Краткая история геологии

Геология — наука о происхождении, строении и истории развития Земли. Изучая горные породы, слагающие земную кору, а также происходящие в ней процессы, геологи всегда стремились использовать свои знания для поиска полезных ископаемых, скрытых в недрах Земли.

Потребность в полезных ископаемых, их наборе и количестве быстро росла с развитием производства, и не удивительно, что история геологических знаний тесно переплетается с историей человеческого общества.

Средневековый способ поиска полезных ископаемых с помощью ветки дерева. Рудознатец, держа в руках «волшебную палочку», ждет, когда она изогнется и укажет место залегания руд. (Старинный рисунок.)

Еще первобытный человек, используя камни в качестве орудий труда, не мог не заметить, что они существенно отличаются один от другого. И он научился выбирать из них только те, которые можно было использовать для труда, охоты или в быту. Постепенно люди научились подбирать камни определенного цвета, нужного им веса, твердости и т. д.

Они научились узнавать такие свойства, как хрупкость некоторых горных пород и ковкость самородных металлов. Постепенно накапливались знания о камне, расширялся и круг представлений о технологических, строительных или декоративных достоинствах горных пород и минералов. Уже в нижнем палеолите (примерно 800—500 тыс. лет до н. э.) использовались каменные молотки, скребки, рубила, изготовленные из песчаников, кремней, обсидианов (вулканическое стекло), роговиков.

В раннем неолите (около 10—6 тыс. лет до н. э.) возросла потребность в каменном материале для орудий труда, устройства очагов, укрепления пещер-жилищ и оружия. Стали широко использоваться диориты, сланцы, кварциты и другие изверженные и метаморфические породы.

В бронзовом веке (около 3—1 тыс. лет до н. э.) люди научились использовать медь, золото, серебро, которые добывали в самородном состоянии и в рудах, скрытых под землей. Важным событием было открытие способа изготовления бронзы из сплава меди и олова. Этот сравнительно легкоплавкий металл широко применялся для изготовления наконечников копий, стрел, клинков, ножей, топоров. Нередко в бронзовые украшения вставлялись поделочные камни.

С течением времени наши предки не только стали умело и правильно использовать некоторые полезные ископаемые, но совершенствовали способы их добычи и обработки. В Средней Азии с эпохи поздней бронзы сохранились большие карьеры с лабиринтами подземных ходов и огромными выработанными камерами, общий объем которых измеряется десятками тысяч кубических метров. В Армении обнаружены остатки плавильных печей и специальные устройства для обогащения руд, применявшиеся около 3,5 тыс. лет тому назад. В начале нашей эры различные племена, населявшие лесные районы средней и северной полосы Русской равнины, а также Центральной и Западной Европы, научились выплавлять железо из луговых, болотных и озерных бурых железняков, залегающих у самой поверхности Земли.

С увеличением спроса на полезные ископаемые появились мастера своего дела, умеющие по различным признакам отыскивать руды. Известно, что уже в VI в. поисками полезных ископаемых занимались «рудознатцы», которые по характеру залегания, окраске горных пород отыскивали руды тех или иных металлов.

Кроме познания свойств разных камней и руд человек накапливал знания и о различных явлениях природы, таких, как землетрясение, наводнение, извержение вулканов. Ему приходилось считаться с изменениями очертаний морских берегов, русел рек и т. п. Внимание людей привлекали окаменевшие остатки морских животных и растений.

Первые свои геологические впечатления древние народы отразили в наивных религиозных мифах, например в библейской легенде о сотворении мира. По этой легенде мир был создан за шесть дней. Вместе с тем появление другого библейского повествования о всемирном потопе, по-видимому, было вызвано действительным событием — наводнением в низовьях Тигра и Евфрата, обусловленным сильным землетрясением в области Персидского залива. Долины этих двух больших рек, очевидно, олицетворяли собой для авторов едва ли не весь мир.

Но уже древнегреческие мыслители Фалес, Ксенофан, Гераклит, Аристотель и Теофраст за сотни лет до начала новой эры в своих сочинениях пытались объяснить земные процессы реальными причинами. Уже тогда наметились два основных толкования природы геологических явлений: одни отводили решающую роль воде, а другие — подземному огню. Первое направление получило в истории геологии название нептунизма (от имени древнеримского бога морского царства Нептуна), второе — плутонизма (от имени бога подземного царства Плутона). Однако ученые античного мира располагали очень малым количеством фактов для обоснования своих научных гипотез.

Примерно в это же время стали появляться первые приборы для изучения геологических явлений. Так, в 132 г. китайский астроном Чжан Хэн изобрел первый в мире сейсмограф. Этот прибор оригинальной конструкции регистрировал даже очень слабые подземные толчки и устанавливал направление на эпицентр землетрясения.

В средние века, несмотря на жестокий гнет воинствующей церкви, охранявшей авторитет библейских сказаний о сотворении и устройстве мира, натуралисты продолжали изучать геологические явления и пытались дать им свое объяснение. В частности, таджикский естествоиспытатель, философ и врач Абу Али Ибн-Сина (980—1037), широко известный под именем Авиценны, изложил в энциклопедическом сочинении «Китаб аш-Шифа» («Книга исцеления души») весьма передовые для средневековья взгляды. Горы и долины, по его мнению, произошли в результате действия внутренних сил Земли, в частности сильных землетрясений, и внешних причин — разрушительного действия воды и ветра. Мир вечен, писал Авиценна. Он во многом не соглашался с догмами ислама, поэтому мусульманское духовенство подвергло сожжению его труды, в которых содержались «крамольные» мысли о происхождении и истории Земли.

Современник Авиценны Абу Рейхан Бируни (973—1048) в своих сочинениях высказал оригинальные мысли о причинах возникновения артезианских источников, о созидательной работе речной воды и образовании речных отложений. Опираясь на археологические данные, отпечатки рыб и находки ископаемых морских раковин, он попытался восстановить географическую обстановку далекого прошлого для района великих индийских рек, в частности устья Ганга. Бируни определил местоположение древнего русла Амударьи, а также верно указал, что площадь, занятая ныне Аравийской пустыней, раньше была покрыта морем. Его трактат «Собрание сведений для познания драгоценных камней» на протяжении нескольких веков оставался важнейшим справочным пособием по определению многих минералов, их оценке, обработке и применению.

В XV в. широкую известность получили труды гениального итальянского художника и удивительно разностороннего ученого Леонардо да Винчи (1452— 1519). Наблюдая за земляными работами при проведении каналов для осушения болот в окрестностях Милана, он обратил внимание на окаменелые раковины и другие органические остатки, заключенные в твердых горных породах. Точно так же, как Авиценна и Бируни, Леонардо да Винчи пришел к заключению, что современная суша и даже горы, на которых найдены остатки раковин, устриц, кораллов и морских раков, некогда были дном отступившего древнего моря. Некоторые из его современников считали, что -раковины образовались в земных пластах под влиянием «света звезд». Служители церкви утверждали, будто со времени «сотворения» мира земная поверхность оставалась неизменной, а раковины принадлежат погибшим морским животным, которые были занесены на сушу во время «всемирного потопа» и остались там, когда воды схлынули.

Леонардо да Винчи полагал, что очертания суши и океанов начали изменяться медленно еще в далеком прошлом, что этот процесс постоянный. Он происходит и ныне и является прообразом прежнего. Леонардо да Винчи не побоялся выступить с критикой библейской легенды всемирного потопа, утверждая, что Земля существует значительно дольше, чем сказано в священном писании. Такое вольнодумство грозило неприятностями, и только заступничество миланского герцога спасло художника от тюремного заключения.

Спрос на строительные, декоративные и драгоценные камни, возросший в странах феодальной Европы, вызвал заметный прогресс в изучении руд и мк нералов. Немецкий врач и естествоиспытатель Георг Бауэр, или, как его называли, Агрикола (1494— 1555), изучавший труды античных мыслителей, ученых Востока и рукописные руководства горняков-практиков, наблюдая за разработками рудных месторождений Чехии и Саксонии, усовершенствовал существовавшую издавна, классификацию горных пород. Он предложил выделять среди минеральных образований: «земли» (охра, глина, мел и др.); «камни» (драгоценные и полудрагоценные минералы); «отвердевшие соки» (соль, купорос, квасцы, сера и др.); металлы (золото, серебро, железо, медь, свинец и т. д.); горючие ископаемые. Агрикола развивал представления о растворах, о «соках земли». Он считал, что рудные жилы образуются из осадков, выпадавших при остывании глубинных вод, в которых растворены соли различных металлов. Воды эти, как он наивно предполагал, нагреты подземными пожарами — горением каменного угля и серы.

Леонардо да Винчи.

В конце XVII в. французский философ и естествоиспытатель Рене Декарт (1596—1650) попытался объяснить происхождение Земли и ее развитие. Он считал, что первоначально Земля была расплавленной, затем она стала остывать и покрылась твердой корой, под которой сохранились воздух и вода. Временами кора, по его мнению, ломалась и погружалась в воду, которая благодаря этому выступила на поверхность и образовала океан, а из торчащих обломков коры возникли горы.

Михаил Васильевич Ломоносов.

Современник Декарта, датчанин Николай Стено (1638—1686), занимавшийся геологическими наблюдениями, высказал правильную мысль, что слоистые земные толщи отложились горизонтально на дне некогда существовавших морей. Те пласты, которые ныне наклонны, первоначально тоже залегали горизонтально, а впоследствии под действием подземного огня изменили свое положение. Стено отметил, что каждый слой должен иметь значительную горизонтальную протяженность и занимать большую площадь. Еговывод о том, что пласт, залегающий выше, моложе нижележащего пласта и наоборот, сейчас кажется азбучной истиной. Но в то время это было выдающимся открытием, первым шагом в создании научной геологической хронологии, устанавливавшей последовательность событий, преобразовавших нашу планету.