Развитие геологических идей в XVIII—XX вв.

Геология как самостоятельная отрасль естествознания оформляется с середины XVIII в. Первые попытки создать научную геологию связаны с именами трех крупнейших ученых того времени — М. В. Ломоносова в России, А. Г. Вернера в Саксонии и Д. Геттона в Шотландии.

 

О Михаиле Васильевиче Ломоносове (1711 —1765) великий русский поэт А. С. Пушкин сказал: «Ломоносов был великий человек. Между Петром I и Екатериною II он один является самобытным сподвижником просвещения. Он создал первый университет. Он, лучше сказать, сам был первым нашим университетом». В своих сочинениях «Слово о рождении металлов от трясения Земли», «О слоях земных» и др. М. В. Ломоносов выдвинул гениальные идеи о формировании рельефа Земли, о поднятиях и опусканиях земной поверхности, смещениях берегов, появлении и исчезновении гор, островов и материков. Он рассматривал историю Земли как длительный исторический процесс и указывал: «...напрасно многие думают, что все как видим, с начала творцом создано; будто не токмо горы, долы и воды, но и разные роды минералов произошли вместе со всем светом; и потому-де не надобно исследовать причин, для чего они внутренними свойствами и положением мест разнятся. Таковые рассуждения весьма вредны приращению всех наук,следовательно и натуральному знанию шара земного, а особливо искусству рудного дела». М. В. Ломоносов одним из первых сформулировал важнейший принцип современной геологии — принцип актуализма. Согласно этому принципу на основании наблюдений над современными процессами можно судить о ходе тех же процессов в далеком геологическом прошлом. М. В. Ломоносов определил длительность геологической истории в несколько сотен тысяч лет. Его современник известный французский ученый Ж. Бюффон (1707—1788) определял продолжительность истории Земли в 75 тысяч лет. А многие геологи даже в XIX в. отрицали большую продолжительность геологической истории.

 

Во второй половине XVIII — первой половине XIX в. на весь мир прогремел знаменитый спор представителей двух противоборствующих течений — «нептуннстов» (Нептун — бог морей у римлян) и «плутонистов» (Плутон — бог подземного царства у древних греков). «Неп-тунисты» утверждали, что во всех геологических процессах главная роль принадлежит воде и все горные породы, слагающие земную кору, образовались на дне водных бассейнов. Сторонники плутонического направления основное значение придавали «подземному огню» и с ним связывали преобразование лика Земли и возникновение горных пород.

 

«Отцом нептуннстов» был выдающийся немецкий ученый, профессор Фрейбергской горной академии Абраам Готтлиб Вернер (1749—1817). Он оказал очень большое влияние на развитие геологических и минералогических наук во всем мире. По его описательной системе изучали минералогию русские студенты-горняки в Горном корпусе в начале прошлого столетия. Полагая воду главным агентом геологических изменений, А. Г. Вернер считал, что все горные породы образовались из вод всемирного первичного океана, покрывавшего когда-то всю Землю. Он называл «первозданными» такие магматические и метаморфические горные породы, как гранит, базальт, сиенит, гнейс и др. Остальные слоистые горные породы рассматривались им как более молодые, облекающие «первозданные», и их накопление связывалось с всемирным потопом. А. Г. Вернер создал по материалам Саксонии одну из первых стратиграфических шкал. Выделяя в этой шкале «первозданные», «переходные», «слоистые» и «наносные» формации, характеризующиеся разным вещественным составом, он считал, что в каждую эпоху повсеместно на всем земном шаре образуются годные породы определенного состава. А. Г. Вернер и его- «следователи объясняли нарушение в залегании пород в горных сооружениях или облеканием молодыми осадками «первозданных», или же провалами подземных пустот и отрицали роль внутренней энергии в развитии Земли

 

Главой «илу тони стов» был шотландский ученый Джеме Геттон (1726—1797) — автор khhfh «Теория Земли». Он считал первопричиной происхождения вулканов и образования изверженных горных пород (гранитов, базальтов) «подземный жар».

 

«Научная война» между «иептунистами» и «плутони-стами» завершилась в первой половине XIX столетия поражением «нептунистов».

 

Наиболее жестокий удар по «нептунизму» был нанесен двумя талантливыми учениками самого- А. Г. Вернера— Л. Бухом и А. Гумбольдтом. Главным «яблоком раздора» между «иептунистами» и «плутонистами» являлся базальт — типично вулканическая горная порода.

 

A.           Г. Вернер относил его к морским осадкам. Спор о базальте сыграл решающую роль в крушении нептуниче-ской теории. Леопольд Бух (1774—1853’) после посещения Везувия, Альп и Канарских островов резко изменил свои воззрения и перешел в стан «плутонистов». Такую же идейную эволюцию пережил и Александр Гумбольдт (1769—1859) —знаменитый естествоиспытатель. Во время своего путешествия по Америке он убедился в мощности и грандиозности вулканических явлений.

 

Сегодня спор между «нептунистами» и «плутонистами» кажется нам чрезвычайно далеким и наивным. Но в свое время он находился в центре внимания ученого мира. Его участником был и великий немецкий поэт

 

B.            Гёте, лично знакомый с А. Г. Вернером и являвшийся сторонником «нептунистов». В. Гёте изобразил спор между двумя противоборствующими школами во второй части «Фауста» («Вальпургиева ночь»), где в образах греческих мудрецов Анаксагора и Фалеса вывел «плутониста» и «нептуниста».

Во второй половине XVIII в. появились важные работы космогонического характера. В частности, Ж. Л. Бюффон в книгах «Теория Земли» (1749) и «Эпохи природы» (1778) доказывал, что Земля и другие планеты Солнечной системы образовались несколько десятков тысяч лет назад из сгустков солнечного вещества, исторгнутых при катастрофическом столкновении Солнца с кометой, и подразделил историю Земли на семь периодов. Согласно воззрениям Ж. Л. Бюффона планеты первоначально находились в расплавленном состоянии, но вследствие малых размеров стали постепенно остывать. Это прослеживается им в эпохах истории Земли: расплавленное состояние земного шара; горячая кора, покрытая оболочкой из горячих водных паров, положивших начало Океану; в водной среде появляется растительный и животный мир; далее происходит постепенный спад вод, освобождение суши, разъединение материков; появляется новая фауна и флора, затем и человек.

 

Крупным шагом в утверждении идеи эволюции природы явилась космогоническая концепция немецкого философа Иммануила Канта (1724—1804). Он опубликовал книгу «Общая естественная история и теория неба, или опыт об устройстве и механическом происхождении всего мироздания на основании ньютоновских законов» (1755). В ней указывалось, что первичная Вселенная состояла из первоначально неподвижных твердых частиц различной величины и плотности. В результате взаимного притяжения частицы приобрели движение. Но двигались они в зависимости от размеров и плотности с разной скоростью. Столкновение частиц вызвало в конечном итоге вращение всей системы и образование центральной массы. Частицы стали обращаться вокруг нее по круговым орбитам примерно в одном направлении. Кант считал, что процесс образования небесных тел и создания современной картины мира из первоначально рассеянной материи протекал миллионы лет.

 

Подобную гипотезу о происхождении Земли и других планет Солнечной системы из первично раскаленного газообразного вещества разработал французский математик Пьер Симон Лаплас (1749—1827). Эта концепция, получившая впоследствии название гипотезы Канта— Лапласа, долго оставалась основополагающей в геологии.

 

Одним из крупнейших достижений геологической мысли конца XVIII — начала XIX в. была разработка шкалы геологического времени. Упоминавшиеся ранее исследования Н. Стено послужили основой для построения

 

А.           Г. Вернером первой шкалы последовательности осадочных образований (сам метод Н. Стено впоследствии получил название «принципа последовательности напластования»), У А. Г. Вернера сменяющие друг друга толщи осадков отличались только вещественным составом. В 1799 г. английский землемер Вильям Смит (1769— 1839) при прокладке каналов в Южной Англии обратил внимание на то, что пласты горных пород, далеко территориально отстоящие друг от друга, содержат одинаковые окаменелости. Это натолкнуло его на мысль, что слои, содержащие один и тот же комплекс окаменелостей, могут рассматриваться как одновозрастные. Так возникла идея сопоставления осадочных толщ без непосредственного прослеживания их по протяженности — только на основании сравнения заключенных в них окаменелостей.

 

Во Франции к подобным выводам пришел знаменитый палеонтолог Жорж Кювье (1769—1832), проводивший в 1808 г. геологические исследования в окрестностях Парижа. Метод В. Смита и Ж. Кювье получил впоследствии название «принципа фаунистической последовательности». Вместе с принципом последовательности напластования пород он сыграл решающую роль в быстром развитии геологических знаний. Возникла самостоятельная наука о последовательности залегания и относительном геологическом возрасте горных пород — стратиграфия (лат. «стратум» — слой, «графо» — пишу). Метод изучения ископаемых остатков фауны для расчленения толщ осадочных пород позволил Ж. Кювье создать новую науку — палеонтологию (греч. «палайос» — древний, «онтос» — существо, «логос» — учение).

 

Палеонтологический и стратиграфический методы дали возможность определять относительное положение слоев в разрезе, устанавливать, какие из них являются более древними или более молодыми по отношению друг к другу. На этой основе был создан метод геологического картирования. Первая в мире рукописная геологическая карта была составлена во второй половине XVIII в. Д. Лебедевым и М. Ивановым для Восточного Забайкалья.

 

В последовательных слоях осадочных толщ содержатся различные по составу комплексы окаменелостей. Причины этого одним из первых попытался объяснить Ж. Кювье. Он считал, что вся история Земли подразделяется на ряд спокойных эпох, в течение которых существовал свой особый органический мир. Но каждая такая эпоха заканчивалась внезапной геологической катастрофой, частично уничтожавшей присущий эпохе органический мир. Последователи Кювье назывались «катастро-фистами». Наиболее ортодоксальный из них — Орбиньи считал, что в эпохи катастроф погибал весь органический мир, присущий данной эпохе.

 

Представлениям «катастрофистов» противостояла концепция эволюционистов. Огромная заслуга в развитии эволюционных идей в геологии принадлежит английскому ученому Чарлзу Лайелю (1797—1875). Он окончательно закрепил идеи, развивавшиеся его предшественниками (Леонардо да Винчи, М. В. Ломоносов, А. Г. Вернер, Д. Геттон и др.), о постепенном преобразовании поверхности Земли в течение длительного времени. В 30-х годах XIX в. Ч. Лайель опубликовал капитальный труд «Основные начала геологии, или новейшие изменения Земли и ее обитателей». Рассматривая те же комплексы горных пород и фауны, что и Ж. Кювье, Ч. Лайель показал, что геологическая история характеризуется большой длительностью, а эпохи, выделенные Кювье, не так резко отличаются одна от другой, как это считали «катастро-фисты». Ч. Лайель научно обосновал метод актуализма. Он показал на многочисленных примерах, что все события геологического прошлого можно легко объяснить обычными природными явлениями, действующими и в современную эпоху.

 

«Катастрофическая» теория Ж. Кювье потерпела крах. Но значение исследований Кювье для науки было огромным. Академик А. А. Борисяк писал: «...тем не менее современная наука и сама эволюционная теория опирается на работы Кювье, а не на эволюционистов-натурфи-лософов его времени... Кювье подготовил результаты, которых он не предвидел... он вел туда, куда сам не хотел идти».

 

Трудами Ч. Лайеля геология окончательно оформляется в самостоятельную и важнейшую отрасль естествознания. Но сам Лайель допускал существенную ошибку. Он исходил из положения, что геологические процессы прошлого времени ни качественно, ни количественно не отличались от современных и происходили в силу тех же причин. Учение Ч. Лайеля получило название «унифор-мизма» (лат. «униформис»— однообразный). Несмотря на отмеченные недостатки, концепция Ч. Лайеля сыграла огромную прогрессивную роль. Она явилась основной предпосылкой дарвинизма.

 

Чарлз Дарвин (1809—1882), называвший себя учеником Ч. Лайеля, в 1859 г. опубликовал свой основной труд «Происхождение видов путем естественного отбора...». В нем впервые убедительно доказывалось, что все живое на Земле—растения, животные и сам человек — появилось в процессе длительного непрерывного и направленного эволюционного развития организмов от простого к сложному, от низшего к высшему, в тесной связи с изменениями геологической среды.

 

Поворотным пунктом в развитии общегеологической теории явилась разработанная в 1830—1852 гг. французским ученым Эли де Бомоном (1798—1874) контрак-ционная гипотеза, опирающаяся на космогоническую концепцию Канта—Лапласа. Эли де Бомон считал, что складчатые горные системы образуются в результате сжатия земной коры под влиянием уменьшения общего объема Земли в процессе ее медленного охлаждения. В противоположность ему представители плутонизма, в частности Л. Бух и А. Гумбольдт, связывали образование систем горных хребтов с вертикальными движениями магмы с глубин к поверхности Земли. По их мнению, это происходило в эпохи вулканических катастроф, которые перемежались с эпохами покоя, не несущими с собой никаких существенных изменений земной поверхности.

 

В XIX в. предпринимались попытки выявления закономерностей взаимного расположения горных цепей на земном шаре, представления его поверхности в виде различных правильных фигур. Так, Эли де Бомон считал, что горно-складчатые сооружения располагаются по граням пятиугольника. М. Бертран делает вывод о том, что горно-складчатые зоны образуют на земном шаре прямоугольную сеть и направления их совпадают с параллелями и меридианами, отнесенными к магнитным полюсам Земли.

 

В середине XIX в. Д. Пратт и Дж. Эри положили начало использованию в геологии геофизических данных. Основываясь на измерениях силы тяжести, Дж. Эри развил в 1855 г. гипотезу изостазии, идею которой на рубеже XV—XVI вв. выдвинул Леонардо да Винчи. Согласно этой гипотезе земная кора почти повсюду находится в гравитационном равновесии. Блоки земной коры имеют приблизительно одинаковую среднюю плотность и как бы плавают на более тяжелом подкоровом веществе. Вследствие этого в зависимости от вертикальных размеров блоков они погружаются на разную глубину: самые толстые блоки земной коры глубоко погружены и вместе с тем выше других выступают над уровнем моря.

 

В 1892 г. американский геолог Даттон указал, что в процессе размывания приподнятых блоков земной коры происходит уменьшение их веса. Вследствие этого нарушается изостатическое равновесие и данные блоки земной коры всплывают. В то же время соседние пониженные блоки земной коры, куда сносился размываемый материал, под тяжестью дополнительной нагрузки испытывают погружение.

 

Одним из наиболее значительных завоеваний теоретической геологии в рассматриваемый период было создание учения о геосинклиналях и платформах.

 

Американский геолог Дж. Холл в 1859 г. отметил, что в горно-складчатых областях мощность осадочных толщ значительно больше, чем в областях с горизонтальным залеганием пород. Он объяснил образование осадочных толщ большой мощности прогибанием земной коры под тяжестью накапливающихся осадков, сносимых с возвышенностей. Другой американский ученый Джемс Дана, развивший в 1873 г. теорию геосинклиналей (греч. «ге» — земля, «син» — вместе, «клино» — наклоняю), понимал под ними удлиненные прогибы, возникшие в результате бокового сжатия земной коры, согласно гипотезе контракции. Последующее сжатие ведет к смятию слоев и выжиманию их в виде горных возвышенностей. Спор о том, что такое геосинклиналь, длится более ста лет. Некоторые геологи ограничивают понятие геосинклинали лишь этапом опускания. Они считают, что на втором этапе геосинклиналь уже перестает быть таковой и превращается в область горообразования.

 

Основоположником учения о платформах (фр< «плат» — плоский, «форм» — форма) является академик А. П. Карпинский. На примере Русской платформы он установил, что горные сооружения наращивают платформу, причленяясь к ее окраинам.

 

В конце XIX в. знаменитый австрийский геолог Эдуард Зюсс (1831—1914) в своем капитальном трехтомном труде «Лик Земли» подвел итог всему развитию геологии вплоть до XX в. Он дал картину строения и развития земной коры с позиций контракцнонной гипотезы. Зюсс полагал, что форма и строение складчатых горных цепей указывают на их образование путем сжатия земной коры. Образование морских впадин Зюсс представляет как процесс обрушения земной коры, приспосабливающейся к сокращающейся в объеме внутренней части земного шара. В своем труде Э. Зюсс обрисовал стоящие перед теоретической геологией задачи и наметил пути ее развития. Это оказало большое влияние на последующее развитие геологической науки.

 

XIX в. характеризуется дифференциацией геологических знаний и формированием многочисленных самостоятельных геологических наук. Этому содействовало, в частности, широкое применение в геологии физико-химических методов исследования, а также микроскопа для исследования горных пород, универсального столика Е. С. Федорова для точных измерений оптических свойств минералов, бурения скважин для изучения земной коры и др.

 

Значительных успехов добилась геология в XX в. В самом начале века было открыто явление радиоактивности. Использование его в геологии привело к созданию геохронологического метода — метода абсолютного исчисления возраста горных пород.

 

Важное значение имело создание сейсмографа (греч. «сейсмос» — трясение, «графо» — пишу) — прибора для улавливания и фиксации упругих сейсмических волн, излучаемых от очагов естественных землетрясений. Внедрение сейсмического метода позволило установить неоднородность земного вещества на различных глубинах и подразделить Землю на ряд оболочек — земную кору, мантию и ядро.

 

В XX в. произошла дальнейшая дифференциация геологических наук. Успешно развивались такие разделы геологии, как стратиграфия, литология, геохимия, геофизика, тектоника и др. Исключительно большое значение приобрело учение о полезных ископаемых; невиданный размах получили практические геологические исследования, направленные на изучение геологии отдельных регионов, расширение минерально-сырьевой базы добывающих отраслей. В то же время геология объединялась с пограничными науками — геохимией и геофизикой для совместного познания глубинных зон земной коры и мантии.

 

Начало современного этапа развития геологии обычно относят к 50-м годам XX в.

 

В век научно-технической революции глубокие преобразования коснулись и геологической науки. В последние годы появились новые технические средства и методы: морское и глубокое (сверхглубокое) бурение, океанографические исследования, изучение Земли с помощью искусственных спутников и пилотируемых космических кораблей, новая аппаратура для петролого-минералоги-ческих экспериментов и определения физических свойств минералов в условиях сверхвысоких давлений и температур, характерных для глубоких недр Земли. Геология сегодня характеризуется прежде всего новым, более углубленным качественным и количественным подходом к познанию современного состояния и строения Земли, процессам, протекающим на ее поверхности и в глубинных недрах, истории ее развития.

 

На первую половину 60-х годов нынешнего столетия приходятся важные открытия в области изучения структуры дна океанов и природы срединно-океанических хребтов. В это время были заложены основы гипотезы «новой глобальной тектоники», или «тектоники плит». Многие геологи мира принимают ее в качестве рабочей гипотезы для объяснения процесса развития земной коры.

 

За последние два десятилетия науками о Земле получен принципиально новый фактический материал, и еще более остро встал вопрос о построении целостной геологической теории. Однако в настоящее время единая теория глубинного строения и развития Земли еще не создана.

 

Категория: Наука и Техника | Добавил: fantast (08.11.2018)
Просмотров: 13 | Рейтинг: 0.0/0