Эволюционистские идеи в геологии

Рассматривая геологический разрез, естествоиспытатели установили, что глубоководные отложения сменяются мелководными, а последние — наземными, и наоборот. Швейцарский геолог Аман Грессли (1814—1865) показал, что в одно и то же время в разных местах были различные географические условия и поэтому отлагались неодинаковые осадки. Стали выделяться фации, т. е. осадки, связанные с определенными условиями накопления и имеющие свой типичный состав и окаменелости. Ученые убедились, что фации сменяются не только в пространстве (по площади), но и во времени, т. е. в одном и том же месте природные условия их образования не оставались долго постоянными.

По мере накопления новых фактов стало ясным непостоянство геологических процессов и физико-географических условий. Это побудило ученых к постепенному отходу от формального использования принципов униформистского учения.

С выходом в свет в 1859 г. известного труда Чарлза Дарвина (1809—1882) «Происхождение видов путем естественного отбора» в науке появился совершенно иной, чем раньше, подход к ископаемым органическим остаткам. Данные палеонтологии, сравнительной анатомии, эмбриологии, теории о современном географическом распространении животных и растений убедительно подтверждали существование постоянного прогресса в живой природе. Причину этого явления Дарвин нашел в естественном отборе, или выживании организмов, наиболее приспособленных к данным условиям. Естественный отбор, будучи одной из главнейших сил эволюции, вызывал переход одних органических форм в другие и доказывал необратимость процесса развития окружающей нас природы.

Эволюционное учение во второй половине XIX — самом начале XX в. оказало большое влияние на расцвет геологической науки. Естествоиспытатели стали обращать основное внимание на установление родственных связей между видами животных и растений с целью воссоздать цепь закономерных изменений в истории развития органического мира и выявить взаимосвязи между средой и организмами. Так возникла эволюционная палеонтология, основоположником которой был русский ученый Владимир Онуфриевич Ковалевский (1842—1883).

Владимир Афанасьевич Обручев.

В XIX в. быстро развивалась не одна только теоретическая геология. Наука сделала крупный шаг вперед и в деле изучения состава руд, минералов, горных пород.

Англичанин Уильям Николь (1768—1851) сконструировал поляризационную призму, позволившую изучать оптические свойства кристаллов. Был создан поляризационный микроскоп, и благодаря разработанному в Англии способу изготовления прозрачных шлифов из твердых горных пород появилась возможность определять даже самые мельчайшие зерна минералов и тем самым выяснять точный состав природных камней. Наука, занимающаяся такими исследованиями, называется петрографией.

А вскоре русский ученый Евграф Степанович Фёдоров (1853—1919) изобрел специальное приспособление к микроскопу — «федоровский столик». Кристаллография, до того изучавшая только наружную форму кристаллов, стала с помощью рентгеновских лучей изучать внутреннюю структуру кристаллов, расположение их атомов. Была определена взаимосвязь между химическим строением и кристаллической структурой минералов.

Алексей Петрович Павлов.

Эти новейшие методы способствовали изучению полезных ископаемых, всегда привлекавших самое пристальное внимание исследователей. Появилась возможность судить об условиях их образования. Сформировалось учение о рудных месторождениях, чему во многом способствовали труды чешского геолога Франца Ношенного (1836—1895) и выдающегося исследователя геологии России поляка Карла Ивановича Богдановича (1864—1947). Знаменитый исследователь Сибири и Центральной Азии Владимир Афанасьевич Обручев (1863—1956) много сделал для выяснения особенностей распределения полезных ископаемых в горных системах. Один из основоположников учения о нефти — Иван Михайлович Губкин (1871—1939) установил закономерности распределения жидкого и газообразного природного топлива в земной коре, а Павел Иванович Степанов (1880—1947) выделил пояса и узлы угленакопления, что позволило геологам увереннее проводить поисковые работы.

В это же время возникла новая наука — геохимия, изучающая закономерности перемещения атомов химических элементов в Земле и условия образования их скоплений, т. е. залежей различных видов минерального сырья. Формирование геохимии и ее быстрое развитие неразрывно связаны с именами выдающихся русских ученых Владимира Ивановича Вернадского (1863—1945) и Александра Евгеньевича Ферсмана (1883—1945). Выяснилось большое значение радиоактивности для геологических процессов. Радиоактивные явления необратимы в условиях земной коры. Они ведут к распаду сложных тяжелых атомов радиоактивных элементов, которые переходят в более простые элементы с меньшим атомным весом. Так, например, в результате распада урана и тория в земной коре образуются разновидности (изотопы) свинца и гелия.

На основе исследований распада радиоактивных элементов таблицы Менделеева Вернадский предложил метод вычисления абсолютного возраста горных пород, благодаря чему удалось установить, что древнейшие образования Земли имеют возраст 4,5 млрд. лет.

Среди теоретических вопросов, издавна интересовавших геологов, видное место заняла проблема происхождения материков и океанов. Даже простому наблюдателю бросается в глаза неравномерность распределения горных районов по поверхности Земли и чередование их с обширными низменными пространствами. Американский палеонтолог Джеймс Холл (1811—1898) подметил, что для горных областей характерна повышенная, мощность осадочных толщ, а следовательно, в этих районах прежде существовали крупные прогибы, в которых накопились осадки большой мощности. Другой американский геолог — Джеймс Дана (1813—1895) назвал такие прогибы геосинклиналями и показал, что с течением времени на их месте появляются горные хребты.

Районы с пологим залеганием пластов и меньшей их мощностью привлекли внимание выдающегося русского исследователя Александра Петровича Карпинского (1847—1936), который наметил целый ряд характерных особенностей их геологического развития. Такие территории, получившие наименование платформ, стали затем изучаться вместе с геосинклиналями, что позволило воссоздать единую историю развития земной коры. Теория горообразования развивалась французским геологом Эмилем Огом, а позднее русские ученые Алексей Петрович Павлов, Андрей Дмитриевич Архангельский, Николай Сергеевич Шатский и другие геологи создали учение о геосинклиналях и платформах.

Андрей Дмитриевич Архангельский.

На рубеже XIX и XX вв., благодаря изучению скоростей распространения сейсмических волн при землетрясениях, было установлено, что земной шар состоит из оболочек, имеющих различные физические свойства и отличающихся одна от другой по химическому составу.

Опираясь на сходство очертаний восточного и западного побережий Атлантического океана, немецкий геофизик Альфред Вегенер (1880—1930) предложил гипотезу дрейфа континентов по пластичному подкорковому слою. По его предположению, первоначально существовал громадный континент, который под влиянием вращательного движения Земли раскололся на части, которые отошли от полюсов к экватору. Так, Америка отделилась от Европы и Африки. Вегенер считал, что такие горизонтальные перемещения вызывают образование складчатых горных систем, возникающих по фронту движения континентов.

Александр Евгеньевич Ферсман.

Несколько ранее австрийский геолог Эдуард Зюсс (1831—1914) дал иную трактовку этого явления. Вслед за французским геологом Л. Эли де Бомоном (1798—1874) он объяснял происхождение горных хребтов, исходя из предположения, что остывающий земной шар сжимается и покрывающая его кора сминается в складки. Зюсс доказывал, что современные материки представляют собой обломки древних огромных континентов, большая часть которых погрузилась под воды океана. Например, Южная Америка, Африка, Индия и Австралия, по его мнению, только остатки некогда единого континента «Гондвана», значительные участки которого ныне находятся под водами Атлантического и Индийского океанов. Все эти проблемы составили содержание геотектоники — науки о строении, движениях и развитии земной коры, о структуре и развитии Земли в целом. Геотектоника занимает особое место среди наук о Земле, так как она пронизывает все области геологических исследований.

Итак, от теории развития к униформистской системе, а от нее к эволюционизму — таков исторический путь, теоретической геологии в самых общих чертах. Эволюционистские идеи вызвали к жизни значительное число научных гипотез, разработку многочисленных исследовательских методик, появление новых отраслей геологии и, наконец, теорию геосинклиналей и платформ, обеспечившую прогресс геологической науки.