности далеко не все, а только то, что заме-
чено, оценено, выбрано и вложено в них их создателем, т.е. опять-
таки человеком, а вовсе не самой природой.
Естественно, что такие отражения реальности всегда были и
есть (не могут не быть) весьма избирательны, целенаправленны,
неполны, схематичны, зависимы от характера и масштаба зада-
чи, от позиции автора, от выбранных и использованных им мето-
дов исследования, т. е. по необходимости существенно субъектив-
ны, концептуально предвзяты. В зависимости от названных и мно-
гих других факторов любой реальный объект можно представить
бесчисленным множеством разнообразных моделей. Как заметил
один из создателей квантовой механики В. Гейзенберг (1901 —
1976), естествознание описывает природу, которая, хотя и суще-
ствует независимо от нас, но подвергается нашим способам по-
становки вопросов и нашим методам исследования.
'а
349
Вместе с тем все эти модели отнюдь не вполне произвольны
отражая хотя и очень немногие, но зато особенно тщательно изу.
ченные свойства реальности. Следовательно, как и вытекает из
определения модели, каждая из них, не будучи изоморфна дей-
ствительности, вовсе не оторвана от нее полностью.
Сказанное приводит к выводам, которые могут показаться нео-
жиданными. Если любая модель, по определению, в чем-то не-
пременно отвечает природе, а в чем-то (очень многом!), также по
определению, отлична от нее, и если любая концепция — модель
действительности, то различные, даже взаимоисключающие кон-
цепции по их отношению к реальности в определенном смысле рав-
нозначны: ни одна из них в принципе не может быть ни полностью
отвечающей реальности, ни полностью оторванной от нее. Любая
концепция непременно в чем-то отвечает действительности, а в
чем-то не согласуется с ней.
Отсюда неизбежно следует, что любое несоответствие некото-
рой концепции тем или иным фактам должно восприниматься не
как порочащий ее дефект, а лишь как вполне естественное и ожи-
даемое обстоятельство. Утверждения же о якобы полном соответ-
ствии некоей другой модели всем фактам заведомо неправомер-
ны. Концепции в своем отношении к реальности различаются не
истинностью и неистинностью, а только степенью своего соот-
ветствия или несоответствия действительности. Так, по Р. Фейн-
ману, каждый шаг в изучении природы — это всегда только при-
ближение к истине, вернее к тому, что мы считаем истиной.
Но чем должна измеряться степень такого соответствия? Коли-
чеством фактов, согласующихся или несогласующихся с той или
иной концепцией (кто и как будет их подсчитывать)? Качеством
таких фактов (кто и как будет это оценивать)? Возможны и целе-
сообразны ли подобные оценки вообще? Не являются ли они не-
избежно искусственными, заведомо субъективными, а потому и
неубедительными? Если на основе одних и тех же фактов возни-
кают конкурирующие теории, то встает вопрос о критериях вы-
бора между ними. Чем в этом случае должна определяться предпоч-
тительность той или иной концепции? Ключевой момент здесь —
роль эмпирико-фактуальных доказательств истинности кон-
цепции.
Любые, поставляющие факты, исследовательские процедуры —
измерения, наблюдения, эксперименты — эффективны, лишь если
они выполняются в соответствии с определенными методически-
ми требованиями. Последние же строятся непременно на основе
тех или иных теорий. Поэтому, как уже отмечалось ранее, любые
опытные факты всегда воспринимаются не абсолютно объектив-
но, а соответственно тому, что предписывают принятые теории.
Нет и не может быть фактов без тех или иных истолкований; нет,
и не может быть истолкований, всегда и во всем адекватных
350
объективной действительности. Но нередко, как, например, в
дискуссии фиксистов и мобилистов, звучат и противоположные
мнения.
Как эмпирические обобщения, якобы независимые от теорий,
предлагаются утверждения о несоответствии мобилистских рекон-
струкций данным о составе офиолитовых формаций и вулкано-
генно-осадочных образований в современных океанах. Поддержи-
вается положение о невозможности конвекции в физически нео-
днородной мантии, поскольку это «подтверждено опытными дан-
ными», тогда как ни спрединг, ни субдукция не подтверждаются
«объективным суммированием геофизической, геологической и
геохимической информации». Полагают, что предвзятость геоло-
гических описаний и интерпретаций в духе тектоники плит под-
рывает представление о геологическом разрезе как о фактическом
материале.
Подобные апелляции к «объективным», якобы независимым
от теорий, концептуально непредвзятым фактам и их обобщени-
ям методологически неправомерны. «Наблюдаемые данные стано-
вятся фактами науки, если они включаются в теорию...» (В. С. Чер-
няк, 1986. С. 150), а условием истинности «является верное истол-
кование наблюдаемых явлений в рамках определенной теорети-
ческой концепции... Факты всегда связаны с определенным тео-
ретическим толкованием» (Там же. С. 156).
Учение о геосинклиналях, как якобы независимое от теорий
эмпирическое обобщение, противопоставляют тектонике лито-
сферных плит, основанной будто бы лишь на гипотезах. При этом
утверждают, что оспаривать эмпирические обобщения, опираясь
на гипотезы, бесперспективно. Но в методологии науки давно
признано, что всякое обобщение есть гипотеза (А. Пуанкаре, 1990)
и что «существуют области знаний, которые принципиально не
могут быть включены в состав эмпирических. В геологии к подоб-
ному типу относятся знания о прошлых состояниях объектов,
получаемые путем временной экстраполяции» (Методы..., 1978.
С. 18). «...Сведения о генезисе геологических объектов не могут
быть получены опытным путем» (Там же. С. 23). «Наблюдение не
может обойтись без определенного теоретического истолкования,
которое, собственно, и превращает данные наблюдения в факты
науки» (В. С.Черняк, 1986. С. 153).
Если все же допускают гипотетические построения, то их пред-
лагают корректировать эмпирическими закономерностями, а на-
учную теорию перестраивать или отвергать, если она противоре-
чит накапливающимся новым фактам. Однако в научной практике
«теоретические системы продолжают развиваться, несмотря на
массу эмпирических данных, не согласующихся с теорией....Об-
наружение явления, не укладывающегося в определенную теоре-
тическую схему, еще не позволяет нам сделать вывод о неспособ-
351
ности теории ассимилировать данный аномальный случай» (Тац
же. С. 161). Противоречие теории отдельным фактам может быть
устранено в процессе развития теории или усовершенствования
экспериментальной техники. Вообще, любые утверждения о при,
роде, например, о содержании и этапности геотектогенеза, разу-
меется, не выводятся непосредственно ни из каких простых и без-
условно достоверных наблюдаемых фактов, а предполагают слож-
ные логические (теоретические) построения неизбежно гипоте-
тического характера.
В обыденном, а нередко и в профессиональном обиходе счита-
ют, что объективно собранные и правильно обобщенные факты
«сами выводят» на то или иное истолкование. Но откуда берутся
критерии и методы объективного отбора и правильного обобще-
ния? Разве не сами исследователи вырабатывают их для себя, и
разве не руководствуются они при этом, наряду с опытом, еще и
теоретическими представлениями? Как отмечают И.Т. Касавин,
З.А.Сокулер, сама возможность наблюдения и понимания того,
что же именно наблюдается, зависит от принятия целого комп-
лекса теорий. Эмпирический базис науки не может более рассмат-
риваться как абсолютный и неопровержимый.
В современной методологии науки факт — это всегда в чем-то
отличное от реальности отражение материальных объектов, явле-
ний, процессов. Так, в геологии, по Дж.Ферхугену и др. (1974),
хотя полевые наблюдения остаются важным источником информа-
ции, но полноценно интерпретируются они лишь аналитически.
Представления о многих наблюдаемых фактах, о событиях про-
шлого создаются в результате размышлений над ними; следователь-
но, «значительная часть геологии является плодом воображения».
Сегодня не подлежит сомнению, что в науке объективная реаль-
ность должна анализироваться в свете не только фактов, но и ло-
гики. Любой эмпирический факт — всегда результат субъективно и
концептуально обусловленной, логически контролируемой переработки
опытных данных: их осмысления, понимания, интерпретации.
В итоге знание о непосредственно не наблюдаемых объектах
или явлениях дает именно теоретическая геология (В. В. Груза,
1977). Из опыта же, по Р. Фейнману, следует лишь очень ограни-
ченное представление о природе; наука создается не только из
понятий, прямо связанных с опытом. Таким образом, объектив-
ность и достоверность любого эмпирического факта всегда от-
носительны.
Может ли опытный факт, не согласующийся с концепцией,
рассматриваться в качестве ее опровержения? Ни один эмпири-
ческий факт, поскольку он не отображает необходимые суще-
ственные связи явлений, не может ни подтвердить, ни опровер-
гнуть какой-либо теоретической концепции (В. С. Черняк, 1986)-
Опыт вообще не может однозначно и окончательно удостове-
352
Liumb истинность той или иной теории, что делает проблематич-
ным само понятие «истинности» теории (В.М.Кураев, Ф.В.Ла-
зарев. 1988). Законы природы, хотя их следствия и обосновыва-
|ю'гся проверкой, никогда не становятся доказанными столь же
(строго, как математические теоремы. Наука не должна содержать
только строго обоснованное знание, она в этом случае лишилась
кы эвристичности (В. В. Ильин, 2005). Если от всех ее компонен-
тов с самого начала требовать точности, строгости, обоснован-
ности, наука станет собранием тривиальностей. Научность и ис-
тинность взаимосвязаны, но не совпадают; наука включает и то,
что не пройдет практического испытания. Вопрос лишь в том,
как и когда это выяснится. В силу сказанного справедливость любой
естественно-научной теории всегда в принципе проблематична'.
L едь нет возможности непосредственно и однозначно установить
е истинность.
I В современной методологии науки принято, что никакое ко-
нечное множество эмпирических фактов, тем более никакие еди-
ничные факты не могут рассматриваться как безусловное доказа-
тельство выдвигаемого предположения. Успешная проверка озна-
чает лишь, что теорию не удалось опровергнуть только на этот раз
В. И. Кураев, Ф. В. Лазарев, 1988). Даже если теория позволит ре-
гулярно и успешно решать широкий круг задач, раньше или поз-
же обнаруживаемые в ней внутренние несогласованности заста-
вят рассматривать ее лишь как более или менее вероятную гипо-
Незу, а соответствие ее тем или иным отдельным фактам — как
Ьлучайность. В эмпирических опровержениях сталкиваются не те-
ория и реальность, а разные теоретические интерпретации
(И.Т. Касавин, З.А.Сокулер). Теории подтверждаются или опро-
вергаются не эмпирическими, а лишь теоретическими фактами
науки (В. С. Черняк, 1986). Решающее опровержение — новая тео-
рия, дающая добавочную информацию, и только после ее победы
прежнюю концепцию можно считать опровергнутой (И. Лакатос).
Из сказанного ясно, что традиционная логика выбора из аль-
тернативных концепций одной, предпочтительной, неудовлетво-
рительна по нескольким соображениям.
Во-первых, никакое конечное число опытных фактуальных
подтверждений не гарантирует истинности предлагаемой концеп-
ции; она в подобных случаях может выглядеть лишь более или
менее правдоподобной.
Во-вторых, ни один опытный факт, ни их набор в принципе не
являются доказательством истинности какой-то одной, опреде-
ленной концепции, поскольку они могут согласоваться и с дру-
гими, даже противоположными концепциями. Факты в подобных
[случаях лишь не противоречат тем или иным утверждениям.
I В-третьих, объективность любого факта всегда относительна
Чвиду неизбежной в любом исследовании его интерпретирован-
353
П •”т •------~-------------------------------------сг-
нести, которая сама непременно теоретически нагружена, код
цептуально предвзята.
В-четвертых, любая предлагаемая концепция изначально На
стадии гипотезы вовсе не должна согласоваться со всем имею-
щимся знанием и не обязана исходить непосредственно из каких-
либо определенных опытных фактов: это было бы несовместимо с
развитием науки. Так, принцип дополнительности, ставший в даль-
нейшем фундаменгальным постулатом квантовой механики, был
предложен Н. Бором без доказательств и опытных подтверждений
единства корпускулярных и волновых свойств микрообъектов. По
Р. Фейнману, квантово-механическое поведение микрообъектов
настолько противоречит нашему опыту и «вообще ни на что не
похоже», что его можно описать только аналитически. Как отме-
чает Дж. Р. Браун (Наука.., 2003), теории оцениваются не только
на основе их соответствия эмпирическим фактам, но и на основе
других соображений.
В-пятых, повторим сказанное ранее: любая концепция, буду-
чи моделью реальности, уже просто по определению не может
быть полностью ей адекватна, отвечая сколь угодно многочислен-
ным, но отнюдь не всем наблюдаемым фактам. По определению
же никакая модель не может и противоречить всем фактам; с
большим или меньшим числом фактов любая модель очевидно
согласуется.
Как же определяется предпочтительность концепции? Важные
и практически применимые характеристики здесь — количество и
значимость задач, успешно решаемых новой концепцией в срав-
нении с другими, а также простота, точность, устойчивость и
проверяемость решений. Так, гелиоцентрическая система Н. Ко-
перника, позволившая в отличие от все более искусственно услож-
нявшейся схемы К. Птолемея дать общее и наиболее рациональ-
ное объяснение видимым различиям в движении известных тогда
планет, победила благодаря именно этому, несмотря на противо-
речие вполне «очевидному» и, как представлялось в то время,
несомненному факту движения Солнца вокруг Земли.
Следовательно, речь на самом деле идет не об абсолютной фак-
туальной обоснованности предпочтенной концепции, не о пол-
ной ее адекватности тому, «что есть на самом деле», не о ее ис-
тинности как таковой, самой по себе, а об эффективности приме-
нения, или, говоря словами А. Пуанкаре (1990), об удобстве дан-
ной концепции для успешного решения тех или иных определен-
ных задач. Как он подчеркивал, действительно ли некоторое пе-
риодическое явление есть результат колебаний какого-то атома —
это и неизвестно с достоверностью, и неинтересно, а вопрос о
том, например, истинна ли евклидова геометрия, не имеет смыс-
ла; та или иная геометрия может быть только более удобной.
О. Ж. Френель, предлагая теорию, удобную для предсказания оп-
354
0ческих явлений, принял, что свет есть поперечные упругие ко-
лебания эфира, и вовсе не обосновывал реальность существова-
нИЯ последнего.
Важна также степень фундаментальности концепции. Решение,
предлагаемое только для данных условий, будучи пригодным,
возможно, еще в каких-то отдельных случаях, может оказываться
совершенно неоправданным во многих других. Естественно, пред-
почтительнее концепции, надежно применимые в максимально
широком диапазоне условий.
Если данная концепция на данный момент эффективнее реша-
ет большее число фундаментальных задач, то этого достаточно
для заключения, что она в чем-то лучше отражает отношения ре-
альности, чем существующие альтернативные концепции.
Таким образом, целесообразна и практически успешно реа-
лизуема логика, обратная традиционной. Предлагается гипоте-
тическая модель, пусть и не вытекающая из каких-либо наблю-
даемых фактов, даже противоречащая тем или иным представле-
ниям, принятым в качестве истинных. Следствия, выводимые из
такой («надуманной», «искусственной») гипотезы, представля-
ют решения тех или иных актуальных задач. Устойчивая практи-
ческая и теоретическая оправдываемость решений укажет на со-
ответствие (всегда неполное, но лучшее, чем у альтернативных
концепций) тому, «что есть на самом деле». Правда, к этому
моменту подобный вывод будет малоактуален, поскольку про-
гностическая и/или объяснительная полезность концепции уже
оценена, а это и есть главный результат исследования. Вывод об
«истинности» — побочный результат, который должен выгля-
деть (по крайней мере, для естествоиспытателя, не для филосо-
фа) всего лишь как некоторое дополнительное украшение. По-
нятие истины — дело философов, тогда как методологи изучают
способы и критерии оценки научных утверждений (И.Т.Каса-
вин, З.А.Сокулер).
Поскольку в естественных науках строго обосновать «большую
степень» истинности, как правило, невозможно, предпочтитель-
ность новой модели на практике выявляется постепенно и в зна-
чительной мере стихийно. Так, вследствие бесплодности многове-
ковых попыток создания вечного двигателя, среди ученых укрепи-
лось убеждение в невозможности этого, и с 1775 г. Парижская Ака-
демия наук отказывалась рассматривать его проекты. Но доказа-
тельство его принципиальной неосуществимости было получено
лишь в середине XIX в. с установлением закона сохранения и пре-
вращения энергии. Так и в наше время у геологов на каких-то
этапах дискуссии стало складываться убеждение, что даже при
известной фактуальной спорности и гипотетичности мобилист-
ской концепции эффективность ее применения, а значит, и сте-
пень ее истинности выше, чем альтернативных.
355
ности, которая сама непременно теоретически нагружена, кон-
। цептуально предвзята.
В-четвертых, любая предлагаемая концепция изначально на
стадии гипотезы вовсе не должна согласоваться со всем имею-
щимся знанием и не обязана исходить непосредственно из каких-
либо определенных опытных фактов: это было бы несовместимо с
развитием науки. Так, принцип дополнительности, ставший в даль-
нейшем фундаментальным постулатом квантовой механики, был
предложен Н. Бором без доказательств и опытных подтверждений
единства корпускулярных и волновых свойств микрообъектов. По
Р. Фейнману, квантово-механическое поведение микрообъектов
настолько противоречит нашему опыту и «вообще ни на что не
похоже», что его можно описать только аналитически. Как отме-
чает Дж. Р. Браун (Наука.., 2003), теории оцениваются не только
на основе их соответствия эмпирическим фактам, но и на основе
других соображений.
В-пятых, повторим сказанное ранее: любая концепция, буду-
чи моделью реальности, уже просто по определению не может
быть полностью ей адекватна, отвечая сколь угодно многочислен-
ным, но отнюдь не всем наблюдаемым фактам. По определению
же никакая модель не может и противоречить всем фактам; с
большим или меньшим числом фактов любая ь^одель очевидно
согласуется.
Как же определяется предпочтительность концепции? Важные
и практически применимые характеристики здесь — количество и
значимость задач, успешно решаемых новой концепцией в срав-
нении с другими, а также простота, точность, устойчивость и
проверяемость решений. Так, гелиоцентрическая система Н. Ко-
перника, позволившая в отличие от все более искусственно услож-
нявшейся схемы К. Птолемея дать общее и наиболее рациональ-
ное объяснение видимым различиям в движении известных тогда
планет, победила благодаря именно этому, несмотря на противо-
речие вполне «очевидному» и, как представлялось в то время,
несомненному факту движения Солнца вокруг Земли.
Следовательно, речь на самом деле идет не об абсолютной фак-
гуальной обоснованности предпочтенной концепции, не о пол-
юй ее адекватности тому, «что есть на самом деле», не о ее ис-
тинности как таковой, самой по себе, а об эффективности приме-
нения, или, говоря словами А. Пуанкаре (1990), об удобстве дан-
ной концепции для успешного решения тех или иных определен-
ных задач. Как он подчеркивал, действительно ли некоторое пе-
риодическое явление есть результат колебаний какого-то атома —
то и неизвестно с достоверностью, и неинтересно, а вопрос о
рм, например, истинна ли евклидова геометрия, не имеет смыс-
а; та или иная геометрия может быть только более удобной.
>. Ж. Френель, предлагая теорию, удобную для предсказания оп-
54
тических явлений, принял, что свет есть поперечные упругие ко-
лебания эфира, и вовсе не обосновывал реальность существова-
ния последнего.
Важна также степень фундаментальности концепции. Решение,
предлагаемое только для данных условий, будучи пригодным,
возможно, еще в каких-то отдельных случаях, может оказываться
совершенно неоправданным во многих других. Естественно, пред-
почтительнее концепции, надежно применимые в максимально
широком диапазоне условий.
Если данная концепция на данный момент эффективнее реша-
ет большее число фундаментальных задач, то этого достаточно
для заключения, что она в чем-то лучше отражает отношения ре-
альности, чем существующие альтернативные концепции.
Таким образом, целесообразна и практически успешно реа-
лизуема логика, обратная традиционной. Предлагается гипоте-
тическая модель, пусть и не вытекающая из каких-либо наблю-
даемых фактов, даже противоречащая тем или иным представле-
ниям, принятым в качестве истинных. Следствия, выводимые из
такой («надуманной», «искусственной») гипотезы, представля-
ют решения тех или иных актуальных задач. Устойчивая практи-
ческая и теоретическая оправдываемость решений укажет на со-
ответствие (всегда неполное, но лучшее, чем у альтернативных
концепций) тому, «что есть на самом деле». Правда, к этому
моменту подобный вывод будет малоактуален, поскольку про-
гностическая и/или объяснительная полезность концепции уже
оценена, а это и есть главный результат исследования. Вывод об
«истинности» — побочный результат, который должен выгля-
деть (по крайней мере, для естествоиспытателя, не для филосо-
фа) всего лишь как некоторое дополнительное украшение. По-
нятие истины — дело философов, тогда как методологи изучают
способы и критерии оценки научных утверждений (И.Т.Каса-
вин, З.А.Сокулер).
Поскольку в естественных науках строго обосновать «большую
степень» истинности, как правило, невозможно, предпочтитель-
ность новой модели на практике выявляется постепенно и в зна-
чительной мере стихийно. Так, вследствие бесплодности многове-
ковых попыток создания вечного двигателя, среди ученых укрепи-
лось убеждение в невозможности этого, и с 1775 г. Парижская Ака-
демия наук отказывалась рассматривать его проекты. Но доказа-
тельство его принципиальной неосуществимости было получено
лишь в середине XIX в. с установлением закона сохранения и пре-
вращения энергии. Так и в наше время у геологов на каких-то
этапах дискуссии стало складываться убеждение, что даже при
известной фактуальной спорности и гипотетичности мобилист-
ской концепции эффективность ее применения, а значит, и сте-
пень ее истинности выше, чем альтернативных.
355
имущество может обнаруживаться не сразу. Но рано или поздно у
большинства исследователей начнет складываться впечатление,
переходящее затем в убежденность, что одна из концепций реша-
ет эффективнее бо/ее широкий круг задач, чем прочие. Это может
истолковываться так, что она в чем-то ближе к реальности, чем
другие.
Однако такая опенка исторически относительна: она не свиде-
тельствует обязательно и однозначно об истинности этой и заве-
домой ложности любых альтернативных концепций — существу-
ющих и будущих. Гот же критерий большей эффективности со
временем неизбежно выделит в качестве предпочтительной ка-
кую-то иную концепцию — модернизированную старую, или но-
вую, еще неизвестную или только формулируемую. Оценки перс-
пективности концепций в разное время и у разных людей могут
быть неодинаковыми. Но тот или иной окончательный «приговор»,
каким бы убедительным он ни казался современникам, не может
и не должен выноситься естественно-научным концепциям ни
отдельными экспертами, ни учеными комиссиями, и даже — как
учит история — ни ею самой.
По М. Томпсону (2003), подлинной науке свойственно посто-
янное стремление устанавливать истинность того, что выступает
против привычных фактов. Тем не менее главная задача всякого
естественно-научного исследования — не поиск истины как тако-
вой, а разработка моделей реальности, на основе которых можно
было бы наиболее эффективно решать задачи, стоящие перед на-
укой и практикой. Соответственно, оптимально то направление
естественно-научнсго поиска, в котором заботятся не о полной
фактуальной обоснованности предлагаемых моделей, а об их мак-
симальной эвристичности. В ходе такой конкуренции гипотез,
теорий, концепций и определяется предпочтительная из них.
Приближение же к истине — это в естествознании хотя и непре-
менный и никогда не завершающийся, но всего лишь сопутствую-
щий вторичный процесс.
10.5. Законы в геологии
Развитие геологии происходит в направлении все более глубо-
кого и полного познания нашей планеты, процессов самооргани-
зации вещества и создания разноранговых моделей геологическо-
го развития среды. Первоочередная задача теоретических исследо-
ваний состоит в установлении законов этого развития. Законами
называют общие, необходимые и существенные связи между пред-
метами и явлениями, обусловливающие их упорядоченные изме-
нения. Закрепление знаний законами — обязательная стадия их
развития, поскольку позволяет построить объективную модель
358
процесса или явления, определяющую их сущность. Любое зна-
ние, пусть доказанное, систематически организованное, но не
выражающее закономерных отношений, нельзя считать научным.
И-П. Шарапов (1989), проводивший специальный анализ номо-
логической базы геологии, отметил, что именно установление
геологических законов позволяет рассматривать геологию как сфор-
мировавшуюся самостоятельную науку. Однако геологию часто и
не без оснований упрекают в том, что она имеет мало сформули-
рованных законов. Это объясняется прежде всего тем, что на про-
тяжении долгого времени геология развивалась как чисто эмпи-
рическая наука.
Исходя из признания двух основных уровней научного знания —
эмпирического и теоретического, и двух, соответствующих им,
типов фактов, по мнению В. С. Черняка (1986) нужно признать
существование и двух типов законов.
Законы эмпирические получаются при обработке корреляций,
наблюдаемых в эксперименте. Они выясняют взаимоотношения
между данными опытного изучения явлений или связей между
несколькими явлениями одной группы, обобщают определенные
стороны явлений, но лишены свойств всеобщности и необходи-
мости. Их достоверность устанавливают путем непосредственного
соотнесения с действительностью. Законы данного вида считают-
ся принятыми, если сделанные на их основе предсказания и объяс-
нения отвечают опыту. Но это еще не означает доказательности
законов: совпадение с опытом может быть вызвано случайным
выбором «удачных» объектов, либо случайной компенсацией оши-
бок. Открытие закона «на основе опыта» еще не означает его про-
верку этим опытом, и не определяет его значимость, которая за-
висит тольсо от результатов испытаний во всех других случаях. По
А. Пуанкаре, экспериментальный закон всегда подвержен пере-
смотру, и мы должны быть готовы к тому, что он может быть
заменен другим.
Законы теоретические, в отличие от эмпирических, не только
выражают связи между наблюдаемыми свойствами вещей и явле-
ний, но и объясняют их, раскрывая механизм процесса, вводя
теоретические, ненаблюдаемые объекты. Таким образом, теоре-
тические законы отображают не только повторяющиеся, но су-
щественные, необходимые связи между явлениями реального мира,
для устанозления которых лишь наблюдения и эксперименты не-
достаточны. Для этого не требуется применение специфических
средств и методов теоретического познания.
Как подчеркивает В. В. Груза (1977), универсальность закона
определяется не тем, что фиксируемое им отношение должно
иметь месго где угодно и когда угодно, а тем, что указанием
свойств задаются классы объектов, которым это отношение при-
писывается. В отличие от закона любая закономерность задается
359
имущество может обнаруживаться не сразу. Н > рано или поздно у
большинства исследователей начнет складыеаться впечатление,
переходящее затем в убежденность, что одна тз концепций реша-
ет эффективнее более широкий круг задач, чем прочие. Это может
истолковываться так, что она в чем-то ближе к реальности, чем
другие.
Однако такая оценка исторически относительна: она не свиде-
тельствует обязательно и однозначно об исти внести этой и заве-
домой ложности любых альтернативных концепций — существу-
ющих и будущих. Тот же критерий большей эффективности со
временем неизбежно выделит в качестве предпочтительной ка-
кую-то иную концепцию — модернизированную старую, или но-
вую, еще неизвестную или только формулируемую. Оценки перс-
пективности концепций в разное время и у разных людей могут
быть неодинаковыми. Но тот или иной окончапелъный «приговор»,
каким бы убедительным он ни казался современникам, не может
и не должен выноситься естественно-научнвм концепциям ни
отдельными экспертами, ни учеными комиссгями, и даже — как
учит история — ни ею самой.
По М. Томпсону (2003), подлинной науке евойственно посто-
янное стремление устанавливать истинности юго, что выступает
против привычных фактов. Тем не менее глатая задача всякого
естественно-научного исследования — не поисс истины как тако-
вой, а разработка моделей реальности, на основе которых можно
было бы наиболее эффективно решать задачи, стоящие перед на-
укой и практикой. Соответственно, оптималыо то направление
естественно-научного поиска, в котором заботятся не о полной
фактуальной обоснованности предлагаемых моделей, а об их мак-
симальной эвристичности. В ходе такой конкуренции гипотез,
теорий, концепций и определяется предпочтительная из них.
Приближение же к истине — это в естествознгнии хотя и непре-
менный и никогда не завершающийся, но всеголишь сопутствую-
щий вторичный процесс.
10.5. Законы в геологии
Развитие геологии происходит в направленти все более глубо-
кого и полного познания нашей планеты, процессов самооргани-
зации вещества и создания разноранговых моделей геологическо-
го развития среды. Первоочередная задача теоретических исследо-
ваний состоит в установлении законов этого ртзвития. Законами
называют общие, необходимые и существенныесвязи между пред-
метами и явлениями, обусловливающие их уперядоченные изме-
нения. Закрепление знаний законами — обязательная стадия их
развития, поскольку позволяет построить объективную модель
358
Пр01есса или явления, определяющую их сущность. Любое зна-
ние пусть доказанное, систематически организованное, но не
вь1ржающее закононерных отношен ей, нельзя считать научным.
H f Шарапов (1989., проводивший <пециальный анализ номо-
лопческой базы геологии, отметил, что именно установление
геол'гических законе» позволяет рассматривать геологию как сфор-
мовавшуюся самостоятельную наук- Однако геологию часто и
не бз оснований упрекают в том, чтоэна имеет мало сформули-
рОВ?{ных законов. Эю объясняется пржде всего тем, что на про-
тяжении долгого времени геология ра’вивалась как чисто эмпи-
наука.
рсходя из признания двух основных'ровней научного знания —
эмпрического и теоретического, и д^ух, соответствующих им,
типе* фактов, по мнению В. С. Чернява (1986) нужно признать
существование и двухтипов законов.
Зконы эмпирически получаются п’И обработке корреляций,
набтРДаемь1Х в экспедименте. Они вменяют взаимоотношения
межУ данными опытного изучения ярений или связей между
несклькими явлен ияии одной группы обобщают определенные
сторНЫ явлений, но лишены свойств всеобщности и необходи-
мост1- Их достоверность устанавливают путем непосредственного
СООт|есения с действительностью. Закены данного вида считают-
ся понятыми, если едманные на их осгове предсказания и объяс-
ненй отвечают опыт}. Но это еще не означает доказательности
закоРВ- совпадение < опытом может >ыть вызвано случайным
выбР°м «удачных» об>ектов, либо случ;йной компенсацией оши-
бок. Открытие закона <на основе опыта’ еще не означает его про-
верк этим опытом, ине определяет еп значимость, которая за-
виситолько от результатов испытаний Ю всех других случаях. По
А. П\нкаРе, экспериьентальный закон всегда подвержен пере-
смотр и мы должны быть готовы к ’рму, что он может быть
замеРн Другим.
3(оны теоретичеаие, в отличие от эмпирических, не только
выраают связи между наблюдаемыми свойствами вещей и явле-
ний 10 и объясняют их, раскрывая механизм процесса, вводя
теорические, ненаблэдаемые объекты Таким образом, теоре-
тические законы отображают не только повторяющиеся, но су-
щестщные, необходимее связи между ярениями реального мира,
для угановления которых лишь наблюдения и эксперименты не-
достерчны. Для этогоне требуется пргМенение специфических
среде15 и методов теоретического позна/ия.
подчеркивает ЕВ.Груза (1977), универсальность закона
опре/ляется не тем, по фиксируемое им отношение должно
имет1место гДе угодто и когда угодно а тем, что указанием
свойсР задаются класа объектов, которым это отношение при-
пишется. В отличие и закона любая з(кономерность задается
359
гии является восстановление исгории образования и развития
нашей планеты го времени и в гространстве, начиная от самых
ранних этапов до становления ее современного облика и включая
определение ближайшей перспективы этого развития. При этом
время является той канвой, на которую накладывается узор кон-
кретных исторических событий жизни нашей планеты.
Глубока и драматична история разработки представлений о
возрасте Земли. Наиболее ранние представления о возрасте Земли
связаны с мифологией и религиозно-оккультными воззрениями.
Известные цифры, канонизированные в различных религиозных
писаниях, традиционно предполагали полную или примерную
одновременность создания и Земли, и человека. Согласно Биб-
лии, мир был создан несколькими последовательными актами тво-
рения, каждый из которых совершался за один день. Сотворение
мира заняло шесть дней, правда продолжительность этого дня
нигде не указана. По мнению жрецов Халдеи, Земля возникла из
хаоса свыше дву> миллионов лет назад, а древние брамины Ин-
дии считали время существования Земли бесконечным.
На протяжении многих веков библейские догматы о возрасте
Земли определяла, точнее, тормозили развитие научной мысли.
Попытки опровержения их жестоко подавлялись и часто стоили
жизни «еретикам>, однако велики; творения Н. Коперника, Г. Га-
лилея и Дж. Бруно подготовили точву для пересмотра возраста
Земли.
Несмотря на ожесточенные нападки на еретические идеи в XVII
и XVIII вв., возникли первые космогонические гипотезы Р.Де-
карта, Г. В. Лейбница, Ж. Л. Бюффона, И. Канта и П. Лапласа, в
соответствии с которыми время создания нашей планеты отвеча-
ло сложному естественно-историческому процессу, для реализа-
ции которого было явно недостаточно срока, определенного Биб-
лией. Ж.Л. Бюффтн на основании экспериментов со временем ос-
тывания чугунньк шаров пришел к выводу, что Земля образова-
лась 74800 лет назад.
М. В. Ломоносов в согласии с древними философами развивал
идеи о большой длительности геологического времени и указы-
вал его продолжительность порядка 400000 лет. Дж. Хаттон в тру-
де «Теория Землг...», хотя и писат, что при познании Земли мы
должны придерживаться порядка, достойного «божественной муд-
рости», утверждал, что формирование Земли подчиняется зако-
нам физики и химии, что все процессы на Земле вызваны силой
тяжести и теплой и не видно «ня начала, ни конца» действию
этих процессов hi нашей планете.
Новая страница в истории представлений о возрасте Земли была
открыта трудами крупнейших естествоиспытателей XIX в. — В. Сми-
та, Ж. Кювье, Ч.Лайеля и Ч.Дарвина. В распоряжении геологов
оказалось практически неограниченное время. В своих работах они
362
доказали, что для развития жизни на Земле понадобилось весьма
длительнее время, намного превышающее и несоизмеримое со
временем появления и развития человеческой цивилизации. Сде-
ланные в XIX в. оценки времени образования Земли в абсолютной
хронологии давали большой разброс — от нескольких десятков
миллионов лет (У. Томсон — лорд Кельвин) до (по крайней мере)
многих сотен миллионов лет (Ч.Дарвин, Д.Гудчайлд). Авторитет
У. Томсона был непререкаем и вычисленное им время формиро-
вания Земли 20 млн, а позже 100 млн лет долгое время рассмат-
ривалось геологами как предел, которой они должны были учи-
тывать при анализе геологической истории.
Установление В. Смитом в начале XIX в. приуроченности опре-
деленных форм ископаемых организмов к определенным слоям и
возможности распознавания и прослеживания слоев по заклю-
ченным в них органическим остаткам положило начало созданию
относительной геохронологической шкалы.
Разработка относительной геохронологической шкалы являет-
ся к настоящему времени в части фанерозоя (кроме ярусного де-
ления) в принципе завершенным этапом. В основу принятой на
второй сессии Международного геологического конгресса в Бо-
лонье в 1881 г. международной геохронологической шкалы был
положен принцип, разработанный швейцарским геологом Э.Ре-
невье, который составил таблицы осадочных формаций, образо-
вавшихся на протяжении эпох, отвечающих фазам обновления
органического мира (эры, периоды, эпохи, века). Хронологиче-
ские подразделения этой шкалы отвечали стратиграфическим под-
разделениям соответствующих рангов (группы, системы, отделы,
ярусы, слои). Последующая детализация этой шкалы для фанеро-
зоя не внесла принципиальных изменений
Методы относительной геохронологии, широко используемые
в настоящее время, не позволяют, однако, проводить сравнитель-
ный анализ длительности процессов и явлений в масштабе астро-
номического времени, поскольку не было единого репера дати-
ровки их продолжительности. Такая возможность появилась лишь
в начале XX в. в связи с развитием радиологических методов опре-
деления абсолютного возраста горных пород. В 1904 г. Э. Резерфорд
предположил, что гелий, захваченный радиоактивными минера-
лами, может служить средством определения геологического воз-
раста. Американский физик Б. Болтвуд в 1907 г. доказал, что, из-
меряя относительное число изотопов урана и свинца в минерале,
можно вычислить время, прошедшее с момента его кристаллиза-
ции. При этом стало ясно, что максимальный геологический воз-
раст был, по крайней мере, на порядок выше, чем предсказывал
У. Томсон.
Первыми исследователями, применившими радиоактивные
методы к определению возраста Земли, были Дж. У. Стретт (Рэ-
363.
гии является восстановление истории образования и развития
нашей планеты во времени и в пространстве, начиная от самых
ранних этапов до становления ее современного облика и включая
определение ближайшей перспективы этого развития. При этом
время является той канвой, на которую накладывается узор кон-
кретных исторических событий жизни нашей планеты.
Глубока и драматична история разработки представлений о
возрасте Земли. Наиболее ранние представления о возрасте Земли
связаны с мифологией и религиозно-оккультными воззрениями.
Известные цифры, канонизированные в различных религиозных
писаниях, традиционно предполагали полную или примерную
одновременность создания и Земли, и человека. Согласно Биб-
лии, мир был создан несколькими последовательными актами тво-
рения, каждый из которых совершался за один день. Сотворение
мира заняло шесть дней, правда, продолжительность этого дня
нигде не указана. По мнению жрецов Халдеи, Земля возникла из
хаоса свыше двух миллионов лет назад, а древние брамины Ин-
дии считали время существования Земли бесконечным.
На протяжении многих веков библейские догматы о возрасте
Земли определяли, точнее, тормозили развитие научной мысли.
Попытки опровержения их жестоко подавлялись и часто стоили
жизни «еретикам», однако великие творения Н. Коперника, Г. Га-
лилея и Дж. Бруно подготовили почву для пересмотра возраста
Земли.
Несмотря на ожесточенные нападки на еретические идеи в XVII
и XVIII вв., возникли первые космогонические гипотезы Р.Де-
карта, Г. В. Лейбница, Ж.Л.Бюффона, И. Канта и П. Лапласа, в
соответствии с которыми время создания нашей планеты отвеча-
ло сложному естественно-историческому процессу, для реализа-
ции которого было явно недостаточно срока, определенного Биб-
лией. Ж.Л.Бюффон на основании экспериментов со временем ос-
тывания чугунных шаров пришел к выводу, что Земля образова-
лась 74800 лет назад.
М. В. Ломоносов в согласии с древними философами развивал
идеи о большой длительности геологического времени и указы-
вал его продолжительность порядка 400000 лет. Дж.Хаттон в тру-
де «Теория Земли...», хотя и писал, что при познании Земли мы
должны придерживаться порядка, достойного «божественной муд-
рости», утверждал, что формирование Земли подчиняется зако-
нам физики и химии, что все процессы на Земле вызваны силой
тяжести и теплом и не видно «ни начала, ни конца» действию
этих процессов на нашей планете.
Новая страница в истории представлений о возрасте Земли была
открыта трудами крупнейших естествоиспытателей XIX в. — В. Сми-
та, Ж. Кювье, Ч.Лайеля и Ч.Дарвина. В распоряжении геологов
оказалось практически неограниченное время. В своих работах они
362
доказали, что для развития жизни на Земле понадобилось весьма
длительное время, намного превышающее и несоизмеримое со
временем появления и развития человеческой цивилизации. Сде-
ланные в XIX в. оценки времени образования Земли в абсолютной
хронологии давали большой разброс — от нескольких десятков
миллионов лет (У. Томсон — лорд Кельвин) до (по крайней мере)
многих сотен миллионов лет (Ч. Дарвин, Д.Гудчайлд). Авторитет
У. Томсона был непререкаем и вычисленное им время формиро-
вания Земли 20 млн, а позже 100 млн лет долгое время рассмат-
ривалось геологами как предел, которой они должны были учи-
тывать при анализе геологической истории.
Установление В. Смитом в начале XIX в. приуроченности опре-
деленных форм ископаемых организмов к определенным слоям и
возможности распознавания и прослеживания слоев по заклю-
ченным в них органическим остаткам положило начало созданию
относительной геохронологической шкалы.
Разработка относительной геохронологической шкалы являет-
ся к настоящему времени в части фанерозоя (кроме ярусного де-
ления) в принципе завершенным этапом. В основу принятой на
второй сессии Международного геологического конгресса в Бо-
лонье в 1881 г. международной геохронологической шкалы был
положен принцип, разработанный швейцарским геологом Э. Ре-
невье, который составил таблицы осадочных формаций, образо-
вавшихся на протяжении эпох, отвечающих фазам обновления
органического мира (эры, периоды, эпохи, века). Хронологиче-
ские подразделения этой шкалы отвечали стратиграфическим под-
разделениям соответствующих рангов (группы, системы, отделы,
ярусы, слои). Последующая детализация этой шкалы для фанеро-
зоя не внесла принципиальных изменений.
Методы относительной геохронологии, широко используемые
в настоящее время, не позволяют, однако, проводить сравнитель-
ный анализ длительности процессов и явлений в масштабе астро-
номического времени, поскольку не было единого репера дати-
ровки их продолжительности. Такая возможность появилась лишь
в начале XX в. в связи с развитием радиологических методов опре-
деления абсолютного возраста горных пород. В 1904 г. Э. Резерфорд
предположил, что гелий, захваченный радиоактивными минера-
лами, может служить средством определения геологического воз-
раста. Американский физик Б.Болтвуд в 1907 г. доказал, что, из-
меряя относительное число изотопов урана и свинца в минерале,
можно вычислить время, прошедшее с момента его кристаллиза-
ции. При этом стало ясно, что максимальный геологический воз-
раст был, по крайней мере, на порядок выше, чем предсказывал
У. Томсон.
Первыми исследователями, применившими радиоактивные
методы к определению возраста Земли, были Дж. У. Стретт (Рэ-
363.
I, Дж. Баррел и А. Холмс. Уже в 1917 г. А. Холмсом и Дж. Барре-
была разработана первая шкала абсолютного времени для
ерозоя, в целом достаточно близкая (ошибка не более 25 —
>) к современной.
I настоящее время геохронологическая шкала абсолютного вре-
разработана для всей геологической истории Земли. Новые
>ды исследования позволили оценить возраст нашей планеты.
)80 г. сотрудники Калифорнийского университета Г. Ж. Вас-
iypr и С. В. Якобсен самарий-неодимовым методом по хонд-
IM и ахондритам определили возраст Земли 4,6 х 109 лет. В 1995 г.
БСмоляром и его коллегами по рений-осмиевой изохроне
>аст Земли определен в 4,55 х 109 лет. Последние данные дают
!ру 4,46 х 109 лет. Появились определения абсолютного возрас-
змых древних на сегодняшний день горных пород Канадского
а и Гренландии, достигающие 3,9—3,8 х 109 лет, известны циф-
1,3—4,2 х 109 лет для отдельных зерен циркона из архейских
щитов Западной Австралии.
>тносительная и абсолютная геохронологические шкалы рас-
гриваются, как правило, совместно. На сегодняшний день от-
дельная шкала практически неприменима к раннедокембрий-
лу этапу развития Земли, хотя органические остатки обнару-
ы в породах, возраст которых превышает 3,2 х 109 лет. Следо-
льно, относительная геохронология может обеспечить деталь-
хронологию событий лишь для */6 геологической истории
ли.
(анные абсолютного возраста, полученные для начала и кон-
юрмирования той или иной стратиграфической единицы, дают
южность говорить о времени ее формирования. По этому прин-
у шкалу абсолютной геохронологии совмещают со шкалой
юительного летоисчисления, что дает возможность рассмат-
1ть известные ранее временные таксоны относительной шка-
5 миллионах лет.
1о радиометрическим данным установлено неравенство в аб-
отном исчислении отдельных подразделений относительной
лы. Отдельные периоды, например, имеют продолжительность
5 млн лет (неоген) до 70— 80 млн лет (мел), эры также имеют
гую продолжительность.
)собенностью геологического летоисчисления является то об-
тельство, что хронометром геологических событий служит в
>шинстве случаев физическое время, когда в качестве едини-
гзмерения принимается скорость распада радиоактивных эле-
гов, в соответствии с которой определяется абсолютный воз-
' минералов и горных пород, и биологическое время, рассчи-
гое в соответствии с эволюцией органического мира.
[вляются ли выбранные критерии достаточными для создания
юй универсальной геохронологической шкалы?
Биологическое время, вероятно, отличается по продолжитель-
ности от геологического. Корректное решение этого вопроса бу-
дет возможным при условии определения времени появления
жизни на Земле. Кроме того, неполнота геологической летописи,
составленной по палеонтологическим данным, предопределена,
с одной стороны, ограниченностью применения биостратигра-
фического метода для ранних этапов развития Земли, с другой
стороны, нередким отсутствием переходных форм организмов в
геологических формациях.
Применяемые в качестве масштаба времени «атомные часы»
используют в конечном счете астрономический год (период одно-
го оборота Земли вокруг Солнца), но Земля является открытой
системой, поэтому нет уверенности в том, что длительность аст-
рономического года была постоянной в истории Земли, справед-
лив, скорее, обратный вывод. При этом решающим становится
выяснение характера взаимодействия Земли с другими космичес-
кими телами.
Астрономы утверждают, что Солнечная система движется во-
круг центра Галактики по законам относительного движения пла-
нет Солнечной системы. Орбита движения Солнца близка к эл-
липтической, хотя и не замкнута, ее вращение вокруг центра Га-
лактики осуществляется в направлении, противоположном дви-
жению Солнца. Период обращения Солнца вокруг центра Галак-
тики был назван галактическим годом.
Установлено, что Солнечная система движется по галактиче-
ской орбите с периодически изменяющейся скоростью. При увели-
чении скорости вращения Солнечной системы скорость враще-
ния Земли возрастает, при замедлении — уменьшается.
В настоящее время идут дискуссии относительно длительности
галактического года. Называются разные цифры: от 176 до 250 млн
лет. Предполагается, что за 3,3 млрд лет истории Земли прошло
15—16 периодов галактического обращения длительностью 190 —
200 млн лет.
Н.А.Ясаманов, проанализировав взаимосвязь движений Солнеч-
ной системы с геологическими событиями, имевшими место на
Земле, оценил продолжительность галактического года в 215 млн
лет. Именно такой периодичностью характеризуются крупнейшие
геологические события. По астрономическим данным предпола-
гается, что отсчет галактического года следует начинать с рубежа
рифея и венда. Исходя из этого за фанерозойский эон на Земле
должны были пройти три полных галактических года — вендско-
силурийский (650—435 млн лет), силурийско-триасовый (435 —
220 млн лет), юрско-плиоценовый (220—5 млн лет). Начало и ко-
нец каждого галактического года характеризуются крупными гео-
логическими событиями на Земле, изменением климата, гидро-
динамики Мирового океана.
365
Если интерпретация астрономических данных верна, то «га-
лактическую» геохронологическую шкалу можно продолжить и на
докембрийские этапы развития Земли. В этом случае мы получаем
достаточно дробные реперы ранней истории нашей планеты, ко-
торые помогут увязать имеющиеся геологические данные и про-
вести их необходимую корреляцию. Уточнение и детализация пред-
ложенной геохронологической шкалы «абсолютного» летоисчис-
ления — дело ближайшего будущего.
Глава 11
Эволюция планеты Земля
(естественно-научные и философские аспекты)
11.1. Направленность и цикличность в развитии
Земли
Наша Земля — саморазвивающаяся, самоорганизующаяся си-
стема. Основной двигатель этого развития — глубинное тепло,
запасенное в основном в эпоху ее зарождения — аккреции. К вы-
делению тепла за счет соударения аккретировавших планетезима-
лей добавилось тепло от распада естественно-радиоактивных эле-
ментов U, Th- и К, а также быстро вымерших 26А1, 127J и некото-
рых других, от твердо-приливного воздействия еще близкой Луны
и от выделения металлического ядра. Все это настолько сильно
разогрело Землю в первые 100 млн лет ее существования, что
она в значительной степени расплавилась. Дальнейшее ее разви-
тие происходило под знаком остывания, поскольку запас ра-
диогенных элементов неуклонно сокращался, приливное воздей-
ствие Луны по мере ее удаления убывало, дифференциация на
оболочки резко замедлилась. В результате тепловой поток, исхо-
дящий от ядра, уменьшился по сравнению с ранним археем в
четыре раза, температура мантии убывала каждый миллиард лет
на 80 °C и опять же по сравнению с ранним археем уменьшилась
на 400 °C.
Параллельно шел и другой процесс — дегазация глубоких недр
планеты, который не мог не оказывать влияния на протекающие
в этих недрах вещественные преобразования. Однако оценить этот
процесс количественно нет возможности, ибо мы не можем сколь-
ко-нибудь точно оценить ни первоначальное, ни даже современ-
ное содержание флюидов в глубинах Земли.
Таким образом, роль глубинных, эндогенных факторов в раз-
витии Земли в течение ее геологической истории постепенно убы-
вала. Уменьшалась и роль ротационного фактора в геодинамике,
поскольку скорость осевого вращения Земли замедлялась благо-
даря тормозящему гравитационному влиянию Луны.
Увеличивалась светимость Солнца, а с ней и поток лучистой
энергии, поступавшей на поверхность Земли — он возрос на 30 %
по сравнению с наблюдавшимся на начальной стадии развития
планеты. В огромной степени, особенно на ее поздней стадии,
возросла если не масса, то активность биосферы, достигшая куль-
минации в антропогенной деятельности.
Несмотря на то что все указанные изменения протекали доста-
точно медленно (кроме антропогенного воздействия!), они весь-
367
щутимо сказывались на изменениях во внутреннем строении
и и ее глубинной и поверхностной динамике. Главной была
реренциация планеты на оболочки — геосферы, которые за-
испытывали изменения своего химического и минералоги-
рго состава, фазового состояния и реологических свойств.
»ый шаг в этом направлении был сделан еще в период аккре-
— разделения первично гомогенной планеты на железное (в
вном) ядро и силикатную мантию. Вскоре, вероятно после
дившего Луну гигантского импакта, в верхней части мантии
йк «магматический океан», из которого еще на эоархейской
1и выделилась первичная базальтовая кора, испытавшая, ви-
, полное переплавление к началу собственно архея, около
ад лет назад.
ервичная атмосфера, которая стала формироваться одновре-
ю с началом аккреции за счет выделения летучих из планете -
лей при их соударении, с доставкой благородных газов из
ечного ветра, претерпела полное преобразование после мега-
иста, а затем стала замещаться продуктами дегазации мантии,
ным остается время начала образования твердого внутренне-
ра. Возможно, оно относится к значительно более позднему
ени: от конца архея — до начала протерозоя. Кадтому времени
но относится образование примечательного слоя D" в осно-
мантии, поскольку он считается источником плюмов, по-
лющих магматизм повышенной щелочности, а последние
:тны лишь начиная с этого времени.
началу собственно архея (4 млрд лет назад) магматический
ч заместился лишь частично подплавленной астеносферой, а
чей образовалась упругопластичная, относительно хрупкая,
тойчивая литосфера. Вскоре резко сократилась интенсивность
|тота метеоритных бомбардировок, которые могли в неоархес
эбствовать разрушению первичной коры.
начале же архея заведомо появились гидросфера (ее более ран-
юявление весьма гипотетично) и континентальная, вернее
эконтинентальная, тоналит—трондьемит—гранодиоритово-
ТГ) состава кора, т.е. началось разделение земной поверхно-
га континенты и океаны, пусть еще слабо отличавшиеся по
i гипсометрии.
среднему архею (3,5 млрд лет назад) относятся первые твер-
юказательства существования на поверхности Земли биосфе-
созданные цианобактериями строматолитовые постройки в
юй Африке, хотя косвенные изотопные свидетельства появ-
я жизни на Земле известны уже для 3,8 млрд лет назад, если
я еще более раннего времени. К позднему же архею относит-
:рвое появление еще одной оболочки Земли — криосферы,
первое крупное покровное оледенение — гуронское имело
> уже в раннем протерозой — 2,2 млрд лет назад.
Если проявление активности мантийных плюмов уже в начале
архея не вызывает особых сомнений, то иначе дело обстоит с тек-
тоникой литосферных плит. Вполне достоверные признаки ее про-
явления известны для позднего архея — офиолиты, свидетельству-
ющие о спрединге, и наклоненные под древние вулканические дуги
зоны разломов, интерпретируемые как палеозоны субдукции. Но
сколько-нибудь крупных литосферных плит в это время еще не су-
ществовало; это были микро-, если не миниплиты. В образовании
возникших в конце архея (частично раньше) гранит-зеленокамен-
ных блоков протоконтипентальной коры существенное участие
принимали созданные плюмами океанские плато. В составе же вы-
полнения столь характерных именно для архея зеленокаменных
поясов наряду с толеитовыми базальтами участвуют высокомагне-
зиальные основные и ультраосновные вулканиты — коматииты,
формирование которых в архее было возможным благодаря высо-
кой степени плавления сильно нагретой мантии.
В конце архея натровые гранитоиды ТТГ-типа, образование
которых также связывается с возможным в этих условиях полным
плавлением субдуцируемой океанской литосферы, замещаются
«нормальными» калинатровыми — в значительной мере продук- /
тами переплавления первых. К концу архея, а местами (см. ниже) ;
и раньше, континентальная кора и литосфера достигают мощно-
сти, характерной уже для современных континентов, что создает
условия для проявления регионального метаморфизма вплоть до
гранулитового.
Существуют серьезные основания полагать, что возникшие в
течение архея гранит-зеленокаменные блоки слились в первый в
истории Земли суперконтинент. Правда, высказываются предпо-
ложения, что такой суперконтинент, хотя, естественно, и много
меньших размеров, мог образоваться в конце среднего архея, т.е.
3,0 млрд лет назад. Во всяком случае, его реликтом мог служить
эократон Ваальбара, фрагменты которого сохранились по разные
стороны Индийского океана — Каапвааль в Южной Африке,
Пилбара в Западной Австралии; их общий верхнеархейский чехол
включает даже идентичный по составу и возрасту слой импактных
сферул (!). $
Эпиархейский суперконтинент в более или менее монолитном .«
виде просуществовал примерно до 2,2 млрд лет, а затем начался
его распад. С этим эпизодом совпало, вряд ли случайно, три важ-
ных события в истории Земли — появление свободного кислорода
в атмосфере, появление эукариотных организмов (т.е. с клетка-
ми, обладающими ядром), и первое крупное покровное оледене-
ние, следы которого обнаружены в Канаде и Карелии.
Распад суперконтинента привел к обособлению нескольких де-
сятков блоков континентальной коры, разделенных бассейнами с
океанской корой. Эти блоки составили ядра малых литосферных
369
плит и на них начал накапливаться осадочный чехол, в составе
которого впервые существенную роль приобрели кварциты и кар-
бонаты. Промежуточные бассейны развивались уже по тому же типу,
который затем был свойственен аналогичным структурам поздне-
го докембрия и фанерозоя — они обладали вначале пассивными
окраинами атлантического типа, а затем в них появлялись вулка-
нические дуги и развитие заканчивалось коллизией окаймлявших
эти бассейны континентальных блоков с формированием сложно
дислоцированных орогенов с гранитометаморфическими ядрами.
Эти коллизии произошли в основном в интервале 1,9 — 1,8 млрд
лет и привели в конечном счете к формированию нового супер-
континента, который теперь все чаше называют Колумбией, хотя
ранее он был известен как Мегагея или Пангея I.
Спаянные раннепротерозойскими коллизионными орогенами
гранит-зеленокаменные блоки архейской континентальной коры
затем составили основу древних платформ, причем некоторых це-
ликом (Сибирская, Синокорейская). На других участках перифе-
рия суперконтинента в мезопротерозое стала обрастать краевыми
вулкано-плутоническими поясами, что было особенно характер-
но для Южной и Северной Америки и Скандинавии. Между тем в
более внутренних регионах Колумбии происходило внедрение ха-
рактерных только для этого эона плутонов гранитов рапакиви
и первой генерации алмазоносных трубок кимберлитов и лам-
проитов.
Суперконтинент Колумбия, как и его предшественник, ока-
зался недолговечным. Его распад, возможно частичный, начал-
ся, по-видимому, около 1,4 млрд лет и завершился 1,2 млрд лет
назад. Свидетелем процесса было образование гигантских роев
даек основной магмы. Этот процесс довольно скоро, уже на ру-
беже 1,0 млрд лет сменился обратным — сборкой нового супер-
континента, получившего название Родинии. В его состав, помимо
обломков Колумбии, вошли гранулито-гнейсовые коллизионные
пояса, возникшие на рубеже мезо- и неопротерозоя. К этому време-
ни, кстати, на Земле уже появились многоклеточные животные.
Родиния не избежала участи предыдущих суперконтинентов и
в интервале 0,85—0,57 млрд лет также стала подвергаться распа-
ду, приведшему, в частности, к образованию Тихого океана.
На обломках Родинии стало развиваться покровное оледене-
ние, самое значительное в истории Земли. Оно протекало в не-
сколько фаз и закончилось около 600 млн лет назад, сменившись
наступлением теплого климата. С этим совпало весьма знамена-
тельное событие — появление обильной и разнообразной биоты
мягкотелых беспозвоночных — эдиакарской фауны. Спустя при-
мерно 60 млн лет ее также внезапно сменила кембрийская фауна,
представители которой уже обладали экзоскелетом и нашли своих
потомков в следующих эпохах фанерозоя.
370
С появлением кембрийской фауны совпало образование в юж-
ном полушарии Земли из обломков Родинии мегаконтинента Гонд-
вана, обнаружившего значительную устойчивость — он просуще-
ствовал почти 320 млн лет и за это время дважды подвергся по-
кровному оледенению — в позднем ордовике — раннем силуре и
в позднем палеозое. Между тем более северная группа материков
оказалась разделенной океанами — т. н. Япетусом и Палеоазиатс-
ким, отделенным от Гондваны океаном Тетис. Первый закрылся
лишь к девону, а второй — к триасу, что привело к объединению
этих материков в Лавразию, а затем к ее смыканию на западе с
Гондваной и образованию классической Пангеи Вегенера.
Судьба Пангеи хорошо известна — ее распад начался в ранней
юре и последовательно привел к раскрытию молодых океанов —
Атлантического, Индийского и Арктического. В кайнозое появи-
лись признаки становления нового если не супер-, то мегаконти-
нента, наподобие того, как образование Гондваны сопутствовало
распаду Родинии. Заключается это в причленении Индостана к
Евразии в эоцене, а позднее и в современную эпоху — в сближе-
нии Австралии с Юго-Восточной Азией через Индонезию.
Рассматривая теперь общую тенден! шю развития тектоники плит
начиная с позднего архея, можно заметить увеличение размеров
литосферных плит, обособившихся после распада очередного су-
перконтинента, и, соответственно, уменьшение числа и общей
длины осей спрединга. Довольно очевидно, что это является след-
ствием охлаждения Земли и приведет в конечном счете к исчез-
новению делимости литосферы на плиты, как это возможно про-
изошло на Марсе, а значит и к прекращению действия тектоники
плит. По расчетам С. А. Ушакова и О. Г. Сорохтина это может прои-
зойти через миллиарды лет.
На фоне этой направленности в развитии Земли наблюдалось
многократное повторение сходных событий в проявлении самых
различных геологических процессов. Оно получило название цик-
личности или ритмичности, поскольку обнаруживает определен-
ную периодичность. Свое полное и наглядное отражение оно на-
шло в строении разрезов осадочных толщ, сохранившихся на по-
верхности Земли с позднего архея, т.е. за последние 3 млрд лет.
Существенное значение приобрело также изучение распределе-
ния во времени датировок магматических и метаморфических об-
разований, известных начиная с раннего архея, т. е. для 4 млрд лет
в истории Земли.
Геологическая цикличность представляет многопорядковый и
разноамплитудный феномен. С. Л. Афанасьев, много лет посвятив-
ший ее изучению, выделил первоначально 17 порядков циклов, а
к 2005 г. довел их число до 33.
Наиболее краткопериодическими и одними из наиболее при-
мечательных являются «варвы» шведского ученого Де Геера — лен-
371
точные глины, отлагавшиеся в четвертичных приледниковых озе-
рах (их аналоги известны и в гораздо более древних ледниковых
образованиях) и состоящих из чередования темных и светлых тон-
ких слоев, отражающих изменение в содержании органического
вещества в теплое и холодное время года.
Также достаточно давно получили известность 11- и 22-летнис
циклы колебания солнечной активности, на существовании ко-
торых особенно настаивал А. Л. Чижевский; их поэтому можно
назвать циклами Чижевского. Сравнительно недавно азербайджан-
ский геофизик Э.Н. Халилов обнаружил аналогичную периодич-
ность в чисто земных, причем эндогенных геологических процес-
сах — вулканизме и сейсмичности, выявив еще дополнительно
периодичность 45—48 лет.
Не менее, если не более широкую известность теперь приобре-
ла цикличность трех порядков, первоначально установленная серб-
ским ученым М. Миланковичем для чередования ледниковых и
межледниковых образований и им же объясненная периодично-
стью изменения параметров осевого вращения Земли и их влия-
ния на климат нашей планеты. Цикличность Миланковича вклю-
чает циклы длительностью 19 и 23 тыс. лет, связываемые с изме-
нением прецессии, длительностью в 42 тыс. лет — с изменением
наклона оси вращения Земли, 100 тыс. лет — с изменением экс-
центриситета земной орбиты (последняя имеет наибольшее зна-
чение). Цикличность Миланковича получила общее признание лишь
после того, как нашла подтверждение в изменении содержания
изотопа кислорода 18О в планктонных фораминиферах из керна
скважин глубоководного бурения. Но затем она была установлена
и в отложениях не только ледниковых, но и неледниковых эпох,
вплоть до позднедокембрийских. Так, в среднемеловых отложени-
ях побережья Марокко по данным бурения были выявлены не
только циклы Миланковича всех трех порядков, но и более ко-
роткопериодические и более долгопериодические; последние со-
поставляются авторами с циклами третьего порядка кривой эв-
статических колебаний уровня океана, рассчитанный по данным
сейсмостратиграфических разрезов атлантической окраины Север-
ной Америки П.Вэйлом.
Цикличность и периодичность порядка сотен тысяч лет хоро-
шо выражена во флишевых толщах, где она была впервые выявле-
на на Кавказе Н. Б. Вассоевичем, а позднее в Альпах голландцем
X. Боума.
Не менее, если не более наглядно цикличность представлена в
строении паралических угленосных толщ, особенно верхнепалео-
зойских, где ее образование непосредственно связывается со зна-
чительными колебаниями уровня океана вследствие чередования
ледниковых и межледниковых эпох. Подобно циклам Миланковича,
длительность циклов угленосных формаций порядка десятков —
372
сотен тысяч лет. Вероятно, аналогичную длительность имеют цик-
лы в эвапоритовых формациях, где они выражены чередованием
более легко- и более труднорастворимых солей.
Циклы следующих порядков имеют длительность в миллионы
и десятки миллионов лет. Выше уже упоминались циклы третьего
порядка кривой П. Вэйла. Их длительность составляет первые мил-
лионы лет, они в общем отвечают ярусам стратиграфической
шкалы фанерозоя.
Кривая колебания уровня Мирового океана, разработанная по
данным сейсмостратиграфии П. Вэйлом с сотрудниками для всего
фанерозоя, включает циклы трех порядков, длительностью милли-
оны, десятки миллионов и первые сотни миллионов лет. Построе-
ния Вэйла первоначально завоевали большую популярность, но
затем подверглись обоснованной критике, в основном касающейся
недостаточной представительностью исходного материала и спосо-
ба его корреляции. Тем не менее, проявление цикличности всех
трех указанных выше порядков в принципе не вызывает сомнений,
так как оно обосновывается независимыми друг от друга данными.
Циклы порядка 30 млн лет обнаружены на материале статисти-
ки датировок гранитов, офиолитов и метаморфитов и были даже
названы Н.Л.Добрецовым проявлением «главной геологической
периодичности». Они отвечают по длительности интервалам меж-
ду давно установленными тектонистом Г. Штилле орогенически-
ми фазами фанерозоя. Соответственно они были названы цикла-
ми Штилле. Полупериод в 15 млн лет характерен для инверсий
геомагнитного поля, зарегистрированных за последние 100 млн
лет (А. И.Диденко).
Давно и хорошо известны тектонические циклы, впервые вы-
деленные М. Бертраном еще в конце XIX в., а именно каледон-
ский, герцинский, альпийский и позднее добавленные к ним бай-
кальский и киммерийский (индосинийский). Их длительность по-
рядка 200 млн лет.
Более крупными, чем циклы Бертрана, являются тектониче-
ские циклы, названные именем канадского геофизика Дж.Т. Вил-
сона, средняя продолжительность которого оценивается В. Е. Хаи-
ным 400 млн лет. Близкую цифру 375 млн лет, исходя из разных
критериев, предложили российские геологи Н.А. Божко и А. М. Ни-
кишин. Циклы Вилсона включают становление и распад суперконти-
нентов и, соответственно, раскрытие и закрытие океанов. Пред-
полагается, что их проявление связано с процессами конвекции,
протекающими в объеме всей мантии и коры, в то время как
циклы Бертрана обязаны конвекции лишь в верхней мантии и
коре, а циклы Штилле — в литосфере и астеносфере.
Наконец, недавно М. А. Гончаровым предложено выделять цик-
лы еще вдвое большей, чем циклы Вилсона продолжительности
порядка 800 млн лет. Они являются подлинно глобальными, охва-
373
тывая всю Землю, и вызывают попеременно образование супер-
континентов то в северном, то в южном полушария?. Их проявле-
ние связывается с действием ротационного фактор!, т. е. осевого
вращения Земли, а также с приливным воздействием Луны.
Итак, в каменной геологической летописи зафиксировано про-
явление многопорядковой цикличности, эффекты которой накла-
дываются друг на трута и в итоге создают весьма сложную карти-
ну, заметно осложтяя выявление общей направленности эволю-
ции нашей планеты.
Касаясь конкретных факторов, определяющих происхождение
геологической цикличности, приходится прежде всего отметить,
что непосредственные механизмы ее возникновения чрезвычайно
многогранны, по крайне мере на первый взгляд. Они включают
климатические изменения, связанные со сменой врехен года («вар-
вы»), с изменениями параметров осевого вращения Земли (цик-
лы Миланковича), периодическое образование мутквых потоков
на континентальных склонах окраин морей и окегнов, создаю-
щих флишевую ритмичность, за которой стоит, очевидно, акти-
визация сейсмической деятельности, что в еще большей степени
относится к изменениям этой активности, зарегистрированным в
историческую эпоху. ,
В более общей форме речь может идти о периодическом накоп-
лении и сбросе глубинного тепла, росте и разрядке гапряжений в
литосфере и особенно в верхней коре, с одной стороны, и о флук-
туациях ротационного режима планеты, с другой. Нс эти два вро-
де бы независимых троцесса могут быть связаны между собой или,
по крайней мере, находится в резонансе. Добавим к этому воз-
можное и даже вполне вероятное воздействие внеземных факто-
ров — вспомним соображения Ю.Н.Авсюка об обусловленности
цикличности Бертрана и Штилле усилением и ослаСлением при-
ливного воздействия Луны в связи с периодическим изменением
ее расстояния от Земли, а также удивительное совпадение 11- и
22-летних циклов солнечной активности с синхронными цикла-
ми вулканической и сейсмической активности. Все это может рас-
сматриваться как свидетельство того, что геологическая циклич-
ность есть лишь отражение общего колебательного пэоцесса, зат-
рагивающего и нашу планету со всеми ее оболочками и ее косми-
ческое окружение, прежде всего Луну и Солнце.
11.2. Прерывисто-непрерывное течение
геологических процессов
В эпоху окончательного становления научной геологии, т.е. в
первой половине XIX в., как было отмечено в первом разделе
настоящей книги, разгорелся спор между сторонниками двух про-
374
тивоположных представлений о характере протекания геологиче-
ских процессов. Зачинателем первого из них был Ж. Кювье, вы-
ступивший г 1812 г. с трудом, озаглавленным «Рассуждения о пе-
реворотах н£ поверхности Земного шара».
Под переворотами в нем подразумевались события катастро-
фического характера и в последствии это направление геологи-
ческой мысли стало известно под названием катастрофизма или,
в более мягкой форме, пунктуализма, т.е. представления о пре-
рывистости геологических процессов. Стоит подчеркнуть то об-
стоятельстве, что оно послужило теоретической основой, на ко-
торой столь успешно была разработана, в особенности соотече-
ственниками Кювье — А. Д'Орбиньи и другими — детальная стра-
тиграфическая шкала юрских и меловых отложений Англо-Па-
рижского бассейна, легшая затем в основу мировой шкалы. Осно-
воположником противоположного научного направления — эво-
люционизма или градуализма являлся Ч.Лайель, в своих «Осно-
вах геологии» весьма убедительно показавший, что значительные
перемены в рельефе суши могут быть вполне обеспечены накоп-
лением медленных отложений в течение длительного геологиче-
ского времени. Труд Лайеля оказал большое влияние на совре-
менников и на следующее поколение геологов, несмотря на то,
что идеи Кювье были поддержаны другим выдающимся француз-
ским геологам Л. Эли де Бомоном, пока уже в XX в. крупнейший
немецкий тектонист Г. Штилле в своих «Основах сравнительной
тектоники» (1924) не опубликовал список «орогенических фаз» фа-
нерозоя. Позднее Н.С.Шатский назвал учение Штилле об ороге-
нических фазах «неокатастрофизмом», придав этому термину не-
гативный смысл. Действительно, Штилле считал, что тектониче-
ские деформации, являющиеся наиболее ярким проявлением эн-
догенной активности Земли, были эпизодическими, кратковре-
менными и разделявшимися гораздо более длительными анаро-
генными периодами.
Представления Штилле первоначально завоевали большую по-
пулярность, но уже в 1930— 1940-е гг. стали подвергаться все бо-
лее резкой критике. Критики указывали, что достаточно интен-
сивные тектонические деформации происходили не только на от-
меченных Штилле геохронологических рубежах, и в периоды, ко-
торые он считал анорогенными (кембрий, девон, квартер). Но
самое главное их развитие продолжало протекать не только во
время перерывов в осадконакоплении, т.е. во время образования
угловых несогласий, которые и послужили Штилле основой при
выделении орогенических фаз, но и во время самого накопления
осадков, т.е. конседиментационно, что было установлено при де-
тальном изучении нефтегазоносных бассейнов. Последнее убеди-
тельно доказывает, что не существовало периодов тектоническо-
го покоя, а деформации в подвижных зонах происходили практи-
375
чески непрерывно. Другое дело, что эта непрерывность не означа-
ла равномерности и, как признал сам Н. С. Шатский, с переры-
вами в осадконакоплении и образованием угловых несогласий со-
впадало усиление деформаций и даже изменение их плана.
В итоге была сформулирована концепция непрерывно-преры-
вистого (точнее было сказать — прерывисто-непрерывного тече-
ния тектонического процесса). Она оказалась применимой и к
появившимся в 1960-х гг. первым обобщениям абсолютных дати-
ровок плутонов гранитоидов.
Однако со становлением тектоники плит появились новые ос-
нования для критики представления об орогенических фазах. Выяс-
нилось, что основные тектонические деформации происходят на
конвергентных границах литосферных плит, где в висячих крыльях
зон субдукции возникают охваченные складчато-надвиговыми дис-
локациями аккреционные призмы, казалось бы, формирующиеся
непрерывно, поскольку субдукция представляет непрерывный про-
цесс. Между тем в действительности тектоническая аккреция на
активных окраинах континентов периодически прерывается их тек-
тонической эрозией, сам фронт субдукции подвергается скачкооб-
разным смещениям, и все это вызывает образование перерывов и
несогласий внутри аккреционных комплексов, что и можно видеть
на примерах современных окраин Орегона или Макрана.
Что же можно сказать сегодня в отношении геологических ка-
тастроф? Только то, что они представляют реальную и неотъем-
лемую составляющую как геологических, так и вообще всех при-
родных процессов, начиная от породившего Вселенную Большо-
го Взрыва, продолжая взрывом сверхновой, давшим толчок обра-
зованию нашей Солнечной системы, затем Великим импактом,
ставшим, вероятно, причиной образования Луны, и заканчивая
повторяющимися на глазах нашего поколения катастрофически-
ми землетрясениями, наподобие того, которое 24.12.2004 г. выз-
вало жуткое цунами в Индийском океане.
По существу все типы геологических процессов, эндогенных и
экзогенных, обнаруживают чередование более длительных пери-
одов спокойного течения с резкими, иногда мгновенными бур-
ными их проявлениями, за краткое время которых происходят
значительно большие изменения, чем за «спокойные» периоды.
Наиболее наглядно эта картина проявляется конечно в отно-
шении сейсмичности. Медленное накопление напряжений в зем-
ной коре, практически не поддающихся регистрации, сменяется
смещениями почвы, которые иногда за считанные секунды до-
стигают более десятка метров и вызывают заметные изменения
рельефа, как это было на побережье Чили, не говоря уже о че-
ловеческих жертвах.
Не менее яркую и не менее впечатляющую эпизодичность де-
монстрируют и вулканические извержения, хотя в спокойные
376
периоды проявляют себя лишь выделением вулканических газов
или выбросами пепла, как Карымский вулкан на Камчатке. Однако
всем известны не только извержение Везувия, погубившее Пом-
пеи, но и катастрофические извержения Санторина и Кракатау.
Грязевые вулканы представляют гораздо более скромный и
поверхностный феномен, но и они достаточно широко распро-
странены и периодически извергаются, иногда с воспламенением
углеводородных газов.
Тектонические движения, как особенно убедительно показали
современные измерения с помощью GPS, происходят непрерыв-
но и вместе с тем данные палеомагнетизма показывают, что кар-
тина взаимного перемещения литосферных плит время от време-
ни претерпевает реорганизацию, что вполне естественно, осо-
бенно как следствие либо столкновения плит, либо их распада с
образованием новых осей спрединга. Примером первого может
служить столкновение Индии с Евразией, отозвавшееся, по но-
вым данным, даже изменением направления смещения Тихооке-
анской плиты. А примером второго является раскрытие Красного
моря и Аденского залива с отколом Аравийской плиты от Афри-
канской, затронувшим Анатолийскую, Закавказскую, Иранскую
микроплиты.
Периодическое усиление интенсивности складчато-надвиговых
деформаций, запечатленные в угловых несогласиях, дало основа-
ние Г. Штилле выделить в фанерозое порядка двух десятков оро-
генических фаз, подтвержденных для палеозоя уральским геоло-
гом А. А. Прониным.
Прерывистый характер развития обнаруживает не только суб-
дукция, но и спрединг, оси которого периодически испытывают
перескоки, как это установлено для Срединно-Атлантического
хребта.
Что касается экзогенных процессов, то подлинно катастрофи-
ческими являются ураганы, вызванные тропическими циклона-
ми, вроде тех, которые обрушились на побережье Мексиканского
залива в 2006 г. Не менее катастрофический характер носят круп-
ные оползни и обвалы, вызываемые обильными дождями, схо-
дом снежных лавин в связи с бурным таянием снега в горных
областях, нередко накрывающие целые селения.
Периодическое усиление и ослабление процессов речной эро-
зии находят свое отражение в смене расширения речных долин с
накоплением на дне аллювия во время преобладания боковой эро-
зии их врезанием, создающей террасы по краям долин. Эта смена
обычно коррелируется с понижениями базиса эрозии в связи с
поднятием суши или понижением уровня смежного водоема, в
конечном счете — Мирового океана. Эти колебания, называемые
эвстатическими, наиболее отчетливо запечатлены на сейсмостра-
тиграфических профилях, особенно пассивных континентальных
377
окраин. На этих профилях записаны перерывы в осадконакопле-
нии, предваряемые падением уровня океана, которое, как отме-
тил П.Вэйл с сотрудниками, происходит значительно более рез-
ко, чем обратное повышение уровня океана, ведущее к транс-
грессии морских вод.
Среди осадочных толщ наиболее показательным с интересую-
щей нас здесь точки зрения является строение флишевых форма-
ций. Их разрез состоит из многократного повторения последова-
тельности сочетаний литологически контрастных слоев, образую-
щих так называемые циклиты. Они состоят из чередования мед-
ленно накапливающихся прослоев глинистого, карбонатного или
смешанного (мергели) состава с более мощными, практически
мгновенно осаждающимися отложениями мутьевых потоков — тур-
бидитов, состоящих в подошве из грубообломочного материала.
Таким образом, в протекании всех, без исключения, геологи-
ческих процессов — сейсмичности, вулканизма, интрузивного
магматизма, регионального метаморфизма, денудации (эрозии,
гравитационных процессов), седиментации мы обнаруживаем че-
редование более длительных периодов более медленного, плавно-
го течения этих процессов с гораздо более короткими, во многих
случаях фактически мгновенными их бурными проявлениями. Это
убедительно подтверждает правильность концепции прерывисто-
непрерывного развития геологических процессов и позволяет счи-
тать спор «эволюционистов» и «катастрофистов», начатый еще
Аристотелем и Демокритом, исторически исчерпанным.
11.3. Роль астрономических факторов в геодинамике
В эпоху господства в теоретической геологии геосинклиналь-
но-платформе иной концепции в ее фиксистском толковании, а
затем широкой и быстрой экспансии концепции тектоники ли-
тосферных плит, у геологов почти всецело господствовало убеж-
дение, что динамику Земли полностью определяет ее глубинная
энергетика. Ученые, призывавшие учитывать и влияние внезем-
ных факторов, именовавшиеся «астрогеологами», составляли не-
значительное меньшинство и являлись, по существу, маргинала-
ми по современной политологической терминологии. Между тем
с методологической точки зрения их правота в принципе не вы-
зывает сомнений, поскольку наша планета представляет собой
открытую систему, неизбежно испытывающую влияние внешней
среды, т.е. окружающего ее Космоса.
Но прежде чем рассматривать влияние собственно космичес-
кого окружения, необходимо остановиться на весьма существен-
ной роли процесса, внутренне присущего, т.е. имманентного по
отношению к самой Земле и вместе с тем свойственного ей как
378
небесному телу, а именно к ее вращению вокруг своей оси и ее
обращению по эллиптической орбите вокруг Солнца. И то и дру-
гое, несмотря на свое очевидное значение, долгое время недо-
оценивались в господствующих тектонических парадигмах.
Осевое вращение Земли, если даже временно отвлечься от из-
менчивости его режима, имеет два важных следствия. Одно из них
заключается в западном дрейфе литосферных плит и включенных
в них континентов, связанном с их отставанием от вращения пла-
неты в целом. На этот дрейф обратил внимание еще А.Вегенер,
который даже сильно переоценил его значение. Это отметил один
из основоположников тектоники плит К. Ле Пишон, указав, что
по отношению к Антарктиде остальные литосферные плиты сме-
щаются к западу со скоростью 5 см/год. Этот западный дрейф
рассматривается как причина асимметрии Тихого океана, надви-
гания на этот океан американских континентов, а также асим-
метрии строения флангов меридионально простирающегося Сре-
динно-Атлантического и Восточно-Тихокеанского хребтов.
М. А. Гончаров недавно показал, что помимо западного дрей-
фа осевое вращение Земли в сочетании с внутримантийной кон-
векцией порождает и северный дрейф континентов, наблюдае-
мый после распада последней Пангеи. Он обратился для объясне-
ния этого феномена к известному в физике «правилу буравчика».
Осевое вращение Земли влияет также на распределение напряже-
ний в литосфере, вызывая, в частности, преобладание растягива-
ющих усилий в приэкваториальной области и сжимающих в по-
лярной области и контрастных условий в полосе так называемых
критических широт ±35°. В первом случае это обусловило, по мне-
нию В. М. Моралева и М. 3. Глуховского, возникновение «горяче-
го пояса ранней Земли», в пределах которого появились первые
континентальные «протоконтинентальные» массивы. Во втором
случае это выражается в повышенной амплитуде рельефа земной
поверхности и сейсмической активности, согласно обобщению
российского геофизика Б. В. Левина.
Но скорость осевого вращения Земли не остается постоянной,
а испытывает закономерные изменения, за последние столетия
надежно зафиксированные инструментальными методами. Эти
изменения происходят и в годичном, сезонном масштабе, и в
масштабе десятилетий. В последнем случае период (цикл) таких
изменений составляет 60—70 лет, т. е. оказывается в три раза дли-
тельнее 22-летних циклов солнечной активности, а также сейс-
мичности и вулканизма. Несомненно, что скорость вращения Земли
подвержена и более долгопериодичным изменениям, и все эти
изменения имеют своим следствием изменение фигуры Земли, а
последнее влечет за собой серьезные тектонические дислокации.
Именно с перестройкой фигуры Земли от более шаровидной к
более эллипсоидальной, и наоборот, связывают образование в коре
379
и литосфере так называемой регматической сети разломов, тре-
щин и линеаментов, закономерно ориентированных ортогональ-
но и диагонально по отношению к фигуре Земли. По существу,
никакого другого объяснения происхождения регматической сети
не предложено. Между тем Ю. А. Морозовым было недавно пока-
зано, что той же ориентировке подчиняется простирание и более
древних вплоть до раннедокембрийских транспрессивных склад-
(чато-надвиговых систем.
Изменение фигуры Земли может быть привлечено для объяс-
нения сопряженности бореальных трансгрессий и регрессий в
приэкваториальной области, если такая сопряженность, доказы-
ваемая рядом исследователей (Ю.Н.Авсюк и др.), найдет свое
подтверждение.
В режиме осевого вращения Земли меняется не только скорость
этого вращения, но и другие его параметры — пространственное
положение (прецессия) и наклон оси вращения. Изменение этих
параметров было привлечено сербским ученым М.Миланкови-
чем для объяснений климатических колебаний, ответственных за
чередование ледниковых и межледниковых эпох во время послед-
него, плейстоценового покровного оледенения. Кроме изменения
наклона оси вращения и ее пространственного положения Милан-
кович указал на изменение еще одного параметра — эксцен-
триситета земной орбиты. Продолжительность периодов этих из-
менений оценивается астрономически соответственно в 22,40 тыс.
лет и 100 тыс. лет. В подразд. 11.1 отмечается, что гипотеза Милан-
ковича получила полное подтверждение на фактическом матери-
але, причем не только для плейстоцена.
Заканчивая на этом краткое рассмотрение геологических след-
ствий ротационного режима Земли и его изменений, следует еще
упомянуть о том, что скорость осевого вращения нашей планеты
и, естественно длина суток закономерно убывала и продолжает
убывать в связи с тормозящим влиянием твердых приливов, вы-
зываемых гравитационным притяжением Луны. Но это нас натал-
кивает на рассмотрение следующей большой проблемы — влия-
ния на динамику Земли ближнего Космоса и прежде всего Луны
и Солнца.
Эта проблема в последние годы активно разрабатывается рос-
сийским геофизиком Ю. Н.Авсюком, предложившим ее новое и
оригинальное решение. В отличие от долго господствовавшего пред-
ставления о том, что на протяжении всей истории Земли имело
место монотонное удаление Луны от Земли и, соответственно,
уменьшение амплитуды вызываемых ее притяжением твердых при-
ливов, Ю.Н.Авсюк показал, что под воздействием гравитацион-
ного влияния Солнца на общий центр тяжести системы Земля—
Луна периодически происходит обратный процесс — сближение
Луны с Землей, а значит и усиление эффекта твердых приливов.
380
В Соответствующую периодичность Ю.Н.Авсюк определяет по ис-
В торико-геологическим данным, сопоставляя ее практически с
В циклами Бертрана и Штилле. Одновременно с изменением рас-
В стояния между Землей и Луной, по Авсюку, происходит измене-
В иие наклона и положения оси вращения Земли и экваториальной
плоскости по отношению к эклиптике, т.е. явления, учитывае-
В мые в концепции Миланковича, и соответствующие изменения
В климата Земли, а также скорости вращения планеты. Этим объяс-
В няются глобальные трансгрессии и регрессии, проявляющиеся с
В противоположным знаком в полярных и приэкваториальных об-
fl ластях, а также периодические смещения ареалов максимального
В проявления магматической деятельности из высоких широт в низ-
В кие, и наоборот.
В Следует заметить, что соответствующие построения, как и ана-
В логичные построения И А. Одесского в отношении трансгрессий
В и регрессий основаны на использовании измерений площадей по
В палеогеографическим картам, составленным на современной кар-
В тографической основе, без учета смещений континентов вслед-
fl ствие их дрейфа. Возможно, однако, что для последних 200 млн
В лет ошибка не настолько велика, чтобы полностью лишить ре-
В зультаты этих исследований всякой достоверности.
В Указанные изменения ротационного режима Земли привле-
В каются Ю.Н.Авсюком также для объяснения периодической ак-
В тивизации процессов деформации литосферы. Твердым лунно-сол-
В печным приливам в этом смысле придается большое значение
В российским ученым А.Л. Масловым и американским Р.Бостро-
В мом. Последний связывает с ними и перемещение литосферных
В плит.
В Даже если во всех этих работах допускаются определенные пре-
В увеличения, вряд ли следует сомневаться в том, что Луна и Сол-
В нце своим гравитационным воздействием оказывают определен-
fl ное влияние на динамику Земли. Б. В. Левин указывает на еще один
В возможный «канал» этого влияния — смещение внутреннего, твер-
В дого ядра Земли, провоцирующее, по его соображениям, возму-
В щения ротационного режима Земли и, как следствие, стражаю-
В щееся на перемещениях литосферы и коры. Еше дальше в своих
В рассуждениях идет отечественный астроном Ю. В. Баркин, кото-
В рый предполагает, что под гравитационным воздействием бли-
В жайших к Земле небесных тел происходят дифференциальное
В смещение оболочек Земли и, в конечном счете, деформации ли-
В тосферы и коры.
В Совершенно иного рода и при этом абсолютно очевидным про-
В явлением внешнего, космического воздействия на Землю явля-
В ются бомбардировки ее поверхности метеоритами, астероидами и
В кометами. Их главным источником является, конечно, пояс Кой-
В пера на ее внешней периферии и «облако Оорта*, но отнюдь не
11
381
исключено, что часть комет может иметь и более внешнее, галак-
тическое происхождение, как то предполагает А. А. Баренбаум.
Наиболее интенсивной метеоритно-астероидной бомбардировке
Земля подверглась на самой ранней стадии своего развития, до
3,9—3,8 млрд лет назад, что являлось прямым продолжением ее
аккреции и предполагается по аналогии с Луной, так как непос-
редственные следы этой бомбардировки стерты из ее каменной
летописи. Но уже в среднем архее сохранились следы импактного
воздействия в виде слоя со сферулами, а от более поздних импак-
тов сохранились и кратеры. Число таких кратеров, обнаруживае-
мых различными методами не только на суше, но под водой, воз-
растает с каждым годом. С большим основанием предполагается,
что крупные импакты оказывали весьма серьезное влияние на
климат и могли служить причиной великих вымираний и обнов-
лений состава животного населения нашей планеты, возможно в
сочетании с мощными вулканическими извержениями, также
спровоцированными этими импактами.
Теперь рассмотрим вопрос о возможном влиянии на динамику
Земли более отдаленного, находящегося за пределами нашей Сол-
нечной системы, Космоса. Высказываемые в этом отношении пред-
положения носят еще более гипотетический характер и с этим
безусловно следует считаться.
Как известно, Солнечная система и Земля в ее составе обра-
щаются по эллиптической орбите вокруг центра нашей Галакти-
ки Млечного пути. Период этого обращения в современную эпоху
оценивается астрономами в 217 млн лет. Давно было подмечено,
что эта продолжительность близка к продолжительности тектони-
ческих циклов Бертрана, что давало основание установить между
ними причинно-следственную связь. Довольно очевидно, что на
своем долгом пути по галактической орбите от точки наибольше-
го удаления от центра Галактики — апогалактия до точки наи-
большего к нему приближения — перигалактия Земля попадает в
разные условия гравитационного поля и пересекает рукава и пред-
полагаемые струйные потоки, исходящие из центральной облас-
ти Галактики. В связи с этим предполагаются различные измене-
ния в состоянии литосферы и коры — уплотнение-разуплотне-
ние, сжатие-растяжение и т.д.
Периодическим пересечением Солнечной системой на своем
галактическом пути предполагаемых струйных потоков газо-пы-
левого вещества А. А. Баренбаум попытался объяснить метеорит-
ные бомбардировки, с которыми могли быть связаны великие
вымирания биоты.
И, наконец, о еще более смелом предположении — возможно-
го влияния на геодинамику так называемых гравитационных волн,
исходящих из глубин Вселенной и, быть может, являющихся про-
дуктом столкновения галактик.
382
11.4. Происхождение и развитие жизни на Земле —
геологический аспект
Происхождение жизни — одна из основных проблем естествоз-
нания, имеющая огромное мировоззренческое значение. Она в
одинаковой мере касается интересов биологии и геологии. Послед-
нее связано с тем, что биосфера является одной из важнейших
земных оболочек и оказывает самое активное воздействие на смеж-
ные оболочки — литосферу, атмосферу и гидросферу. Проблема
происхождения жизни, которая в настоящее время активно раз-
рабатывается учеными разных специальностей и прежде всего
биохимиками и генетиками, не может быть решена без участия
геологов. Геологам надлежит ответить на два главных вопроса —
когда появилась жизнь на Земле и каковы были условия на ран-
ней стадии развития нашей планеты, которые могли контролиро-
вать это событие, поскольку в дальнейшей истории Земли уже
нет никаких следов его повторения — все живое возникало только
из живого.
С ответом на первый вопрос — о времени появления жизни на
Земле в настоящий момент дело обстоит таким образом. В архей-
ских породах Южной Африки и Западной Австралии с возрастом
порядка 3,5 млрд лет содержатся карбонатные постройки, создан-
ные цианобактериями. А в более древних (3,8 млрд лет) образова-
ниях юго-западной Гренландии нет столь прямых следов жизни,
но изотопно-геохимические исследования углеродистых соедине-
ний и соотношения U/Th приводит некоторых ученых к выводу о
проявлении жизнедеятельности уже в раннем архее. Впрочем, пер-
вый из этих выводов не нашел подтверждения в работах других
исследователей. То же касается заключения некоторых ученых,
основанного на исследованиях обломочных цирконов с возрастом
до 4,4 млрд лет, обнаруженных в Западной Австралии, о том, что
в это время на земной поверхности уже существовала жидкая вода,
что могло способствовать появлению или развитию жизни. Заклю-
чение это основывалось на преобладании в этих цирконах тяжело-
го изотопа кислорода — |8О. Однако твердо установленным при-
сутствие на земной поверхности жидкой воды может считаться
лишь для времени образования осадочных пород Гренландии, т.е.
3,8 млрд лет назад.
Таким образом, в данном вопросе мы можем опираться лишь на
цифру 3,5 млрд лет, не исключая возможности более раннего (око-
ло 4 млрд лет и даже больше) появления жизни на Земле.
Значит, истоки земной жизни следует искать в условиях, су-
ществовавших на Земле в первые полмиллиарда лет ее существо-
вания, в эоне, получившем название эоархея или хадея (Hadean).
Но, увы, мы слишком мало знаем об этих условиях, поскольку
единственными дошедшими до нас свидетелями являются те са-
383
мые обломочные цирконы, по которым, как отмечалось, получе-
ны противоречивые данные. Тем не менее представляется доста-
точно вероятным, что Земля по крайней мере к концу этого эона
обладала атмосферой, скорее всего восстановительной, содержав-
шей соединения С, Н, N, была покрыта первичной базальтовой
или коматиитовой корой и не была ни слишком перегрета, ни
слишком охлаждена, что допускало присутствие жидкой воды.
По мнению Э. М. Галимова, этих условий было достаточно для
образования сначала пребиотических органических соединений,
а затем и РНК — рибонуклеиновой кислоты — первого звена в
цепи жизни, основе ДНК, с дальнейшей эволюцией вплоть до
гена и живой клетки.
Другие исследователи, в частности А. С. Спирин, настроены в
этом отношении менее оптимистично, ссылаясь на то, что все
эксперименты, направленные на синтез РНК в условиях, близ-
ких к возможным земным, потерпели неудачу. Это заставляет до-
пустить возможность привноса жизни из Космоса, т. е. обратиться
к некогда высказанной С. Аррениусом гипотезе «панспермии». Эти
взгляды находят свое подтверждение в практически повсемест-
ном присутствии органических соединений в метеоритах и «звез-
дной пыли» и особенно в обнаружении предположительно орга-
нических остатков в метеорите вероятно марсианского происхож-
дения, найденном на ледниковом щите Антарктиды. Эти и подоб-
ные находки обстоятельно описаны и комментированы А. Ю. Ро-
зановым, в то время как Э. М. Галимов считает все обнаруженные
в Космосе органические соединения лишь пребиотическими.
Даже положительно оценивая возможность поступления живо-
го вещества на нашу планету уже, так сказать, в готовом виде,
приходится констатировать, что это отодвигает, но не решает саму
проблему зарождения жизни в масштабе Вселенной. Но она тогда
выходит за рамки нашей науки.
Пока что напрашивается вывод, что жизнь представляет собой
не чисто земной, а космический феномен, в примитивном виде
достаточно широко представленный в Космосе, а наша Земля
оказалась лишь самым благоприятным местом для ее эволюции и
расцвета.
Но если принять эту констатацию, мы оказываемся перед не-
обходимостью решения следующей проблемы — причин этой эво-
люции в направлении все большей сложности и совершенства. Эта
проблема тем более трудно решаема, поскольку эволюция жизни
на Земле протекала далеко не постепенно и просто. Например,
сразу возникает вопрос — почему в течение более чем 2,5 млрд
лет наша биосфера была представлена лишь безъядерными одно-
клеточными прокариотами — бактериями и водорослями. Что, им
пришлось дожидаться накопления в атмосфере свободного кисло-
рода? Допустим, это было так, но затем новая долгая пауза отде-
384
лила появление эукариот от появления первых многоклеточных
организмов — Metazoa. И новая пауза отделила это плохо доку-
ментированное событие от внезапного появления 600 млн лет
(назад, т.е. почти через 4 млрд лет после рождения самой Земли
первой разнообразной фауны мягкотелых беспозвоночных — эди-
акарской фауны. И, наконец, теперь уже всего через 60 млн лет
новая вспышка — на сцену выходит кембрийская фауна беспоз-
воночных, родоначальница, как считают, всего дальнейшего фа-
Iнерозойского животного мира. В чем причина подобного неравно-
мерного развития процесса эволюции органического мира — че-
редования длительных, неодинаковых по продолжительности пе-
риодов «застоя» и бурных скачков, лишь в отдаленной степени
коррелирующихся с событиями в развитии структуры литосферы
г и рельефа Земли?
' Дарвиновская теория эволюции, основанная на борьбе за су-
ществование, даже подправленная современной генетикой, уже
не удовлетворяет исследователей. Не отвергая ее в принципе, боль-
|шинство из них вносят в нее новые элементы, считая, что дарви-
низм — одно из объяснений эволюции, а не она сама.
В середине прошлого века теория естественного отбора вышла
на генный уровень, в котором отбору подвергались генные мута-
ции, происходившие чисто случайным образом. В дальнейшем
выяснилось, что частота мутаций повышается в стрессовой ситу-
ации. Это позволяет заключить, что случайность способствует от-
бору более перспективных геномов. Оказалось даже, что измене-
ния, испытываемые клетками организмов под действием внешних
факторов, могут передаваться по наследству. Причем эти измене-
ния не затрагивают ДНК, а лишь сопутствующие ей молекулы
химических соединений. Был обнаружен горизонтальный перенос
генов, т.е. обретение наследственной информации помимо про-
цессов размножения. Это явление распространено по всей приро-
де, а в отношении одноклеточных оно признано как определяю-
Д щее эволюцию. Это означает, как считают Ю. В.Чайковский, И. Ко-
мас и другие биологи, что любые признаки и свойства могут быть
получены как от предка путем размножения («вертикально»), так
и от современника («горизонтально»).
। Выяснилось, наконец, что способность к наследованию рас-
пространяется и на приобретенные отдельными группами орга-
низмов способности жизнеобеспечения. Все это приводит к необ-
ходимости замены так называемой «синтетической» теории эво-
люции, основанной на сочетании классического дарвинизма и
генетики, более современной концепцией, названной «новым
дарвинизмом». В нем предполагается заменить формулу синтети-
ческой теории — «Эволюция — это изменение генетического со-
става популяций» (Т.Добржанский) более сложной — «Эволю-
ция — это совокупность механизмов, приводящих к изменениям
385
в течение времени природы и частоты наследуемых типов в пре-
делах популяции» (Е.Яблонка).
Для геолога важно отметить два отличия этого «нового дарви-
низма» от классического и «синтетического». Это больший учет
влияния внешней среды на процесс эволюции и возможность на-
следственной передачи приобретенных в результате этого влия-
ния признаков. Таким образом, на современном этапе теория эво-
люции возвращается к идеям выдающегося французского есте-
ствоиспытателя Ламарка, предшественника Ч. Дарвина, суть ко-
торых составляют два главных утверждения: вид приспосаблива-
ется к условиям жизни благодаря активности каждой особи; орга-
низмам свойственно стремление к усложнению. Современная эво-
люционная модель включает в себя процессы номогенеза (эволю-
ции на основе закономерностей, а также общности законов фор-
мообразования), сформулированные в 1922 г. российским зооло-
гом Л.С. Бергом (1876—1950) и получивших развитие в трудах
российского палеоботаника С. В. Мейена.
С этих позиций представляются вполне оправданными поиски
объяснения причин как эдиакарского (600 млн лет назад), так и
кембрийского (542 млн лет назад) «взрывов» биологического раз-
нообразия в изменениях геологической вреды. В частности, эдиа-
карский взрыв непосредственно последовал за стремительным
исчезновением самого грандиозного в истории Земли ледниково-
го покрова, который получил название «криогения», соответству-
ющее периоду его развития. А само это событие могло быть спро-
воцировано крупным импактом, как об этом свидетельствует не-
давнее обнаружение в Намибии иридиевой аномалии на границе
тиллитов и их карбонатной покрышки, т. е. как раз на рубеже сме-
ны ледникового климата теплым. Кстати, тоже отмечено и на дру-
гой подобной границе — в позднем рифее.
Что касается кембрийского «взрыва», то наиболее привлека-
тельной на сегодня остается гипотеза В.Б.Сочавы, согласно ко-
торой причиной как эдиакарского, так и кембрийского взрывов
являются резкие изменения состава атмосферы и солевого соста-
ва морской воды, которые произошли в результате распада Роди-
нии и таяния ледникового покрова.‘В первую очередь имелись в
виду колебания в атмосфере содержания свободного кислорода, а
также обнаруженные в осадках изменения в изотопном составе
углерода, серы и стронция. Было ли это первопричиной или след-
ствием какого-то более общего, возможно космогенного собы-
тия? На этот вопрос нет ответа.
Развитие животного и растительного мира Земли в течение
фанерозоя уже достаточно хорошо изучено и в нем прежде всего
обращает на себя внимание то обстоятельство, что оно отнюдь не
было постепенным, а периодически прерывалось кратковремен-
ными событиями катастрофического характера. Эти события вы-
386
ражались внезапным вымиранием значительной части существо-
вавшей к этому времени и господствовавшей на Земле биоты и
вслед за этим расцветом других, обычно более совершенных групп
организмов, приобретавших доминирующее положение. Иначе
говоря, это были этапы великих вымираний и обновлений соста-
ва биосферы планеты. Как правило, они приурочены к границам
эр и периодов стратиграфической шкалы. Так, наиболее крупные
из таких событий имели место на границе перми и триаса, т.е.
палеозоя и мезозоя, и мела и палеогена, т. е. мезозоя и кайнозоя,
не говоря уже о границе венда и кембрия, на которой практиче-
ски исчезла эдиакарская биота и появилась характерная для кем-
брия и всего раннего палеозоя. Менее значительные события по-
добного рода отмечены на рубежах триаса и юры, эоцена и олиго-
цена и т.д.
Теперь стало совершенно очевидным, что именно учет этой
особенности палеонтологической летописи, ее естественной пре-
рывистости и послужил основой разработки биостратиграфиче-
ской шкалы фанерозоя и обеспечил ее сохранение до настоящего
времени в основном в том же виде, в котором она была создана к
середине XIX в., т.е. более 150 лет назад.
Но в чем причина этих великих вымираний и обновлений орга-
нического мира Земли? Однозначного ответа на этот важнейший
вопрос не получено до сих пор.
В 1980—1990-е гг. всеобщее внимание привлекла гипотеза
Л. и У.Альваресов, объяснившая вымирание динозавров и многих
других представителей мезойской фауны на границе мела и па-
леогена, т.е. 65 млн лет назад, падением на Землю крупного, бо-
лее 10 км в диаметре метеорита (или астероида, или кометы),
вызвавшим резкое изменение температуры земной поверхности и
некоторые другие изменения среды. Эта гипотеза была основана
на обнаружении в Северной Италии в пограничном слое мел-
палеогеновых отложений повышенного содержания иридия, ха-
рактерного лишь для метеоритного вещества. В дальнейшем оно
было установлено во многих, более сотни, разрезах пограничных
между мелом и палеогеном слоях как на континентах, так и в
океанах (в керне скважин глубоководного бурения). Причем наря-
ду с иридием были обнаружены следы ударного, импактного воз-
действия метеоритов или астероидов — так называемые шоковый
кварц, стеклянные сферулы и т.п., но, пожалуй, наиболее убе-
дительным подтверждением импактной гипотезы Альваресов яви-
лось открытие на п-ве Юкатан в Мексике крупного — 180 км в
диаметре ископаемого кратера Чиксулуб, возраст которого ока-
зался точно отвечающим мел-палеогеновому рубежу. Впоследствии
тот же возраст был доказан нашими учеными для Карского крате-
ра в Арктике. Все эти факты убедили большинство исследователей
в справедливости импактной гипотезы, по крайней мере приме-
387
нительно к мел-палеогеновому вымиранию. Были проведены и де-
тальные расчеты в целях выяснения климатических и других по-
следствий подобного события.
Однако как обстоит дело с другими подобными событиями на
иных геохронологических рубежах? По этому поводу следует прежде
всего отметить, что обсуждение причин мел-палеогенового вы-
мирания и его объяснения Альваресами стимулировало существен-
ное повышение интереса к роли импактных явлений в истории
Земли и привело к открытию многих, ранее неизвестных импак-
тных кратеров, в том числе подводных. Так, подобный кратер был
обнаружен геофизиками в Чесапикском заливе Атлантического
океана, буквально рядом с американской столицей. По возрасту
он относится к концу эоцена, как и давно известный Попигай-
ский кратер на севере Сибири. Чесапикский кратер был недавно
.разбурен, как и Чиксулубский кратер в Мексике.
К настоящему времени следы падения метеоритов и астерои-
дов обнаружены в отложениях всех возрастов, начиная с архей-
ских, в том числе и на тех рубежах, на которых зафиксированы
крупные вымирания и обновления органического мира. Примеча-
тельно, однако, что это долгое время не касалось пермско-триа-
сового рубежа, на котором выявлено самое крупное событие по-
добного рода — исчезновение 85 % животных организмов. Однако
недавно появилось сообщение о том, что в Антарктиде, под ее
ледовым щитом, обнаружен крупный импактный кратер предпо-
ложительно этого возраста.
Несмотря на популярность импактной гипотезы, особенно среди
широкой публики, далеко не все исследователи ее разделяют и
выдвигают альтернативные объяснения великих вымираний. Сре-
ди них наибольшее внимание привлекает «вулканическая» гипо-
теза, развиваемая прежде всего французскими учеными (В. Кур-
тийо и др.). Эта гипотеза основана на совпадении во времени вы-
мираний и образования крупных трапповых полей. В частности,
это касается и мел-палеогенового и пермско-триасового рубежей.
Первому отвечает крупная трапповая провинция Декан в Индии,
второму — тунгусская провинция в Сибири и траппы Эмейшань в
Южном Китае.
Представляется весьма интересной попытка двух американских
исследователей Д. Эббота и Э. Мелея объединить импактную и вул-
каническую гипотезы. Они провели статистический анализ и выя-
вили, что наблюдается действительно значительное совпадение
всех трех категорий событий — вымираний, импактов и активиза-
ции плюмов, создавших крупные трапповые поля. Совершенно
очевидно, что это может трактоваться только таким образом, что
импакты каким-то способом провоцируют активность плюмов и
совместно с ними вызывают изменения климата и других условий
окружающей среды, которые оказываются губительными для це-
388
лого ряда живых организмов. Не исключено при этом, что жертва-
ми становятся те группы организмов, которые были уже близки к
исчерпанию своего потенциала к совершенствованию, например
динозавры. А освободившееся место было быстро занято более
способными к прогрессу, т.е. более перспективными с точки зре-
ния дальнейшей эволюции, живыми существами.
В этой заманчивой синтетической гипотезе Эббота—Ислея не-
решенным остается главный вопрос — каков механизм, связыва-
ющий плюмы, корни которых лежат даже не в астеносфере, а в
глубокой мантии, вплоть до границы с ядром, и импактами, не-
посредственная глубина воздействия которых на литосферу не
превышает километра. Но это лишь один из многих вопросов в
длительной и сложной истории возникновения и развития жизни
на Земле.
11.5. Уникальна ли наша планета Земля?
Этот вопрос волнует не только научное сообщество, но и бо-
лее широкую публику, причем с каждым годом все больше и боль-
ше. Интерес к нему подогревается открытиями последних лет. Еще
15 лет тому назад не было никаких свидетельств существования во
Вселенной планетных систем, подобных нашей Солнечной систе-
ме, а с 1995 г. открыто уже более 150 подобных систем. И если до
самого последнего времени входящие в них планеты имели раз-
меры порядка планет-гигантов типа Юпитера, то теперь появи-
лись данные относительно существования планет и с параметра-
ми, близкими к параметрам нашей Земли.
Другая важная категория фактов, касающаяся затронутой про-
блемы, состоит в обнаружении присутствия в веществе метеори-
тов и комет сложных органических соединений, на основе кото-
рых при определенных условиях могла образоваться рибонуклеино-
вая кислота — та самая РНК, которая уже способна к реплика-
ции и, следовательно, сама может служить основой для развития
жизни. Поэтому подобные соединения и рассматриваются как
пребиотические, т.е. предшествующие появлению жизни. Пред-
полагается, что такие соединения, а возможно и РНК, могли обра-
зоваться на протопланетной стадии образования Солнечной систе-
мы. Еще одна категория фактов — открытие следов былого наличия
жидкой воды на Марсе и, гораздо более спорное — на Луне.
А вода, как известно, — необходимая предпосылка развития жизни.
И наконец, самым убедительным доказательством того, что
жизнь — не чисто земной, а космический феномен, могло бы
служить подтверждение принадлежности цианобактериям струк-
тур в метеорите ALH 84001 марсианского (или из пояса астерои-
дов) происхождения, а также недавно найденного его аналога, и
389
метеорита Оргей, упавшего во Франции. Однако подобное тол-
кование этих находок все еще служит предметом дискуссии.
В более конкретном и узком плане можно ограничиться рассмот-
рением вопроса о том, почему среди тел Солнечной системы —
планет и их спутников именно Земля оказалась подходящей для
развития высокоорганизованной жизни и, в конечном счете, по-
явления человека. Этому, несомненно, способствовало сочетание
ряда свойственных именно ей особенностей, перечисляемых ниже.
1. Расположение Земли в Солнечной системе внутри орбиты
планет-гигантов и, прежде всего Юпитера, обеспечивает устой-
чивость ее собственной орбиты.
2. Присутствие в непосредственной близости к Земле ее мас-
сивного спутника Луны, образующей с ней фактически двойную
планету, придающее устойчивость положению оси вращения Зем-
ли, испытывающей смещения лишь в весьма ограниченных пре-
делах.
3. Оптимальный размер Земли по сравнению с такими плане-
тами земной группы, как Меркурий и Марс, обеспечивший со-
хранение в ее структуре жидкого внешнего ядра и, как следствие,
образование магнитосферы с ее защитными поясами, предохра-
няющими биосферу от губительного воздействия космического
излучения.
4. Определенный размер Земли оказался достаточным для того,
чтобы ее гравитационное поле смогло удержать необходимый для
жизни объем атмосферы, в отличие от утративших ее полностью
или частично Меркурия и Марса.
5. Перепад температур (порядка 4 000 °C) между внешним яд-
ром и поверхностью Земли обусловил проявление конвекции и
адвекции в мантии Земли и, следовательно, функционирование
свойственной только Земле тектоники плит, а также плюм-тек-
тоники, которые в совокупности порождают магматизм, включая
вулканизм, поставляющий в атмосферу углекислый газ, необхо-
димый растениям для производства кислорода, в свою очередь
потребляемого животным миром.
6. Тектоника плит выполняет еще одну важную функцию —
путем субдукции она удаляет с поверхности Земли избыток воды и
углекислоты, который в противном случае мог бы создать на на-
- шей планете столь же плотную атмосферу, как на Венере. А это
привело бы к такому же парниковому эффекту с повышением
температуры на поверхности планеты выше предела, допускаю-
щего существование жизни.
7. Благоприятный для развития жизни на Земле диапазон тем-
пературы на ее поверхности был, в первую очередь, обусловлен
ее положением по отношению к Солнцу между слишком разогре-
той Венерой и слишком охлажденным Марсом. Кроме того этому
в значительной степени могла способствовать жизнедеятельность
390
населявших планету организмов, удалявших избыток углекислого
газа и метана и тем самым сдерживавших парниковый эффект и
игравших роль естественных кондиционеров.
8. Если признать справедливыми предположения ряда ученых
о том, что колыбелью жизни на Земле могли служить спрединго-
вые рифтовые зоны срединно-океанских хребтов с их гидротерма-
ми, а роль катализаторов могли играть смектиты — продукты
подводного выветривания гиалокластитов, то, опять-таки, здесь
играла роль тектоника плит.
9. Дифференциация мантии Земли под воздействием конвек-
ции и адвекции, т.е. плейт- и плюм-тектоники обусловила кон-
центрацию в земной коре всего необходимого для жизнедеятель-
ности организмов и в особенности человека набора химических
элементов, а именно кальция, магния, фосфора, кремния для
образования органических скелетов, металлов — меди, железа,
никеля, марганца, алюминия, титана а также урана для развития
человеческой цивилизации.
10. Накоплению полезных химических элементов в корах вы-
ветривания и почвах способствовали еще процессы химического
выветривания, обязанные взаимодействию литосферы с атмо-
сферой, гидросферой и биосферой.
11. В свою очередь, жизнедеятельность органического мира
создала в земной коре тот запас горючих ископаемых — угля,
нефти, газа, который уже в течение нескольких веков поддержи-
вает устойчивое развитие человеческого общества и будет обеспе-
чивать его до тех пор, пока не будет разработан надежный и деше-
вый способ использования для тех же целей практически неис-
черпаемых ресурсов водорода.
Таким образом, если не само появление, то развитие высоко-
организованной жизни на Земле было обеспечено действительно
уникальным, по крайней мере, в масштабе Солнечной системы,
сочетанием, с одной стороны астрономических физических пара-
метров, обусловивших возможность проявления не только плюм-
тектоники, свойственной и дру им планетам нашей системы и
их спутникам, но и тектоники плит, а также деятельность самой
биосферы, направленная на ее самосохранение и саморазвитие
(самоорганизацию), т.е. имела место обратная связь.
Вряд ли подобное сочетание может оказаться широко распро-
страненным и в масштабе Вселенной, хотя исключать возможность
его повторения где-либо в ее огромных просторах было бы нера-
зумным.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
...История науки не может являться безразличной для
всякого исследователя. ...Только этим путем возможна
правильная и полная оценка того, что добывается со-
временной наукой, что выставляется ею как важное,
истинное и нужное.
В. И. Вернадский
История геологии наглядно показывает нелинейный — изви-
листый, разветвленный, некумулятивный — путь к современному
состоянию этой науки, оценивая не только вклад отдельных ис-
следователей, но и характер развития знания в целом. Это вовсе
не равномерное последовательное наращивание массива опытных
фактов. Их накоплению сопутствовали осмысление, истолкования,
обобщения. Формировались и утверждались концепции, со време-
нем неизбежно и неоднократно корректировавшиеся или после
бурных дискуссий отбрасывавшиеся под натиском новых фактов,
под давлением растущих потребностей общества. История науки
не только освещает борьбу идей в прошлом, но и тем самым под-
сказывает, как рациональнее углублять и расширять запас полу-
чаемых знаний в будущем. *
Геология — наука историческая. Наши представления о близ-
ком и далеком прошлом Земли, основываясь на фактах сегодняш-
них наблюдений, являются результатом мысленных, аналитиче-
ских реконструкций, простирающихся на миллионы и миллиар-
ды лет назад. Между тем, не только прошлое самой нашей плане-
ты, но и история ее изучения неоднократно подвергались и под-
вергаются существенным переоценкам с позиций сегодняшнего
дня, притом нередко — без учета тогдашнего уровня развития и
состояния общества.
Становлению геологии способствовали развитие промышлен-
ности, освоение новых территорий и акватории мирового океана,
успехи фундаментальных естественных наук, стремление челове-
ка к расширению знаний об окружающем мире. В свою очередь,
без геологии, как теперь вполне ясно, невозможно эффективно
решать ни экономические, ни социальные, ни мировоззренче-
ские проблемы человечества, такие, как рождение и развитие на-
шей планеты, возникновение жизни, а также ресурсное, эконо-
мическое, энергетическое, экологическое обеспечение не только
выживания, но и всестороннего развития общества.
Для геологии наших дней характерно широкое использование
данных других научных дисциплин — механики, физики, химии,
астрономии, геоинформатики, синергетики — с переходом от
качественных оценок к количественным геологический моделям.
Ныне геология обладает богатейшей фактуальной базой, новей-
392
шими совершенными приборами, методами и технологиями, по-
зволяющими познавать неведомые ранее глубины недр и истории
Земли, выдвигать различные, порой непримиримо конкурирую-
щие концепции глобального устройства и развития планеты. Де-
лает ли все это современную геологию в целом зрелой фундамен-
тальной наукой, дающей надежно обоснованное, адекватное зна-
ние?
История науки через последовательность событий, через судь-
бы ученых и их открытия отражает ее путь, как подчеркивал
В. И. Вернадский, не только к «важному и нужному», но и к ис-
тинному. Достигнута ли эта цель геологией — в какой мере, на
основе чего и какими средствами?
На эти вопросы отвечает методология науки. Она вскрывает сде-
ланные ошибки и их причины, предостерегает не только от обы-
денного легковерия к очевидности, но и от предрассудков есте-
ственно-научного мышления; учит, как наблюдать, эксперимен-
тировать, истолковывать и оценивать результаты, чтобы можно было
доверять им в науке и эффективно применять их на практике.
Учеными давно осознано, что истина относительна; она дает-
ся не только фактами и логикой, но и способом познания. Науч-
ная теория не выводится из наблюдений и экспериментов, — они
сами всегда строятся на основе той или иной теории. Опыт по-
ставляет не «чистые факты», а их интерпретации — всегда в рам-
ках некоторой теоретической концепции. Эмпирический базис не
может быть абсолютно непредвзятым и неопровержимым, и лю-
бая опытная проверка небесспорна. Путь к объективному знанию
не свободен от субъективности. Он всегда связан с некоторой па-
радигмой — общими принципами построения исследования и
добываемого в нем знания. Специфика наук здесь отступает на
второй план.
С другой стороны, общепризнано, что без эмпирических фак-
тов нет теоретических обобщений, а без теоретической основы
невозможен целенаправленный сбор эмпирических фактов. Речь,
следовательно, должна идти не о пренебрежении фактами, а о
методологически корректном их использовании.
Подлинная наука — это область знаний непременно с собствен-
ной развитой теорией; в силу этого она и способна решать фунда-
ментальные задачи. Эмпирия же, сколь бы обширна она ни была,
без теории — база лишь преднауки. Научные проблемы нерешае-
мы только наблюдением реальности: необходимо гипотетически
перестраивать ее так, чтобы аномальные факты не противоречили
ей. При этом важны не согласие гипотезы со всеми фактами, а ее
способность приводить к новым следствиям, подтверждаемым
опытом. Эмпирические данные, хотя и являются основой геоло-
гии, но, не включенные в теоретическую систему, они не созда-
ют необходимой и достаточной базы для решения проблем науки.
393
Любой научный метод отображает реальность «по-своему»,
основываясь на тех или иных теориях, ни одна из которых не
является верной всегда и везде. Факты не могут быть абсолютно
объективными, они отбираются, оцениваются и интерпретиру-
ются по-разному, приводя к выводам об истинной природе явле-
ний не прямо и однозначно, а всегда лишь косвенно и вероятно-
стно.
Научный факт не тождествен наблюдательным данным; он воз-
никает на их основе после истолкования и внесения поправок.
Сами факты без дополняющего «теоретизирования» не приводят
к убедительному заключению. Они анализируются и истолковы-
ваются ученым тогда, когда он уже следует какой-то теории; между
реальностью и ее отражением неустранимая стена интерпретаций.
Условий, в которых действительность воспринималась бы незави-
симо от понимания, от тех или иных теорий, не бывает. Наивная
вера в существование фактов, которые якобы вполне однозначно
«говорят сами за себя» — всего лишь атавизм обыденного мышле-
ния. Бесчисленное множество опытных данных не доказывает и не
опровергает окончательно и безусловно никакую теоретическую
концепцию.
Теории — основная форма развития современной зрелой на-
уки. Только после теоретической проверки эмпирическая зависи-
мость или отвергается, или включается в науку. Именно абстракт-
ные (объясняющие и предсказывающие, а не просто описываю-
щие) модели обеспечивают фундаментальность и эвристическую
мощь наук. Пренебрежение этим, а не мнимо особая сложность
объектов геологии, причина теоретической недоразвитости ряда
«фактологически богатых» ее разделов. Чем больше фундаменталь-
ных задач успешно решает теория, тем более адекватной она мо-
жет считаться.
Теория подтверждается и опровергается не эмпирическими, а
лишь теоретическими фактами. Она создается путем мыслитель-
ных операций не с реальными объектами, а с их моделями. Ни
фактический материал, ни результаты исследования невозможно
представить иначе, как только в виде моделей, которые всегда в
той или иной степени идеализируют действительность. Становясь
с развитием науки все более общими, отдаляясь все больше от
конкретных явлений, теории глубже проникают в сущность дей-
ствительности, проверяясь практикой. Практика — это не отдель-
ные наблюдения и эксперименты, а социальная деятельность в
целом; но и она ни на каких этапах и уровнях познания не откры-
вает полную и окончательную истину.
Любое обобщение — это всегда абстракция. Неполнота в отно-
шении одних свойств реальности и подробность, точность в отно-
шении других — особенность любой модели, ни одна из которых
не может быть пригодна для решения любой задачи. Информатив-
394
ность модели, не связанная с решаемой задачей, для данного ис-
следования избыточна, не нужна.
Объективны и истинны ли границы и структуры геологических
тел? Сама природа не выделяет какие-то однозначные, «естествен-
ные» их признаки. Задача, поставленная безотносительно к мето-
дам их выявления, фиксации и оценки, не имеет решения. Струк-
тура обусловлена не только материалом, но и целью, способом,
средствами изучения. Разные подходы к исследованию одного и
того же материала выявляют и порождают разные структуры. Не-
учет этого лишает практического смысла любые утверждения о
структуре. Ее развитие восстановимо и прогнозируемо в той мере,
в какой этот процесс может считаться линейным. Эволюция же
нелинейных, неравновесных геосистем в общем случае хаотична,
непредсказуема: малые различия начальных условий быстро и не-
сводимо к средним разводят траектории подобного развития.
Какая модель среди конкурирующих предпочтительна? Чисто
фактуальные критерии в силу неисчерпаемости наблюдательного
материала и многообразия возможных его трактовок не приводят
к однозначному выбору. Рассматриваются не сами природные
объекты, а их модели, которые сообщают нам о реальности то,
что вложено в них человеком, а не самой природой. Они различа-
ются не истинностью и не неистинностью, а только степенью
своего соответствия или несоответствия действительности. Науч-
ность и истинность взаимосвязаны, но не совпадают: адекватность
любой естественно-научной теории всегда в принципе проблема-
тична. Любая из них — не более, чем одна из бесконечного мно-
жества возможных моделей реальности. Их прямое назначение не
«быть истинными», а быть пригодными для эффективного реше-
ния определенных задач.
Наука устремлена к постижению истины как к объективному,
хотя в реальности всегда лишь приблизительному — неабсолютно
адекватному, не окончательному, многовариантному — отраже-
нию мира. Случайность, сложность, необратимость действитель-
ности связывают ее с теориями весьма неоднозначно. Практичес-
ки приемлемыми приходится считать концепции, где все проис-
ходит так, как если бы они отвечали реальности. Поэтому есте-
ствознание на практике нацелено не на поиск истины как тако-
вой, а на эффективное решение определенных естественно-науч-
ных проблем в направлении не «полной фактуальной обоснован-
ности», а максимальной эвристичности предлагаемых моделей.
В ходе такой конкуренции гипотез, теорий, концепций и опреде-
ляется предпочтительная из них.
Анализ естественно-научных и философских аспектов совре-
менных теоретических представлений об эволюции нашей плане-
ты приводит к моделям прерывисто-непрерывного, циклично-
направленного течения разноранговых геологических процессов
395
под воздействием как общих, так и локальных внутренних и вне-
шних факторов, к оценке их роли в становлении лика Земли. По-
являются новые возможности для анализа геологических аспектов
проблемы происхождения жизни на Земле, для решения вопроса
о том, почему среди тел Солнечной системы — планет и их спут-
ников — именно Земля оказалась подходящей для развития высо-
коорганизованной жизни и, в конечном счете, для появления
человека. Предложенные модели позволяют наметить дальнейшие
направления исследований, закладывают фундамент новых до-
стижений и открытий не только в геологии, но и в естествозна-
нии в целом.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Абрамович И. И. Современные идеи теоретической геологии / И. И. Аб-
рамович, В. В. Груза, И. Г. Клушин. — Л.: Недра, 1984. — 280 с.
Белоусов В. В. Очерки истории геологии. У истоков науки о Земле (Гео-
логия до конца XVIII века). — М.: Ингеоком, 1993. — 267 с.
Введение в философию / И.Т. Фролов и [др.]. — М. : Республика,
2005.-623 с. .
Вернадский В. И. Труды по истории науки. — М.: Наука, 2002. — 500 с.
Вернадский В. И. Философские мысли натуралиста. — М.: Наука, 1988. —
520 с.
Галимов Э. М. Феномен жизни. — М.: УРСС, 2001. — 254 с.
Гончаров М.А. Введение в тектонофизику / М.А.Горчаров, В. Г.Та-
лицкий, Н.С.Фролова. — М.: КДУ, 2005. — 496 с.
Груза В. В. Методологические проблемы геологии. — Л.: Недра, 1977. —
181 с.
Диалектика процесса познания / под ред. М.Н. Алексеева, А. М. Кор-
шунова. — М.: Изд-во МГУ, 1985. — 367 с.
Ивин А.А. Современная философия науки. — М. : Высшая школа,
2005. - 592 с.
Ильин В. В. Философия и история науки. — М. : Изд-во МГУ, 2005. —
432 с.
Имбри Дж. Тайны ледниковых эпох / Дж.Имбри, К.Имбри. — М. :
Прогресс, 1988. — 262 с.
Капица С.П. Синергетика и прогнозы будущего / С. П. Капица,
С. П. Курдюмов, Г. Г. Малинецкий. — М.: Наука, 1997. — 285 с.
Катастрофы и история Земли : Новый униформизм. — М.: Прогресс,
1986.-366 с.
Концепции современного естествознания / под ред. В. Н.Лавринен-
ко, В. П. Ратникова. — М. : Культура и спорт, ЮНИТИ, 1997. — 271 с.
Кохановский В.П. Основы философии науки / В. П. Кохановский и
[др.]. — Ростов н/Д : Феникс, 2005. — 608 с.
Круть И. В. Развитие общенаучных оснований геологии : историко-
теоретические очерки. — М.: Наука, 1995. — 287 с.
Кун Т. Структура научных революций. — М.: Прогресс, 1977. — 300 с.
Кураев В. И. Точность, истинность и рост научного знания / В. И. Ку-
раев, Ф. В.Лазарев. — М.: Наука, 1988. — 240 с.
Маракушев А.А. Происхождение Земли и природа ее эндогенной ак-
тивности. — М.: Наука, 1999. — 252 с.
Методы теоретической геологии / под ред. И. И.Абрамовича. — Л. :
Недра, 1978. — 335 с.
397
Милановский Е.Е. Альфред Вегенер. — М.: Наука, 2000. — 243 с.
Наука : возможности и границы / под ред. Е. М. Маммур. — М.: Нау-
ка, 2003. - 293 с.
Новая философская энциклопедия. — М. : Мысль, 2000—2001.
Основы философии науки / под ред. С. А. Лебедева. — М. : Академи-
ческий Проект, 2005. — 544 с.
Пригожин И. Порядок из хаоса. Новый диалог человека с природой /
И. Пригожин, И.Стенгерс. — М. : Эдиториал УРСС, 2000. — 312 с.
Пуанкаре А. О науке. — М.: Наука, 1990. — 736 с.
Пущаровский Ю. М. Среди геологов. Очерки об ученых. — М.: ГЕОС,
1999. - 188 с.
Равикович А. И. Развитие основных теоретических направлений в гео-
логии XIX века. — М.: Наука, 1969. — 246 с.
Резанов И.А. История взаимодействия наук о Земле. — М. : Наука,
1998. - 223 с.
Смирнов В. И. Плутонизм и нептунизм в развитии учения о рудных
месторождениях. — М.: Наука, 1987. — 91 с.
Сорохтин О. Г. Глобальная эволюция Земли / О.Г.Сорохтин, С.А.Уша-
ков. — М.: Изд-во МГУ, 1991. — 446 с.
Степин В. С. Философия науки. Общие проблемы. — М.: Гардарики,
2006.-384 с.
Страхов В.Н. Научное мировоззрение // Геофизика, 1993. — № 1. —
С. 7-15.
Суворов А. И. История мобилизма в геотектонике. — М.: Наука, 1994. —
'224 с.
Татаринов Ю.Б. Проблемы оценки эффективности фундаменталь-
ных исследований : логико-методологические аспекты. — М. : Наука,
1986.-230 с.
Теория и методология экологической геологии / под ред. В. Т. Трофи-
мова. — М.: Изд-во МГУ, 1997. — 368 с.
Томпсон М. Философия науки. — М.: ФАИР-ПРЕСС, 2003. — 304 с.
Ферхуген Дж. Земля. Введение в общую геологию : в 2 т. / Дж. Ферхуген
и [др.]. - М.: Мир, 1974. - Т. 1. - 392 с.
Философия и методология науки / под ред. В. И. Купцова. — М.: Ас-
пект Пресс, 1996. — 551 с.
Философский энциклопедический словарь. — М. : СЭ, 1989. —
815 с.
Фролов В. Т. Наука геология : философский анализ. — М.: Изд-во МГУ,
2004. - 128 с.
Хайн В.Е. Основные проблемы современной геологии (геология на
пороге XXI в.). — М.: Наука, 2003. — 348 с.
Хайн В. Е. Планета Земля. От ядра до ионосферы / В. Е. Хайн, Н. В. Ко-
роновский. — М.: КДУ, 2007. — 244 с.
Хайн В. Е. История и методология геологических наук / В.Е.Хаин,
А. Г.Рябухин. — М. : Изд-во МГУ, 2004. — 230 с.
Хэллем Э. Великие геологические споры. — М.: Мир, 1985. — 216 с.
Черняк В. С. История. Логика. Наука. — М.: Наука, 1986. — 372 с.
Шарапов И.П. Метагеология. Некоторые проблемы. — М. : Наука,
1989. - 208 с.
398
Шатский Н. С. Портреты геологов / Н.С. Шатский, А.Л. Яншин. — М,:
Наука, 1986. — 302 с.
Шафрановский И. И. История кристаллографии XIX века. — Л.: Недра,
1980. - 333 с.
Ellenberger F. Histoire de la geologic. — Paris, 1988. — V. 1. — 352 p.; 1994. —
V. 2. - 381 p.
Oldroyd D. Thinking about the Earth : A History of Ideas in Geology. —
London : Athlone, 1996. — 410 p.
Sengor A.M.C. The large-wavelength deformations of the lithosphere :
Materials for a history of the evolution of thought from the earliest times to
plate tectonics. The Geological Society of America, Memoir 196. — Boulder,
Colorado USA, 2003. — 347 p.
ИМЕННОЙ УКАЗАТЕЛЬ
АбихГ.В. 122
Абу Али ибн Сина (Ибн Сина Авицен-
на)
Абу Рейхан аль-Бируни (Бируни) 22
Аверроэс (см. Ибн-Рушд) 25
Авиценна (Ибн-Сииа; см. Абу Али ибн
Сина) 22—25
Авсюк Ю.Н. 207, 208, 374, 380, 381
Агассис Ж.Л. 73, 74
Айзекс Б. (Изакс Б.)
Альберт (Великий) 25
Альберти Ф. 57
Альварес Л. 387, 381
Альварес У. 169, 17), 387, 388
Альдрованди У. 4, 35
Ампферер О. 131, 168
АмштуцА. 167
Анаксимандр 17, 235, 236
Анаксимен 17
Андрусов Н. И. 154
Арган Э. 135, 136, 141, 184, 218
Ардуино Дж. 44, 45, 53
Аристарх Самосский 6, 21, 215, 235
Аристотель 17—19,21, 25, 26, 37, 59,
215, 235, 237, 36С, 378
Арльдт Т. 155, 217
Арнольд В. И. 325
Аррениус С. 195, 381
Арсеньев А. С. 287
Артюшков Е. В. 135
Архангельский А. Д. 100, 101, 142, 153,
157, 163
Архимед 124
Афанасьев С.Л. 371
Бажан В. В.-271
Баренбаум А. А. 208,382
Баркин Ю.В. 207, ЗЯ
Баррел Дж. 146, 155 364
Барроу Г. 116
Барсуков В.Л. 195
Батиста Г. 4
Бауман В. И. 123
Бауэр Г. (Агрикола) 28, 29, 31, 40
Бекке Ф.И. 114—116
Бекленд У. 62, 68, 73, 74
Белов Н.В. 148
Белоусов Б.П. 4, 308
Белоусов В. В. 4, 9, 133—135, 140, 141,
145, 148, 154, 165, 174, 175, 183,
185, 190, 213, 220, 224, 397
Беммелен Р.В. ван 132, 133, 134, 165
185, 218, 278, 298, 304
Бенар А. 308
Бентлер Г. 180
Беньоф Г. 173, 184
Берг Л. С. 386
Бергман Т. О. 43 *
Берд Дж. 186
Бернал Дж. 8, 20, 252, 255
Бертран М. 91, 93, 142, 208, 373, 374,
381, 382, 409
Берцелиус Й.Я. 75
Билибин Ю.А. 160
Бируни (см. Абу Рейхан аль-Бируни) 22,
23, 135
БихвордА. 182
Блэкет П. 170
Богданов А. А. 143
Богданович К. И. 95, 99, 158
Божко Н.А. 207, 373
Болтвуд Б. 155, 363
Бондаренко П. М. 145
Бор Н. 149, 271, 288, 354
Борисяк А.А. 67, 136, 325
Востром Р. 381
Боума А.Х. (Боума X.) 372
Боуэн Н.Л. 152
Браве О. 79, 117
Браун Дж. Р. 277, 354
Брейтгаупт И.Ф. 46, 79
Брод И. О. 144, 157
Бройль Л. де 254
Броньяр Ад. 64
Броньяр Ал. 55, 56, 57, 64
Бруно Дж. 21, 362
400
Брэгг У. Г. 148
Брэгг У. Л. 148
Брюн Я. 183
Брюнес Б. 169
Буллард Э. 170
Буллен К. 146
Бунзен Р. В. 114, 149
Буридан Ж. 25
Бух К.Л. фон 43, 46, 53, 58-62, 72,
73, 75, 79, 87, 222, 224
Бухер У. 132, 166
Бушинский Г. И. 150
Буэ Ф. 115
Бэкон Ф. 135, 260
Бюффон Ж. Л. Л. 36-38, 42, 53, 325,
362
Вадати К. 171
Вайн Ф. 169, 183
Валлиснери А. 35
Вальтер И. 107, 217, 360, 407
Ван-Хайз Ч.Р. 115, 120, 151
Вассербург Г. Ж. 364
Вассоевич Н.Б. 154, 157, 372
Вашингтон Г. 146, 152
Вебер В. В. 157
Вегенер А. 135, 136, 139, 140, 155, 164,
166, 168, 170, 218, 371, 379, 398, 409
Вейс X. 46, 78
Вейцзеккер К.Ф. 130
Венинг-Мейнес Ф.А. 131, 147, 168
Вернадский В. И. 7, 40, 43, 76, 117, 118,
146, 148-151, 159, 161, 193, 221,
225-227, 255-257, 285, 360, 397
Вернер А. Г. 37, 43, 44, 46—50, 52—
55, 58, 59, 72, 78, 119, 224
Виллис Б. 133, 218
Виллис Р. 133, 218
Вилсон Дж.Т. 170, 174, 179, 183, 200,
373, 409
Виноградов А. П. 151, 154, 195
Виссер Л. 171
ВитязевА. В. 195
Вихерт Э. 125, 126, 146
Вольф Хр. 40
Воюцкий В.С. 147
Вудхауз У. 181
Высоцкий Б. П. 14
Вэйл П. 372, 373, 378
Галилей Г. 21, 238, 258, 289, 362
Галимов Э.М. 384
Гамбурцев Г. А. 4, 147
Гаррелс Р.М. 150
Гарфилд Ю. 252
Гасс И. 183
Гаусс К. 122, 123 <
Гагой Р.Ж. 78, 79
Гейзенберг В. 349
Гейм А. 91
Геккер Р. Ф. 155
Гельмерсен Г.П. 87, 101
Генкель И.Ф. 40, 42
Генсло Дж. С. 81, 82
Гераклит 20
Геродот 18
Гесиод 16, 17
Гете И. В. 72
Геттар Ж.Э. 45
Геттон Дж. (см. Хаттон Дж.) 50
Гефер Г. 122
Гзовский М.В. 4, 145, 197
Гиббс Дж. У. 114, 151
Гилберт Г. 111
Гилберт У. 111, 122, 123
Гиллули Дж. 143
ГинзбургИ. И. 150
Глуховский М.З. 206, 379
Годри А. 128
Голицын Б. Б. 125, 126, 146
Головкинский Н.А. 60, 105, 107, 154,
217, 330
Голсекер М. А. 156
Гольдшмидт В. (нем.) 111
Гольдшмидт Викт. М. (норв.) 114, 118,
146, 148, 150, 152, 158, 193
Гомер 17
Гончаров М.А. 203, 204, 206, 373, 379,
397
Горяйнов П. М. 223
Гофф К. А. 72
Гресли А. 105, 217, 360, 407
Григгс Д. 131
Григорий I 21
Гримм Р. 149
Грот П.Х. 117, 118
Грубенман У. 115, 116
Груза В. В. 229, 230, 272, 287, 295, 300,
301, 352, 357, 359, 397
Грэбо А. В. 132
Губин В. Б. 344
Губкин И. М. 157, 262
Гудчайлд Д. 363
Гук Р. 35, 36, 40
Гукер Д. 81, 85
Гумбольдт А. 21, 43, 46, 53, 58—61,
79, 123, 222, 224
Гутенберг Б. 146
401
Даке Э. 154
Дальримпл Б. 169
Дарвин Дж. 168
Дарвин Ч. 66, 81, 82, 83, 84, 85, 86,
128, 168, 216, 218, 222, 256, 362,
363, 386, 409
Дарси А. 112, 407
Де Геер Г. 371
Декарт Р. 30, 34, 36, 37, 53, 258, 362
Демаре Н. 45, 58
Демокрит 378
ДеттонК.Э. 125
Джеффрис Дж. 140, 146
Джинс Д.Х. 130
Джоли Дж. 131, 132, 139, 218, 407
ДзевонскиА. 181
Диденко А. И. 373
Диккинсон У. 173
Дитц Р.С. 167, 168, 171, 173, 185
Добре Г. О. (Добре А.) 112, 115
Добрецов Н.Л. 373
Добржанский Т. 385
Докучаев В. В. 111 — 113, 161
Долл Р. 169
ДоллоЛ. 86
Д’Омалиус д’Аллуа Ж. Б. 56, 57
Д’Орбиньи А. 57
Дрейк Ч. 185
Дьюи Дж. 186
Дэвис В.М. 111, 112
Дэвис Д. 195
Дэли P.O. 152
Дэна Дж.Д. 90, 97 -99, 109, ПО, 116,
224
Дюбуа-Реймон Г. 81
ДюрошеЖ. 114, 115
Дю Тойт А.Л. 139
Дюфренуа С. 87
Жаботинский А. М. 308
Жариков В. А. 151
Жемчужников Ю.А. 158
Жуков Р.А. 253, 301, 329
Заварицкий А.Н. 152, 173
Залесский М.Д. 158
ЗандбергерФ. 120
ЗилингД. Г. 209
ЗобакМ.Л. 181
Зондер Р. 91, 145
Зоненшайн Л.П. 4, 175, 191, 201, 224
Зюсс Э. 86, 93, 94, 95, 98, 100, 101,
104, 112, 130, 136, 146, 161, 183,
217
Ибн Рушд (Аверроэс) 25 ' ' = •
Ибн Сина (см. Абу Али ибн Сина) 23
Иванов Г. А. 158
Ивин А. А. 268, 277, 397
Изакс Б. (см. Айзекс Б.) 173
Изох Э. П. 16
Ильин В. В. 242, 277, 290, 353, 397
Ильин В. С. 161
Имбри Дж. 4
Иностранцев А.А. 4, 105, 107, 113, 217
Иноходцев П. Б. 123
ИрдлиА. 163
Ислей Э. 388, 389
Кавасса В. 4
Казаков А. В. 150
Калицкий К. П. 158
Кант И. 37, 39, 53, 89, 130, 362, 407
Капица С.П. 305
Карнап Р. 312
Карпинский А. П. 95, 100—104, 107,
113, 127, 128, 154, 361, 407
Касавин И.Т. 277, 352, 353, 355
Каттерфельд Г. Н. 194
Кейлис-Борок В>И. 223, 309
Келлер Б. М. 155
Кеплер И. 258
Кёппен В. П. 155
КингФ. 163
Кирхгоф Г.Р. 149, 289
Кларк Ф. 149, 150
Клоос Г. 145
Кобер Л. 96, 131, 142
Ковалевский В. О. 86
Койре А. 6, 255
Кокс А. 123, 169
Кокшаров Н.И. 76, 87, 116
Комас И. 385
Конибир В.Д. 57
Конт О. 5, 303
Коперник Н. 6, 26, 37, 221, 237, 238,
289, 354, 356, 362
Коржинский Д. С. 4, 151, 152, 159, 160
Коссмат Ф. 131, 142
Костюк В. Н. 271
Котта Б. 119
Кравцов Ю.А. 305
Краснощеков П.С. 291
Краус Э. 131, 168
Крашенинников Г.Ф. 158
Кролль Дж. 110
Кронштедт А. Ф. 43
Кропоткин П.А. 74, 75, 95
Крумбейн У. 150, 154
402
Круть И. В. 14
Ксанф 20, 21
Ксенофан 20, 215
Кудрявцев В. А. 162
Кузнецов О.Л. 223
Кузьмин М. И. 201
Кумазава М. 209
Кун Т. 221, 255, 256
КуноХ. 173
Кураев В. И. 242, 290, 293, 353, 397
Курдюмов С. П. 305, 397
КурнаковН.С. 152
Куртийо В. 388
КэйДж. М. 141, 163, 185
Кэри С. У. 141, 167
Кювье Ж. 47, 54, 55, 56, 57, 62, 64,
66, 67, 87, 143, 225, 324, 325, 326,
362, 375
Лагорио А. Е. 114
Лазарев Ф. В. 242, 290, 293, 353, 397
Лайель Ч. 47, 54, 55, 56, 57, 62, 64,
66, 67, 87, 143, 225, 324, 325, 326,
362, 375
Лакатос И. 255, 256, 353
Ламарк Ж. Б. 65, 66, 149
Ланге О. К. 161
Ланев В. С.
Лапворт Ч. 57
Лаплас П.С. 37, 39, 53, 89, 130, 362
Ларошель А. 169
Ларсон Р. 169
Лауэ М. фон 118, 148
Лебедев А. Ф. 161
Левин Б. В. 207, 379, 381
Левинсон-Лессинг Ф. Ю. 99, 113—115,
152
Лейбниц Г. В, 34-37, 40, 53, 325, 258,
362
Лейст Э.Е. 123
Ле Конт Ж. 119, 121
Леман И. Г. 45, 46, 146
Леонардо да Винчи 25, 26, 36, 37, 360
Леонов Г. П. 55
Ле Пишон Кс. 169, 174, 206, 379
Летников Ф.А. 223
Линдгрен В. 159, 160
Лисицын А.П. 190, 196
Ли Сицэн 24
Личков Б. Л. 136
Лодочников В. Н. 152
Ломоносов М.В. 6, 37, 40—43, 53, 61,
72. 76, 362
Лонгвелл Ч. 131
Лоне Л. де 119—121
Лукашевич И.Д. 100, 109, 115,136, 151,
154
ЛуккА. А. 223
Лукреций 18—20
Лукьянов А. В. 223
Лундберг Г. 147
ЛутугинЛ.И. 158
Лучицкий И. В. 145
Любимова Е.А. 130
Люжон М. 93, 132, 140
Магеллан Ф. 25
Мазарович А. Н. 142, 163
Маккензи Д. 174
Максвелл А. 170
Максвелл Дж. К. 356
Малинецкий Г. Г. 305, 397
Мандельброт Б. 259
Маржери Э. де 100
Маруяма С. 209, 224
Маслов А. Л. 381
Маслов Н.Н.
Мейен С. В. 386
Мейсон Р. 169
Менард Г. 171
Менделеев Д. И. 122, 149, 239
Мерчисон Р. И. (Мурчисон) 57, 62, 68,
73, 75
Мещеряков Ю.А. 145
Микулинский С. Р. 255
Миланкович М. ПО, 372, 374, 380, 381,
409
Милановский Е.В. 100, 145
Милановский Е.Е. 4, 72, 135, 398
Милл Дж. 125
Мирчинк Г. Ф. 136, 144
МитропЛ. 146
Митчел Дж. 46
Митчерлих Э. 75
Михайловский Г. П. 122, 157
Мишель-Леви А. 113, 114, 151
МиясироА. 184
Моос Ф. 46, 78
Моралев В. М. 379
Морган Дж. 174, 200
Морли Л. 169
Моро А.Л. 35, 36, 50, 53
Морозов Ю.А. 379, 380
Москвин М. М. 155
Мостепаненко А.М. 291
Мохоровичич А. 146
Мультон Ф. 130
Мурчисон Р. И. (Мёрчисон) 57
403
Мушкетов Д. И. 163
Мушкетов И. В. 95, 111 — 113, 163
Мэтьюз Д. 169, 183
Назаров И. В. 8
Наливкин В.Д. 154
Наливкин Д.В. 143, 163
НатаповЛ.М. 191
Науман К.Ф. 46, 57, 105, 111, 149
Неймайр М. 109
Ниггли П. 116, 152, 159, 160
Никитин С.Н. 112
Никишин А. М. 373
Николаев А. В. 223
Николаев Н. И. 144
Николис Г. 324
Ньютон И. 221, 238, 239, 256—258,
286, 288
Обручев В. А. 93, 95, 132, 144, 159. 162.
163, 166
Обуэн Ж. 141
Овидий 17, 19, 20
Ог Г.Э. 93, 98-100, 140, 142, 154, 361,
407
Одесский И. А. 381
Озерский А. Д. 105
Олдройд Д. 4
Оливер Дж. 173
Офисер М. 185
Павлов А.П. 101, 103, 104, 11, 112, 142,
154, 194
Палисси Б. 25, 27, 28, 36, 37
Паллас П.С. 43, 49
Пауэлл Дж. 111
Пейве А. В. 145, 183
Пенк А. 111
Пенк В. 111, 112
Перрен Р. 152
Петров А. А. 291
Петтиджон Ф. 154
Печенкин А. А. 304
Печерникова Г. В. 195
Писаренко В.Ф. 223, 309
Питмен У. 169
Пифагор 235, 236
Планк М. 256
Пласе Ф. 135
Платон 16
Плейфер Дж. 52
Плиний (мл.) 18
Погребицкий Е.О. 158
Полканов А. А. 152
Полынов Б. Б. 150
Понти В. де 4
Попов Б. Н. 304
Попов И. В. 162
Поппер К. 255
Потонье Г. 122, 158
Пошепни Ф. 112, 120
Пратт Дж. 124, 125
Пригожин И.Р. 231, 259, 260, 170, 279,
288, 305, 324, 361, 398
Приклонский В. А. 162
Пронин А. А. 143, 377
Птолемей К. 21, 26, 37, 235, 237, 354
356
Пуанкаре А. 225, 271, 272, 279, 293,
299, 351, 354, 359, 398
Пустовалов Л. В. 153
Пущаровский Д. Ю. 192
Пущаровский Ю.М. 4, 223, 309
Раби В. 145
Радкевич Е.А. 159, 160
Рамберг Г. 145, 197
Ранкорн £ К. 170
Рафф А. 169
Ребер-Павшиц Э. 125
Ревелл Р. 167
Рёвер О. де 183
Резанов И.А. 9, 398
Резерфорд Э. 149, 155, 363
Реневье Э. 363
Рихман Г. В. 35, 36
Робинсон Г. 161
Розанов А. ГО. 384
Розенбуш Г. 113—115
Романовский Г.Д. 60
Роме де Лилль Б. 6, 77
РоновА. Б. 154
РотплетцА. 132
РотэЖ. 171
Рубо М. 152
Рулье К.Ф. 66, 67, 74
Русанов М.С. 188
РухинЛ.Б. 153—155
РябинкинЛ.А. 147
Рябухин А. Г. 2, 4, 14, 398
Саваренский Ф. П. 162
Садовский М.А. 197, 309
Сайкс Л. 171, 173
Салливан Р. 160
Салоп Л. И. 134
Саргон Дж. 255
404
Сафронов В. С. 195
Сафронов Н. И. 151
Сачков Ю. В. 228, 230, 249, 303
Севергин В. М. 43, 58, 75, 76, 216
Седерхольм Я. 115, 152
Седжвик А. 57, 66, 68, 82, 90
Сенека 18
Сент-Илер Ж. де 65, 66
Сенюков В. М. 156
Сергеев Е. М. 162
Слейтер Дж. 178
Смирнов В. И. 4, 53, 159, 160, 398
Смирнов С.С. 159, 160
Смирнов Ю.П.
Смит В. 53-56, 157, 216, 222, 260, 362,
363
Смоляр М. И. 364
Соболев В. С. 262
Соколов Б. С. 156
Соколов Д. И. 60, 79, 101
Сокулер З.А. 277, 352, 353, 355
СолововА. П. 151
Сорби Г. 113, 217, 257
Сорокин Л. В. 147
Сорохтин О. Г. 177, 178, 224, 274, 371,
398
Соссюр Г. Б. 48, 49, 54, 58
Сочава В. Б. 386
Спакман В. 181
Спёрр Дж. Э. 121
Спирин А. С. 384
Стенгере И. 231, 270, 279, 288, 398
Стеной Н. (Стено) 6, 24, 25, 31—37,
43, 45, 53, 360, 361, 407
Степанов П.И. 158
Степин В. С. 234, 303, 398
Стокс Г. 124
Стопе М. 158
Страбон 18, 19, 215
Страхов Н.М. 150, 153—155, 196, 361,
398, 407
Стретт Дж. У. (лорд Релей) 130, 155,
363
Судовиков Н.Г. 152
Сумгин М.И. 162
Таленн Р. 123
Тальвани М. 169
Татаринов Ю. Б. 249 — 251, 398
Твалчрелидзе Г. А. 160
Твенхофел У.Х. 153
Тейлор Ф. 135, 136, 218
Теодорович Г. И. 153
Теофраст 17
Тёркотт Д.Л. 223 '
Термье П. 93, 140
Терцаги К. 162
Тетяев М.М. 132, 145
Тимирязев К. А. 254
Ткачев Ю.Р. 300, 301
ТолботФ. 217
Толстихин Н.И. 161
Тольман А. 16
ТольманХ. 16
Томпсон М. 358
Томсон У. (лорд Кельвин) 168, 363
Торп М. 167
Торрель О. М. 74
Траутшолвд Г. А. 107
Трофимов В.Т. 198, 208, 209
Трюмпи Р. 92
ТрюстедтО. 147
Уайт И. 122, 158
Удинцев Г. Б. 135
Уикс Л. Г. 157
Улугбек 24
УмбгровеДж. 132
Уоллес А. Р. 81
Урусов В. С. 192
Усов М. А. 132
Усов П. С. 115
Ушаков С. А. 274, 371
Фалес 17, 20, 235
Федоров Е.С. 114, 117, 118, 148, 152
Федынский В. В. 147
Фейнман Р. 270, 286, 287, 303, 305,
350, 352, 354
Ферсман А. Е. 75, 76, 117, 118, 146,
150, 158, 160, 193
Ферхуген Дж. 398
Филлипс Дж. 57
Фишер Г. И. 79
Фишер О. 6, 168
Фишер Р. 167
Фогт И. 114, 152
Франклин Б. 135
Френель О. Ж. 354, 356
Фридман А. А. 251
Фролов В.Т. 241, 298, 301, 397, 398
Фукао Я. 181, 224
Фуке Ф. А. 113
Фюксель Г.Х. 45—47, 53, 216
Хаарман Э. 132, 133, 218
ХабаковА. В. 194
405
Хаббард М. 145
Хазертон Т. 173
Хайн В.Е. 2, 4, 14, 103, 154, 157, 203,
221, 224, 229, 373 398
Хакен Г. 231, 260, 305
Халилов Э. Н. 372
Хант Т.С. 122
Хартман У. 195
Хаттон Дж. (Геттон) 22, 35, 37, SO-
53, 61, 68, 72, 218, 220, 262, 298,
362
Хейзен Б. 141, 167
ХейртцлерДж. 169
Херасков Н. П. 154
Хесс Г.Х. 168, 169, 173, 181, 183, 185,
201
Хильгенберг О. 141
Хоббс У. 145, 194
Холден Дж. 185
Холл Дж. 90, 96-100, 127
Холмс А. 6, 131, 139, 152, 155, 168,
218, 364
Хорне М. 57
Хэллем Э. (Хэллем А.) 4, 47, 52, 66,
68, 251, 398
Циркельф. 113
Циттель К. 57, 58
Цытович Н.А. 162
Чайковский Ю. В. 385
Чандрасекар С. 251
Чекановский А. Л. 95
Чемберлин Р.Т. 130
Чернышев Ф.Н. 95
Черняк В. С. 240, 279, 292, 351-353,
359, 398
Черский И.Д. 95, 11
Чжу Си 24
Чижевский А.Л. 372
Чудинов Э. М. 295
Шарапов И. П. 9, 359, 398
ШардтД. 132
Шарпантье И. Ф. В. 74
Шатский Н.С. 140—143, 154, 156, 163,
201, 279, 375, 376, 399
Швиннер Р. 131, 168
Шейнманн Ю.М. 134
Шейхцер И.Я. 35
Шёнбейн Х.Ф. 149
Шенгер А. 4
Шёнфлис А.М. 148
Шерман С. И. 145
Шлюмберже К. 147
Шмидт О. Ю. 130
Шмидт Ф.Б. 74, 75
Шнейдерхён Г. 160
Штауб Р. 136, 139, 163, 184
Штейнманн Г. 183
Штилле Г. 95, 100, 131, 141 — 145, 163,
173, 185, 361, 373-377, 381, 409
Штуцер Б. 60, 61, 91
Шульц С. С. 91, 144
Шухерт Ч. 109, 154
Щеглов А. Д. 223
Щуровский Г.Е. 43, 60, 74, 90, 103, 112
Эббот Д. 388, 389
Эддингтон А. 251
Эдизони М. 4
ЭдьедЛ. 141
Эйлер Л. V4
Эйнштейн А. 231, 250, 251, 277, 291
Эли де Бомон Л. 37, 43, 60, 62, 86—
91, 94, 95, 119, 128, 131, 217, 224,
375
Элленберже Ф. 4, 21, 22, 30
Эльзассер В. 170
Эммонс В. Г. 119, 120, 159
Эммонс С. Ф. 57
Эмпедокл 20
Эпикур 19, 237
Эри Дж. 124, 125
Эрстед Г.Х. 256
Эскола П. 151
Этвеш Р. 125
Юинг Дж. 170
Юинг М. 167, 170
ЮмД. 303
ЮриХ.С. 130
Яблонка Е. 386
Якобсен С. В. 364
Яншин А.Л. 4, 135, 143, 399
Ясаманов Н.А. 365
ПРЕДМЕТНЫЙ УКАЗАТЕЛЬ
Абстракция 236, 248, 293, 294, 394
Адвекция 201, 210, 390
Адекватность 228, 236, 242, 291, 395
Аккреция 204, 367, 368, 382
Актуализм 33, 70, 184
Анализ 7, 8, 43, 67, 81, 99, 107, 122,
135, 148, 191; 192, 261, 263
Аналогия 262, 271
Атмосфера 368, 383, 391
Аттрактор 307
Биосфера 151, 368, 390, 391
Бифуркация, точка бифуркации 259,
280-283, 306, 308, 317, 320
Варвы 371, 374
Верификация 261
Возраст Земли 364
Гидросфера НО, 196, 368, 383, 391
Гипотеза 9, 37, 38, 58, 59, 232, 234,
270
- астенолитная 133
- вулканическая 388
- гиподифференциации 133
- глубинной дифференциации 134
- Джоли 139
- дрейфа материков 140
- импактная 387, 388
- Канта — Лапласа 39, 89, 130
- контракции 86, 87, 89—93, 95, 97,
99, 102, 104, 130, 222, 224
- кратеров поднятия 60, 61, 67, 86,
216, 217, 224
- Мультона—Чемберлина 130
- неорганического образования нефти
122
- океанизации 135
- осцилляционная 132
- панспермии 195, 384
- пульсационная 166
- радиомиграционная 133
- расширяющейся Земли 140, 141, 181
- спрединга 167, 175
- ундационная 132
Гранодиориты ТТГ 193, 368
Дедукция 17, 239, 244, 261, 304
Деятельность 9, 15, 18, 35, 226, 232,
244, 245
Динамика нелинейная, нелинейность
223, 259, 303, 305, 309, 316, 324
Доказательство 66, 170, 181, 202, 225,
284, 286, 290, 348, 353, 355, 389
Достоверность 192, 269, 275, 284, 304,
352
Задачи исследования 268, 358
Закон 232, 234, 358
- Вальтера 107
- Гресли 360
- Дарси 112
- естественного отбора 81, 84, 86, 385
- Карпинского 103
- Ковалевского 86
- Ога 99
- основной закон кристаллохимии 148
- периодической смены суши и моря
18, 26, 29, 42
- постоянства углов кристаллов 6, 34,
43
- рациональности отношений парамет-
ров кристаллов 78
- связи между положением граней и
ребер кристаллов 78
- соотношений между составом и сим-
метрией кристаллов 117
- Сорохтина и Слейтера 178, 224, 274,
371
- Стенона 34
- Страхова 361
- теоретический 292, 359
- эмпирический 304, 359
Закономерность 215, 232
Знание, познание 238, 248, 271, 278,
290, 353, 356
407
Дмпакт 368, 376, 382
1ндукция 147, 244, 271
1нтерпретация, истолкование 34, 90,
91, 114, 184, 187, 236, 240, 278, 284,
286, 293 , 353
1сследование 268, 270
конкретное (частное) 229, 230, 248
научное 244, 247, 267
обыденное 247
I- познавательное 248
поисковое 247
- практическое 248
прикладное 249
• прогнозное 248, 311
реконструктивное 248
специальное 248
стандартное 247
теоретическое 247, 290
фундаментальное (общее) 248
эмпирическое 247
1стина, истинность 287, 289, 290, 353
картина мира 221
комплекс, комплексность 45, 178, 183,
198, 214, 232, 295, 297, 352
конвекция 264, 373, 390
концепция 350
геоморфологических циклов 144, 194
геосинклинальная 98, 99, 134, 186,
378
геоцентрического диполя 123
градуализма 61, 375
дилювиальная 68
инфильтрационная 53, 161
катастрофизма 67—70
колебательных движений 72, 103, 105
лавинной седиментации 190, 196
линеаментов 206, 380
мобилизма 355
неокатастрофизма 143, 375
нептунизма 20, 36, 48, 52, 58, 215,
222, 224
орогенических эпох, фаз 94, 143, 198,
361, 373, 375-377
плутонизма 20, 36, 52, 215, 222
плюмов 200, 201, 210, 368, 369, 388
подкоровых течений 131, 132
пунктуализма 61, 375
расслоенности литосферы 187, 190,
264
регматической сети разломов 91, 380
сейсмофокальных зон 173, 181, 184
соподчиненных геосфер 188, 203
трансмагматических растворов 152
- «трансформизма» 152
- униформизма 70 — 73, 184, 217, 262
- фиксизма 130, 135, 140, 141, 199,
203, 204, 224, 225
- эволюционизма 67, 86, 375
Криосфера 368
Критерии научности 229, 241, 242
Литосфера 91, 121, 145, 146, 174, 178,
181, 187, 190, 197, 198, 200-203,
243, 264, 329, 368, 374, 381, 389—
391
Магматический океан 368
Магнитосфера 390
Метод аксиоматический 17, 236, 261,
264, 289
- биостратиграфический 55, 57, 61,
155, 222, 265
- гипотетико-дедуктивный 289, 291
- гравиметрический 147
- иммерсионный 114
- отраженных волн (МОВ) 140, 147,
187 •
- первых вступлений 147
- преломленных волн (КМПВ) 147,
187
- рентгеноструктурного анализа 148,
192, 260
- сейсмический 125, 140, 146
- сейсмозондирования (ГСЗ) 147
- спектральный 219, 263
- электрокаротажа 147
Методология науки 227, 273, 275, 287,
391
Механизм 91, 134, 224, 232, 253, 264,
307, 315
Модель, моделирование 223, 228, 261,
295
Наблюдение 226, 240, 247, 270, 273,
279, 283, 393
Направленность 86, 192, 213, 230, 231,
242, 303, 367
Натурфилософия 16, 17
Наука геологическая 20, 30
- естественная 39, 130
- нормальная 255
- прикладная 248
- фундаментальная 250, 252, 253, 361,
393
Облако Оорта 381
08
Обобщение эмпирическое 184, 293, 351
Обоснованность, обоснование 143,
169, 242, 348
Объективность 275, 302, 352
Объяснение 18, 23; 34, 50, 54, 73, 134,
163, 165, 170, 208, 288, 292, 304,
309, 348, 354
Опровержение 284, 290, 353
Основной вопрос методологии 226, 227
- философии 227
Парадигма 232, 238, 255
Пояс Койпера 381
Практика 290, 303, 394
Предвидение 304
Предсказание 279, 303, 304
Причина, причинность 237
Проблема 91, 150, 161, 190, 210, 266,
303
Прогноз, прогнозирование 198, 232,
248, 303—309, 312, 315
Программа исследовательская 256
Радиогеохронометрия 155
Революция научная 29, 54, 130, 165,
174, 183, 218, 221-223, 254, 255,
257, 305
Рибонуклеиновая кислота (РНК) 384,
389
Ротационный фактор 205
Сейсмостратиграфия 187, 188
Сейсмическая томография 260
Синергетика 260
Синтез 261, 292
Система, системность 232, 242
Слой D" 201, 203, 210, 368
Слой импактных сферул 369
Случайность стохастичность 233, 353,
395
Смектит 391
Событийная стратиграфия 198
Структура 337, 340, 345—347
Суперконтинент 136
- Гондвана 136, 371
- Колумбия 370
- Мегагея 370
- Пангея Вегенера 203, 204, 370, 371
- Родиния 184, 370, 371
Сущность 20, 53, 229, 288, 293, 359,
394
Твердо-приливное воздействие 367, 380
Теория гелиоцентрическая 6, 20, 37,
215, 221
- геотермометров и геобарометров 192
- геоцентрическая 235, 237
- дрифта 73
- изостазии 125, 135, 218
- конденсационная 161
- кристаллической структуры вещества
117, 148
- ледниковая 73—75, 107
- литогенеза 153, 196
- номогенеза 218, 386
- органического происхождения нефти
198
- плюмов (плюм-тектоника) 201
- прохождения сейсмических волн 126
- равновесного состояния 151
- метасоматической зональности 152
- рудных месторождений 159, 160
- сейсмоприемников 125
- стационарного динамо 123
- тектоники литосферных плит (новая
глобальная тектоника) 167, 223, 264
- эволюционная Дарвина 81, 85, 86
- эволюционная Ламарка 65
Технология 226, 228
Траектория фазовая 307
Учение о геологических фациях 105
- формациях 46, 154
- геосинклиналях и платформах 141,
142, 217
- глубинных разломах 145, 159
- зональности грунтовых вод 161
- нефтегазоносных бассейнах 157
- новейшей тектонике 144
- палеомагнетизме 123
- парагенезисе минералов 79
- региональном метаморфизме 115
- рудных месторождениях 29, 119, 198
Факт теоретический 292
- эмпирический 292
Фальсифицируемость 242, 290
Фауна кембрийская 370, 385
- эдиакарская 370, 385
Фрактальность 332, 340
Фундаментальность 238, 248—253, 299,
394
Хаос 17, 19, 21, 259
- детерминированный 224, 230, 259,
298, 307
- стохастический 322
409
Цели исследования 268—270, 334
Цикличность 109, 208, 367
- Бертрана 373, 374
- Вилсона 373
- геологическая 371
- Миланковича 372
- солнечной активности 372, 374, 379
- Чижевского 372
- Штилле 373
Шкала времени абсолютного 364
— относительного 216
- геохронологическая 155, 364
- стратиграфическая 375
Эвристичность 242
Эксперимент 277 — 284
- мысленный 277—284
- решающий 277 — 284
Эмерджентность 369
Эукариотные организмы 369
Явление 6, 118, 125, 161, 210, 255,
261, 277, 293, 354, 385
Ядро Земли 88, 146, 188, 191, 193, 199,
201, 203, 209-211, 223, 286, 368
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие.......................................................3
РАЗДЕЛ ПЕРВЫЙ
ИСТОРИЯ ГЕОЛОГИЧЕСКИХ НАУК
Глава 1. История геологических наук как самостоятельная
дисциплина.....................................................5
1.1. Объект, предмет, цели и задачи истории геологических наук.5
1.2. Основы периодизации истории геологии.........................8
Глава 2. Донаучный этап развития геологических знаний............15
2.1. Зарождение геологии.........................................15
2.2. Элементы геологических знаний в античном мире
(Древняя Греция, Древний Рим).................................16
2.3. Средние века — упадок науки на Западе, расцвет на Востоке.21
2.4. Эпоха Возрождения (XV—XVII вв.) (Леонардо да Винчи,
Б. Палисси, Н.Стеной).........................................25
2.5. Научная революция XVII в. — канун создания научной геологии ... 29
Глава 3. Становление научной геологии (вторая половина XVIII в.).37
3.1. Первые космогонические гипотезы и начало научной геологии
(Ж.Л.Бюффон, И. Кант, М.В.Ломоносов, А.Вернер, Дж.Хаттон,
П. С. Лаплас).................................................37
3.2. Противоречия в вопросе о роли внешних и внутренних процессов
в развитии Земли (борьба нептунистов и плутонистов).......46
Глава 4. «Героический» период развития геологии
(первая половина XIX в.)..............................54
4.1. Рождение палеонтологии и биостратиграфии..................54
4.2. Первая тектоническая гипотеза — концепция «кратеров
поднятия».....................................................58
4.3. Катастрофисты и эволюционисты — исторический спор двух
научных школ..................................................61
4.4. Ч. Лайель и его книга «Основы геологии...»..................67
411
4.5. Дискуссия по поводу происхождения эрратических валунов.
Становление ледниковой теории.................................73
4.6. Успехи в изучении минералов...............................75
4.7. Создание первых геологических обществ
и основание национальных геологических служб..................79
Глава 5. «Классический» период развития геологии
(вторая половина XIX в.)...............................81
£.1. Геологические наблюдения Ч.Дарвина и влияние на развитие
геологии его книги «Происхождение видов путем естественного
отбора...».................................................81
5.2. Гипотеза контракции Л.Эли де Бомона и ее развитие в трудах
Э.Зюсса.......................................................86
5.3. Зарождение учения о геосинклиналях и платформах..........96
5.4. Становление палеогеографии, геоморфологии
и гидрогеологии..............................................105
5.5. Развитие петрографии, минералогии, кристаллографии.
Становление учения о полезных ископаемых.....................113
5.6. Первые шаги геофизики в изучении глубинного строения
Земли........................................................122
5.7. Начало международного сотрудничества геологев.
Первые международные геологические конгрессы.................126
Глава 6. «Критический» период развития геологических наук
(1910-1950-е гг.)............................................130
6.1. Кризис в геотектонике: фиксизм и мобилизм...............130
6.2. Развитие геофизических методов изучения Земли.
Первые геолого-геофизические модели..........................146
6.3. Успехи наук, изучающих вещественный состав Земли........148
6.4. Развитие палеогеографии, стратиграфии и учения
о полезных ископаемых........................................154
6.5. Развитие гидрогеологии. Становление инженерной геологии
и мерзлотоведения......................................у......161
Глава 7. Новейший период развития геологических наук
(1960-1990-е гг. — начало XXI в.)............................165
7.1. Научная революция в геологии второй половины XX в.......165
7.2. Становление концепции тектоники литосферных плит........167
7.3. Подтверждение и расширение концепции тектоники плит.......175
7.4. Дос тижения геологических наук во второй половине XX в....186
7.5. Современное состояние и ближайшие перспективы
геологических наук. Фиксизм, мобилизм — полвека спустя........199
7.6. Международное сотрудничество ученых-геологов............211
7.7. Общие закономерности развития геологических наук........215
412
РАЗДЕЛ ВТОРОЙ
ОБЩИЕ ВОПРОСЫ МЕТОДОЛОГИИ ГЕОЛОГИЧЕСКИХ НАУК
Глава 8. Методологические основы научных исследований........226
8.1. Основной вопрос методологии науки; методология как современная
технология мыслительной деятельности..........................226
8.2. Понятие «наука». Ее важнейшие черты,
их возникновение и развитие...................................234
8.3. Наука ли геология? Критерии научности. Два подхода
к построению геологических знаний.............................241
8.4. Научное исследование как особый тип деятельности........244
8.5. О фундаментальной геологии..............................253
8.6. Основные особенности развития науки, понятие о научных
революциях...................................................254
8.7. Методы исследований в геологии..........................260
Глава 9. Основные элементы и принципы построения научного
исследования в геологии.....................................266
9.1. Об исследовательских проблемах..........................266
9.2. О целях и задачах научного исследования.................268
9.3. О гипотезах и их проверке...............................270
9.4. О методах эмпирического исследования; наблюдения
и наблюдательные факты.......................................272
9.5. Эксперименты и экспериментальные факты;
о мысленном эксперименте, о «решающем» эксперименте..........277
9.6. О роли фактов в научном исследовании....................284
9.7. О теории, теоретических фактах и методах теоретического
познания.....................................................288
9.8. О теоретической геологии................................298
9.9. Предсказательная функция науки.
Проблема прогнозируемости и нелинейность.....................303
9.10. Концепция нелинейности в геологии...:..................309
9.12. Нелинейная динамика: новый взгляд
на геокатастрофы.............................................324
Глава 10. Философские вопросы геологии.......................329
10.1. Как устроена геологическая среда «на самом деле»?
О «естественных» природных телах и их «истинном»
строении.................................................329
10.2. Взаимосводимость моделей геологической среды...........334
10.3. Структурированность как состояние геологической среды..337
10.4. О критериях истинности, полезности
и предпочтительности естественно-научных концепций...........347
10.5. Законы в геологии......................................358
10.6. Время в геологии.......................................361
413
Глава 11. Эволюция планеты Земля
(естественно-научные и философские аспекты)................367
11.1. Направленность и цикличность в развитии Земли........367
11.2. Прерывисто-непрерывное течение геологических процессов.374
11.3. Роль астрономических факторов в геодинамике..........378
11.4. Происхождение и развитие жизни на Земле — геологический
аспект.....................................................383
11.5. Уникальна ли наша планета Земля?.....................389
Заключение.................................................392
Список литературы..........................................397
Именной указатель........................................ 400
Предметный указатель.......................................407
Учебное издание
Хайн Виктор Ефимович,
Рябухин Анатолий Георгиевич,
Наймарк Альфред Абрамович
История и методология геологических наук
Учебное пособие
Редактор Т.Ф. Мельникова
Технический редактор Н. И. Горбачева
Компьютерная верстка: Н.А. Рогоза
Корректоры В. А. Жилкина, А. П. Сизова
Изд. № 101113425. Подписано в печать 30.05.2008. Формат 60x90/16.
Гарнитура «Таймс». Бумага офсетная № 1. Печать офсетная. Усл. печ.л. 26,0.
Тираж 3000 экз. Заказ № 2773
Издательский центр «Академия», www.academia-moscow.ru
Санитарно-эпидемиологическое заключение № 77.99.02.953.Д.004796.07.04 от 20.07.2004.
117342, Москва, ул. Бутлерова, 17-Б, к 360. Тел./факс: (495)334-8337, 330-1092.
Отпечатано с электронных носителей издательства.
ОАО "Тверской полиграфический комбинат”, 170024, г. Тверь, пр-т Ленина,5.
Телефон: (4822) 44-52-03,44-50-34, Телефон/факс (4822) 44-42-15
Home page - www.tverpk.ru Электронная почта (E-mail) - sales@tverpk.ru
t