Сергей Романовский - Великие геологические открытия

• Название: Великие геологические открытия
• Автор: Сергей Романовский
• Издательство: Издательство ВСЕГЕИ
• Жанр: Публицистика
• Год: 1995

Автором в популярной форме описываются крупнейшие завоевания геологической мысли: попытки естествоиспытателей познать геологическую историю нашей планеты, сопоставить между собой события, происходившие многие миллионы лет тому назад в разных районах земного шара; доказать, что океаническое дно и континентальная суша в геологическом отношении – «две большие разницы». Рассказано также, куда и почему перемещается океаническое дно, каким на основе данных геологии представляется будущее развитие Земли.

Книга будет полезна и любознательным школьникам, и серьезным студентам естественнонаучных факультетов университетов, и преподавателям, не утратившим вкус к чтению специальной литературы, да и дипломированным геологам, которым также не вредно познакомиться с историей своей науки.

---

И эту мысль о соединении актуалистического и событийного (катастрофического) взгляда на ход геологических процессов мы проиллюстрируем графически. На рис. 5 показаны три разных способа (по характеру отношения к геологическому времени) наслоения горных пород в разрезе.

Первый из них (рис. 5а), когда процесс осадконакопления развивается непрерывно во времени. Тогда в разрезе фиксируется симметрично устроенный элементарный цикл пород. Примерами таких циклов могут служить циклы угленосных и соленосных отложений.

Второй вариант (рис. 5б): процесс развивается непрерывно во времени, но образующиеся при этом последовательности пород (седиментационные циклы) устроены несимметрично, как например ленточные глины.

Третий вариант (рис. 5в) описывает дискретный (прерывный во времени) процесс циклического осадконакопления. Это означает, что осадок поступает в бассейн лишь в отдельные (очень краткие) промежутки времени. В остальное время осадки, накапливающиеся в бассейне, заметных следов в разрезе не оставляют. Именно так формируются циклы турбидитов, являя собой классический пример дискретного, или катастрофического, или, наконец, событийного седиментогенеза.

Итак, с позиций актуалистического катастрофизма геологическая летопись должна трактоваться как непрерывная цепь длительного «ленивого покоя», изредка (как часто – сказать невозможно) прерываемая взрывами активности. Этот новый современный взгляд нашел отражение и в математике: в 1975 г. Рене Том опубликовал математические основы теории катастроф. Она, разумеется, родилась совсем на другой фактологической базе, но вполне «ложится» и на интересующие нас методологические проблемы познания прошлого.

И в заключение отдадим должное двум ученым, которые первыми уловили связь двух, казалось бы, принципиально нестыкуемых методологических платформ: катастрофизма и актуализма. Это американский седиментолог Роберт X. Дотт и швейцарский геолог Джинхва Хсю.

Что? Когда? Как?

Попробуем понять то, о чем будем говорить

Что означают три вопросительных знака в названии этой главы? То, что именно этими вопросами постоянно задаются геологи. Что произошло? Когда это было? Как развивались события? Конечно, все эти вопросы, хотя и в разной мере, крайне трудны для получения доказательных ответов. Более того, в геологии вообще невозможно обосновать что-либо однозначно. И все же в ряду перечисленных вопросов ответ на центральный вопрос – когда? – желательно иметь однозначный и по возможности доказательно точный.

Таковы требования современной науки. Однако еще два столетия назад геологи не представляли, как следует маркировать свои объекты временными бирками. Когда же подход был найден, геология, наконец, состоялась как историческая наука.

Итак, самое время сказать, в чем суть второго великого геологического открытия: в обретении возможности располагать геологические объекты в строгой хронологической последовательности. Время в явном виде, т. е. точный ответ на вопрос: когда?, на первых порах не указывалось. Геологи довольствовались не абсолютным (в годах), а относительным временем типа «раньше», «позже». Но и это, согласимся, немало, если учесть, что зачастую в непосредственном соприкосновении оказываются объекты, разделенные (по времени) сотнями миллионов лет. В задачу же геолога входит не только выяснение того, какой из объектов более древний, но и установление причины такого необычного контакта.

Хотелось бы знать, как это получилось. То ли в течение столь громадного временнóго промежутка природные силы в данном месте отдыхали и никаких следов не оставили (принцип неполноты геологической летописи), то ли, напротив, здесь произошли катастрофические по своим последствиям события, начисто уничтожившие все, что природа наработала за это время. Возможно и другое (фантастическое на первый взгляд) предположение. Не было никакого перерыва, не было никакой катастрофы. Объекты же формировались каждый в своем месте и в свое время, а затем под действием каких-то сил сблизились друг с другом, да так, что более древний оказался лежащим на молодом. Механизм, кстати, очень даже реальный.

Как видим, конкретным, чисто практическим выводом из, казалось бы, сугубо мировоззренческих платформ катастрофизма и эволюционизма явился разный интерпретационный подход к временнóму ряду геологических объектов. То есть к тому, чем занимается одна из основных геологических дисциплин – стратиграфия.

В основе обсуждаемого нами открытия лежит важнейшее эмпирическое обобщение, сделанное в самом конце XVIII – начале XIX столетия натуралистами Англии, Франции, Швейцарии и Германии с незначительной разницей во времени и практически независимо. Но кому-то всегда в такой ситуации «везет» больше. Мы уже говорили об этом во вводной главе. Чаще «везет» тому, кто свое обобщение сумеет сформулировать в достаточно общей форме, к тому же подкрепит его достаточным фактическим материалом и изложит так, что выводы его станут понятны и как бы необходимы коллегам. Последнее означает, что труд выполнен вовремя. А это немаловажный для истории науки факт.

Обобщение, о котором речь, опирается на палеонтологический метод датирования геологических объектов. Он – стержень открытия. В чем его суть, мы еще успеем узнать. Пока лишь отметим, что одним из первых этот метод четко сформулировал и использовал в практической (и что очень важно) в картосоставительской работе английский землемер Уильям Смит в 1799-1805 гг. Примерно в те же годы к аналогичным выводам пришли уже знакомые нам французские естествоиспытатели Броньяр и Кювье. «Повезло» же Смиту, ибо с его именем связываются и «палеонтологический метод» и «главный принцип биостратиграфии», которые в современных учебниках чаще называют просто «принципом Смита».

Открытие это, без преувеличения, оказалось революционным для геологической науки. Наука обрела Время. Оно перестало обосновываться Библейскими притчами, а стало выводиться из анализа фауны, содержащейся в слоях горных пород. Во времена Смита, когда еще не было известно эволюционное древо органической жизни Земли, фауна не могла, конечно, указывать на исчезнувшие из геологической летописи страницы. Зато знали главное: каждый слой содержит свойственную только ему фауну. А это давало возможность не только располагать объекты в хронологической последовательности, но и сопоставлять отложения из местностей, удаленных друг от друга на многие сотни и тысячи километров.

Чтобы лучше оценить содеянное Смитом и его коллегами, посмотрим на то нагромождение научного знания и фантастических домыслов, что в XVIII столетии стало называться «геогнозией».

Когда мысль опережает факты

Я надеюсь, читатель помнит, что не кто иной, как Стенон, дал в руки геологов первый (пусть и достаточно грубый) ключ для расшифровки геологической летописи. Его закон образования слоев позволил временные отношения выводить из пространственных: раз выше, значит, моложе. Но само время как мера длительности отсюда еще не вытекало. Упорядочить объекты из разных местностей по времени их образования закон Стенона не позволял. На календаре стоял всего лишь 1669 год.

Вернадский называл XVII век переломным в истории естествознания. Именно с этого времени, как мы уже договорились, ведет начало современная наука, и в частности геология. Однако приоткрывшаяся было дверь в мир знания быстро захлопнулась, и геологическая наука вновь погрузилась в дремотную спячку.

Хорошо по этому поводу сказал Лайель: «…изучая историю геологии от конца XVII до конца XVIII столетия, он (читатель. – С. Р.) по необходимости будет занят отчетами о замедлении столько же, сколько и отчетами об успехах этой науки. Он увидит частое возобновление опровергнутых заблуждений и возврат от здравых мнений к мнениям самым нелепым. Короче сказать, очерк успехов в геологии представляет историю постоянной борьбы между новыми мнениями и древними доктринами».

Именно таким путем шла наука ко второму великому геологическому открытию. На этом пути мы выделим всего несколько вех – самые значительные.

Первая связана с именем немецкого профессора Иоганна Готлиба Лемана (1700-1767). Он был членом Берлинской академии наук, преподавал минералогию и горное дело. В 1756 г. в Берлине вышла его небольшая книжка, скорее брошюра в 1/2 печатного листа, небрежно отпечатанная, к тому же на плохой бумаге. Называлась она так: «Опыт восстановления истории флецовых гор». Написал Леман ее как результат своих полевых наблюдений в окрестностях города Гарца и в Тюрингских горах. Введенные им в описание местные названия толщ: цехштейн, медистый сланец, красный лежень – до сего дня используются геологами. Они стали интернациональными.