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? О