Научный этап

Лекция 3

Переходный период

(2-я половина XVIII в.)

Этот этап характеризуется интенсивным изучением физики вещества, появлением космогонической гипотезы Канта-Лапласа и становлением научной геологии.

В этот этап геология начала складываться как самостоятельная ветвь естествознания, когда под влиянием нарождающейся крупной промышленности росла потребности общества в ископаемом минеральном сырье и в связи с этим возрос интерес к изучению недр. Этот период истории геологии характеризовался разработкой элементарных приёмов наблюдения и накопления фактического материала. Но уже тогда появлялись попытки объяснить генезис горных пород и вникнуть в суть процессов, происходящих как на поверхности Земли, так и в её недрах. Несмотря на эти успехи в развитии человеческих знаний, они имели ограниченное значение и не получали распространения. В то время преобладали различные нелепые, фантастические взгляды на природу, и среди этих взглядов самым ложным было представление о неизменяемости мироздания. Важнейшим толчком, который направил мысль человека на понимание того, что Вселенная непрерывно развивается и изменяется, была гипотеза о происхождении Солнечной системы и планет из скоплений твердых частиц под действием закона всемирного тяготения, высказанная И. Кантом (1724-1804) в труде «Всеобщая естественная история и теория неба» (1755).

Главную роль в становлении и развитии геологии как самостоятельной науки сыграла деятельность выдающихся ученых - М.В. Ломоносова, А.Г. Вернера, Дж. Геттона и, отчасти, Ж. Бюффона. В основе взглядов всех этих ученых лежит четко выраженная идея о развитии Земли и о естественных, а не божественных причинах этого развития.

С предельной ясностью эта идея была выражена М. В. Ломоносовым в сочинениях «Слово о рождении металлов от трясения Земли» (1757 г.) и «О слоях земных» (1763 г.). М.В. Ломоносов разделил факторы, под влиянием которых происходят изменения земной поверхности, на внутренние и внешние, отводя ведущую роль первым, одновременно указывая, что значение вторых будет возрастать со временем. Общую причину движений земной коры и вулканизма М.В. Ломоносов видел в «подземном жаре», источник которого он представлял себе, однако, не очень ясно (трение горных пород при их перемещении, самовозгорание угля, серы). Этот процесс, по мысли М.В. Ломоносова, вызывает как поднятие вышележащих толщ горных пород, так и образование «огнедышащих гор». Таким образом, поднятиям принадлежит главенствующее значение среди движений земной коры, но «купно с горами рождаются долы». Признанием синтеза внешних и внутренних сил в их влиянии на развитие Земли М.В. Ломоносов намного опередил свою эпоху.

Другой основоположник научной геологии – геолог-любитель из Шотландии Дж. Геттон. В своем сочинении «Теория Земли» (1788 и 1795 гг.) он конкретизировал представление о «подземном жаре» Земли, указав, что источником его являются расплавленные в глубоких недрах массы, которые позднее получили название магмы. История Земли, по Дж. Геттону, состоит из бесконечно повторяющихся циклов с чередованием длительных эпох разрушения материков, сопровождавшихся отложением продуктов этого разрушения (осадков) на морском дне, и кратковременных поднятий морского дна, внедрений и излияний вулканических пород под действием «подземного жара». Дж. Геттон не видел в природе «ни следов начала, ни признаков конца».

Французский исследователь Ж. Бюффон в труде «Эпохи природы» (1788 г.) развивает идеи о стадийности развития Земли. Он раздвинул временные рамки истории Земли с библейских 6 тыс. лет до 70-75 тыс. лет. В «Естественной истории минералов» (1783-86 гг.) Ж. Бюффон изложил стройную теорию образования всех минералов и горных пород из первично расплавленной материи земного шара.

Взгляды четвертого основоположника геологии, саксонца А.Г. Вернера, были во многом противоположны взглядам остальных. А.Г. Вернер предполагал, что первоначально весь земной шар был покрыт водами океана, уровень которого постепенно понижался, вызывая появление материков и смену характера осадков. Вернер различал пять формаций горных пород, из которых первые три одевают Землю сплошными оболочками. Последние две формации имеют локальное распространение и недавнее происхождение. Именно эта попытка разделения горных пород на возрастные группы была главным прогрессивным элементом учения Вернера. Она положила начало стратиграфии - краеугольному камню исторической геологии.

Нептунизм-плутонизм

Из изложенного видно, что А.Г. Вернер и его многочисленные последователи отводили в «жизни» Земли исключительную роль внешним, экзогенным, процессам, прежде всего деятельности воды. Все горные породы, включая базальты и граниты, рассматривались ими как водные осадки; всем минералам и рудам, приписывалось водное происхождение. Деятельность вулканов связывалась с горением каменного угля или серы неглубокоот поверхности Земли.

Работы Дж. Геттона и его последователей соответствовали более верному направлению геологических идей, поскольку в них отводилась значительная роль внутренним силам Земли. В этих работах указывалось на вулканическое происхождение базальтов и на образование гранитов из расплавленных масс, что впоследствии было подтверждено микроскопическими исследованиями пород и специальными экспериментами.

Научное направление А.Г. Вернера получило название нептунизма (от имени римского бога подводного царства Нептуна), направление Геттона - плутонизма (от имени греческого бога подземного царства Плутона). Между нептунистами и плутонистами на рубеже 18 и 19 вв. разгорелась ожесточенная борьба, отголоски которой ощущаются до нашего времени. Завершилась эта борьба победой плутонистов, чему немало способствовали труды немецких ученых А. фон Гумбольдта и Л. фон Буха. Оба они были учениками и первоначально последователями А.Г. Вернера, но после ряда путешествий по областям современного и недавнего вулканизма убедились в несостоятельности идей своего учителя и в большом значении вулканизма в образовании горных сооружений. Они пришли к выводу, что расположение вулканов связано с глубинами Земли через линейные зоны разломов и что в истории Земли периодически проявлялись эпохи катастрофического оживления вулканов.

Героический период

(1-я половина XIX в.)

В этот период сформировались такие науки как палеонтология и минералогия, появились биостратиграфический метод и геологическое картирование, началось интенсивное изучение химического состава вещества. Выдающимися учеными того времени были Л. Бух, А. Гумбольдт, Ж.-Б.Ламарк, Ч. Ляйель. Впервые на возможность расчленения слоистых толщ по сохранившимся в них ископаемым органическим остаткам указал в 1790 г. английский землемер У. Смит (1769-1839 гг.), который вместе с французами Ж. Кювье и А. Броньяром стал основоположником биостратиграфии.

Катастрофизм-эволюционизм

На ранней стадии развития палеонтологии разгорелась идейная борьба по вопросу о ходе и причинах смены фауны и флоры в истории Земли. Различие характера органических остатков по разрезу осадков было объяснено французским учёным Ж. Кювье (1769-1832) серией катастроф, вызванных сверхъестественными силами, во время которых на обширных пространствах всё живое уничтожалось, а затем опустошённые области заселялись организмами, мигрировавшими из других регионов. Ученики и последователи Ж. Кювье утверждали, что в истории Земли было 27 катастроф, во время которых погибал весь органический мир и затем вновь возникал под влиянием очередного божественного акта, но уже в изменённом виде. Нарушенное залегание первично горизонтальных слоев горных пород и образование гор считалось следствием этих же кратковременных катастроф.

Эта теория опровергалась трудами биологов - Ж.Б. Ламарком (1744-1829) и его сторонники. Они, будучи эволюционистами, считали, что от одного яруса к другому, от одной системы к другой происходит постепенное изменение состава организмов - вымирание одних, появление других под влиянием изменения внешней среды (это учение получило название ламаркизма).

Несмотря на очевидную абсурдность катастрофических представлений, они первоначально восторжествовали над эволюционизмом Ламарка. Но торжество это было недолгим. В 1830-1833 гг. шотландский геолог Ч. Ляйель опубликовал трехтомную книгу «Основы геологии», которая внесла «здравый смысл в геологию, вызванные капризом творца революции заменены постепенным действием медленного преобразования Земли. Ч. Ляйель последовательно применял метод актуализма, выразив его в лаконичной формуле «Настоящее есть ключ к познанию прошлого». Он исходил из трех положений. Во-первых, силы, преобразующие лик Земли, на всем протяжении ее истории были однообразны по характеру и интенсивности - принцип единообразия, или униформизма. Во-вторых, эти силы действуют медленно, но непрерывно, и, в-третьих, суммирование таких медленных изменений в течение длительного геологического времени приводит к грандиозным преобразованиям на Земле. Были окончательно опровергнуты предрассудки о малой продолжительности геологической истории Земли и показано, что для ее объяснения нет необходимости обращаться к сверхестественным силам и катастрофам.

Эта система взглядов представляла огромный шаг вперед по сравнению с катастрофизмом. Однако представления, выработанные Ч. Лайелем, имели и свои недостатки, заключавшиеся в том, что он считал действующие на Земле силы постоянными по качеству и по интенсивности, не видел их изменения и связанного с этим развития Земли.

Классический период

(2-я половина XIX в.)

В этот период были разработаны гипотеза контракции и учение о геосинклиналях, оформились геоморфология, стратиграфия, региональная геология континентов, учение о рудных месторождениях, палеогеография, кристаллография, гидрогеология и петрография. Выдающимися учеными того времени были английский биолог Ч. Дарвин, геологи – француз Э. де Бомон, американцы Дж. Холл и Дж. Дэна, геоморфологи – американец У. Дэвис и немец А. Пенк, немецкий минералог Пауль Грот, русский кристаллограф Е.С. Федоров.

Новый этап в развитии геологических наук наступил во второй половине 19 в., когда вышел в свет труд Ч. Дарвина «Происхождение видов путем естественного отбора» (1859 г.). Эволюционное учение Ч. Дарвина дало прочную методологическую базу для детального расчленения по возрасту осадочной оболочки Земли путём изучения филогенетических изменений отдельных групп ископаемых животных и растений. Во 2-й пол. 19 в. эволюционные идеи получили широкое распространение, когда были разработаны научные принципы историко-геологических исследований (И. Вальтер) и положено начало эволюционной палеонтологии (В.О. Ковалевский).

Основоположник эволюционной теории Ч. Дарвин считал себя учеником Ч. Ляйеля, но сам Ч. Ляйель долго оставался противником этого учения. Его униформизм не позволил ему признать факт гигантского покровного оледенения, имевшего место в четвертичном периоде. Широкое распространение валунов пород Балтийского щита на равнинах севера Европы он объяснял разносом их айсбергами. Лишь в 50-60-е годы русские исследователи (К.Ф. Рулье, Г.Е. Щуровский, особенно П.А. Кропоткин) и швед О. Торрель доказали ошибочность этих взглядов и создали теорию покровного оледенения. Все это, однако, не может существенно умалить заслуги Ч. Ляйеля в становлении современной геологии.