книги / Общая геология

372Физическая, или динамическая, геолосия

5)на основании законов механики нельзя объяснить плава­ ния более легких глыб сиаля по более плотной и чрезвычайно вязкой симе;

6)непонятно, какие силы вызвали разрывы. Пангеи;

Рис. 154. Образование материков по Вегенеру.

о — материк в каменноугольный период; б — «распол­ зание» материка в начале третичного периода; в — ма­ терики в начале четвертичного периода.

7) детальное рассмотрение конфигурации отделившихся друг от друга континентов говорит о том, что совпадения в контурах весьма приблизительные; можно говорить, что контуры, например, Кольского полуострова значительно более близки к контурам восточного побережья Черного моря, чем контуры западных и восточных берегов Атлантического океана; конечно, ни у кого не может возникнуть мысли, что Кольский полуостров и восточная часть Черного моря когда-то составляли единое целое.

Таким образом, гипотезы горизонтального движения конти­ нентов, несмотря на свою исключительную увлекательность и заманчивость, не могут быть приняты как гипотезы, объясняю­ щие процессы складкообразования и горообразования. Однако эти гипотезы заключают в себе и значительное здоровое зерно. Оно заключается в том, что горизонтальные движения континентов, если и не в приведенных выше масштабах, все же существуют.

Кнастоящему времени это можно считать установленным.

А. Вегенер сопоставлял данные измерений долготы о. Сабина

уберегов Гренландии. Эта долгота была определена Сабиным в1829 г., после него ее определяли в 1869—1870гг. и в 1906—1908гг.

В результате сопоставлений многократных измерений дол­ готы одного и того же пункта А. Вегенер установил перемещение о. Сабина и берега Гренландии за 84 года на 950 м к западу, что соответствует скорости 11 ж в год.

Подобные же измерения, проведенные в самые последние годы в пределах островов Малайского архипелага, подтвердили су­ ществование горизонтальных движений континентальных масс земной коры.

Р а д и о а к т и в н ы е г и п о т е з ы причины складкообра­ зования и горообразования связывают с теплотой, выделяющейся при распаде радиоактивных элементов, сконцентрированных главным образом в нижних частях сиалической оболочки и в мень­ шей степени в верхних частях симатической оболочки.

Наиболее распространенными радиоактивными элементами, выделяющими значительное количество теплоты, являются уран и торий. Среди горных пород сиалической оболочки наибо­ лее богаты ураном и торием кислые магматические горные породы, особенно граниты. Породы основные значительно ими беднее. О количествах радиоактивных элементов в различных горных породах и количествах выделяющейся при распаде их теплоты мы говорили уже в главе, посвященной теплоте Земли.

Постоянно выделяющаяся при распаде радиоактивных элемен­ тов теплота нагревает породы сиалической и верхней части сима­ тической оболочек. Указанной’ теплотой до некоторой степени объясняется наличие геотермической ступени, о чем мы говорили в соответствующем разделе курса. Температура плавления симатического вещества ниже, чем температура плавления сиалического. Так как температура симатического вещества всегда близка к температуре его плавления, то достаточно повышения этой температуры на несколько градусов (до 5° С), как сима перейдет в огненнорасплавленное состояние. В жидком состоянии сима занимает объем, примерно на 12% больший, чем в твердом состоя­ нии. При расплавлении сима давит на сиалическую оболочку, в пре­ делах которой образуются разломы. Сиалическая оболочка раз­

374 Физическая, или динамическая, геология

висит от мощности сиалической оболочки: чем мощность больше, тем и погружение больше. При этом рельеф континентов стано­ вится менее расчлененным.

Громадные погружающиеся участки суши испытывают транс­ грессию моря. По мере погружения сиалических глыб базаль­ топодобное вещество симы устремляется по трещинам в виде мощных базальтовых излияний. Подобные излияния, например, хорошо известны в пределах Индии на Деканском плоскогорий, в Северной Америке, в бассейне р. Колумбия. При расплавлении симы на погружающихся участках земной коры начинают нака­ пливаться осадки. Кроме того, глыбы приобретают способность к горизонтальному движению. По теориям горизонтального дви­ жения континентов сиалические глыбы движутся по симе не­ прерывно. Согласно радиоактивным гипотезам, это движение происходит только тогда, когда сима находится в расплавленном состоянии.

Итак, при расплавлении симы происходят мощные излияния базальтовых лав и интенсивные погружения в пределах утоненных участков сиалической оболочки, если на них идет интенсивное накопление осадков. Это может быть в тех случаях, когда рядом с утоненными участками сиала располагаются высокие горные сооружения, являющиеся источниками сноса обломочного мате­ риала. Таким образом, радиоактивные гипотезы объясняют на­ личие в земной коре геосинклинальных участков.

Процессы складкообразования в земной коре, согласно рас­ сматриваемым гипотезам, должны происходить в результате го­

нии.

Процессы складкообразования в недрах геосинклинальных участков сиалической оболочки, погружения этих участков и зна­ чительные излияния базальтовых лав сопровождаются потерей значительных количеств теплоты. От этих потерь вещество симы вновь переходит в твердое состояние. При этом объем симы уменьшается примерно на 12% и сиалические глыбы, располагаю­ щиеся на нем, воздымаются. Поднятия тем больше, чем больше мощность сиалического вещества. Значительные площади конти­ нентов освобождаются от воды, т. е. на них происходят регрессии моря. На континентах возникают резкие формы рельефа, в том числе горы и внадины.

После этого начинается длительный период накопления теп­ лоты от распада радиоактивных элементов в пределах сиалической

иверхней части симатической оболочек. Когда температура спматической оболочки достигает той, при которой она расплав­ ляется, повторяются описанные выше явления. Периоды накопле­ ния теплоты совпадают с эпохами разрушения горных сооружений

ипостепенного их превращения в пенеплен.

Естественно, что расплавление симы происходит не повсе­ местно, а в тех местах, где имеется большая концентрация радио­ активных элементов. Вследствие этого процессы складкообразо­ вания и горообразования не могут быть одновременными для Земли в целом.

Эпохи складкообразования и горообразования можно рассмат­ ривать как революционные эпохи в жизни земной коры. Эпохи постепенного выравнивания рельефа Земли и превращения конти­ нентов в пенеплен можно рассматривать как эволюционные эпохи.

По вычислениям сторонника радиоактивных гипотез Джоли, каждая эволюционная эпоха продолжается около 30—33 млн. лет, а каждая революционная 3—5Гмлн. лет.

Несмотря на то, что радиоактивные гипотезы объясняют ряд фактов исторической геологии, но все же ни одна из них не объясняет процессы складкообразования и горообразования до конца. Тем не менее эти гипотезы на современном этапе разви­ тия геологии являются наиболее приемлемыми.

Мы остановились на характеристике основных моментов для каждой из трех групп геотектонических гипотез.

Геотектонические гипотезы дополнительно рассматриваются в курсе исторической геологии и специально изучаются в курсе геотектоники.

Г л а в а XXVI

КРАТКИЙ ИСТОРИЧЕСКИЙ ОБЗОР РАЗВИТИЯ ГЕОЛОГИЧЕСКИХ ЗНАНИЙ

Историей Земли интересовались еще во времена глубокой древности.

Некоторые соображения об истории Земли мы находим уже в сочинениях ученых древнего мира.

Эпоха средних веков для всех отраслей науки была временем настоящих потемок, робости мысли, отсутствия духа свободного исследования. Это были века господства метафизики, мистики и преклонения перед авторитетом древнего мира — Аристоте­ лем. Такой важный для нашей науки вопрос, как нахождение в горных породах окаменелых остатков животных и растительных организмов, в средние века и даже значительно позднее разре­ шался примерно так: окаменелости возникли в результате дей­ ствия таинственной силы, зарождавшей в камнях странные формы, напоминающие настоящих животных. Очень многие счи­ тали окаменелые раковины результатом чудодейственного влия­ ния на горные породы звезд и луны. Некоторые считали эти ока­ менелости следами всемирного потопа и т. п.

что они в своих учениях и лекциях не будут отступать от учения Аристотеля.

Все же, однако, начиная с эпохи Возрождения до XVIII века, наблюдается некоторый прогресс в познании вопросов, имеющих отношение к геологии. Леонардо да Винчи (1452—1519 гг.), Де­ карт (1596—1650 гг.), Стеной (вторая половина XVII в.) и Лейб­ ниц (1646—1716 гг.) высказывали уже близкие к истине сужде­ ния о ряде геологических явлений.

Новая эпоха в развитии геологической науки связана с име­ нем нашего великого соотечественника М. В. Ломоносова (1711— 1765 гг.). В его научных трудах высказывается ряд положений, лежащих в основе даже некоторых современных взглядов на гео­ логические процессы, происходящие и происходившие на Земле.

Свои основные геологические представления он изложил в труде «О слоях земных» (1757 г.). Этот труд можно рассматривать как первую систематизацию знаний в области геологии, на не­ сколько десятилетий опередившую соответствующие сводки за­ падно-европейских ученых, как, например, Хэттона в Англии (1726—1797 гг.) и Вернера в Германии (1750—1817 гг.).

М. В. Ломоносов применял для науки о Земле наименования «землезнание», «горная наука», «наука о слоях земных» (термин «геология» появился позже).

По глубине и обоснованности своих идей М. В. Ломоносов стоял намного выше всех своих западноевропейских современни­ ков и очень многих более поздних ученых.

Уже в то время он различал два рода сил, определяющих историю Земли: с одной стороны, действие внешних агентов — ветров, дождей, рек, морей, льдов, наводнений; с другой стороны, действие внутренних агентов, вызванных внутренним теплом Земли. Он совершенно правильно и в известном соответствии с современными представлениями оценил роль внешних и внутрен­ них агентов, изменяющих лик Земли.

Характерно, что позднее в Западной Европе и у нас в России долгое время существовали две враждовавшие друг с другом геологические школы: н е п т у н и с т о в и п л у т о н и с т о в . Первую возглавлял немецкий ученйй Готлиб Вернер, вторую — английский ученый Хэттон.

Нептунисты считали, что в основе всех изменений Земли лежат процессы внешней динамики ее (деятельность ветра, воды, льда, моря и др.); плутонисты, наоборот, — процессы внутрен­ ней динамики (вулканизм, землетрясения). Обе школы развивали свои учения чрезвычайно односторонне. Однако учение плуто-

в ы м э т а п о м в развитии геологических знаний. Это период

верть XVIII и первую половину XIX века.

Это период оформления геологии как самостоятельной области естественных наук, период организации и проведения экспедиций в различные районы страны в связи с развивавшейся в России горной промышленностью, период организации университетов в ряде городов страны, период возникновения первых русских научных школ в различных областях геологии.

В этот период выдающуюся роль в развитии геологической

Английский геолог У. Смит положил начало стратиграфии. Он установил, что пласты горных пород отличаются друг от друга не только по петрографическому признаку, но и по остаткам

ранее верными последователями учения своего учителя-непту- ниста, после своих путешествий в различные страны стали сто­ ронниками школы плутонистов.

Оба ученых сделали многое для изучения сил внутренней динамики Земли. Бух, кроме того, был палеонтологом.

Выдающийся французский ученый Кювье заслуженно счи­ тается творцом палеонтологии как самостоятельной науки.

Он утверждал, что в истории Земли происходили неоднократ­ ные катастрофы, вследствие которых целые материки или части материков погружались в море и жизнь наземных животных в этих случаях обрывалась, а когда море вновь отступало, то на этих пространствах появлялись новые формы жизни. Последо­ ватель Кювье французский ученый д’ Орбиньи продолжил учение своего учителя и развил его в теорию катастрофизма, согласно которой подобные катастрофы были универсальными и существенно изменяли облик Земли и жизнь на Земле возобновлялась каждый раз особым творческим актом. Естественно, что учение Кювье и д ’ Орбиньи надо рассматривать как идеалистическое. Несмотря на это, им обоим принадлежит известная роль в развитии палеон­ тологической науки.

В России этот этап развития геологической науки характери­ зовался интенсивным накоплением фактического материала по

В. Ф. Зуев (1754—1794 гг.), Н. Я. Озерецковский (1750—1827 гг.)

идругие, которые совершили многочисленные экспедиции в раз­ личные районы страны. Их исследования носили «геогностический» характер, т. е. представляли собрй главным образом описание всего виденного и сбор фактического материала. Поскольку иссле­ дования носили широкий региональный характер; они давали ма­ териал и для дальнейшей разработки ряда вопросов теоретиче­ ского порядка.

Многочисленные научные экспедиции уже в то время стимули­ ровались неуклонным ростом горной промышленности в России.

Значительную роль в развитии русской геологической науки сыграли Московский университет, открытый в 1755 г. по инициа­ тиве и при участии М. В. Ломоносова, Петербургский горный

институт, открытый в 1773 г., Казанский университет, открытый в 1805 г., Петербургский университет, открытый в 1819 г., и университеты ряда других городов России. При некоторых уни­ верситетах были созданы общества естествоиспытателей (в Москве— общество испытателей природы).

Из среды русских геологов начинают выделяться крупные теоретики, положившие начало выдающейся школе русских уче­ ных в различных областях геологической науки. Появляются первые русские руководства для высшей школы.

В первой половине XIX века появились замечательные работы В. М. Севергина (1765—1826 гг.) в области минералогии,

Н.И. Кокшарова (1818—1892 гг.) в области кристаллографии и др.

Н.И. Кокшаров в 1840 г. составил схематическую геологи­ ческую карту северной половины Европейской части России.

Второй этап геологической науки подытожил английский

ученый Чарльз Лайель (1797—1875 гг.).

В1833 г. вышел труд Ч. Лайеля «Основные начала геологии».

ВЗападной Европе этот год считают условной датой возникно­ вения геологии как науки.

Всвоем труде Лайель дал определение геологии, писал об изменениях в физической географии и в климатах, о теории прогрессивного развития органической жизни в последовательные периоды прошлого Земли, о деятельности рек, ключей, ледников^

морских волн, о вулканах, землетрясениях, об изменяемости и о вымирании различных видов животных организмов, об обра­ зовании коралловых рифов и остатках человека.

Лайель ввел в геологию принцип актуализма, хотя элементы актуализма развивал еще М. В. Ломоносов. Лайель писал: «Настоящее является ключом к познанию прошлого», т. е. при разрешении вопроса о прошедших геологических явлениях надо исходить из сопоставления их с современными.

Классический труд Лайеля глубоко проникнут принципом эволюции в развитии земной коры. Учение Лайеля резко отли­ чается от учения «катастрофистов» Кювье и д’Орбиньи.

Этот период связан с развитием горнодобывающей промышлен­ ности в России и характеризуется началом систематического изучения геологического строения отдельных, наиболее интерес­ ных для горной промышленности районов страны.

В этом периоде на развитие науки оказали огромное влияние Чарльз Дарвин (1808—1882 гг.) и Эдуард Зюсс (1831—1914 гг.).

Ч. Дарвин совершил в качестве натуралиста кругосветное путешествие на корабле «Бигль» с 1831 по 1836 гг. и собрал ко­ лоссальный материал по разным вопросам естествознания и в том числе по геологии.

Развивая учение Лайеля об эволюции и изменчивости земной коры, Дарвин распространил и творчески развил его для орга­ нического мира Земли.

В 1856 г. он опубликовал свой знаменитый труд «Происхожде­ ние видов». С этого времени идеи Дарвина постепенно станови­ лись господствующими в палеонтологии. Благодаря его учению удалось подойти к вопросу о времени возникновения жизни на Земле, к восстановлению истории развития организмов с древ­ нейших времен до наших дней.

Австрийский ученый Э. Зюсс написал сводную работу по исто­ рии земной коры под названием «Лик Земли». В этом труде Э. Зюсс показал взаимосвязь между разнообразными, на первый взгляд

различных геологических явлениях и строении различных участ­ ков земной коры. Русские геологи того времени: И. В. Муш­ кетов, П. А. Кропоткин, В. А. Обручев и И. Д. Черский пере­ дали для книги Зюсса ряд своих материалов. Многое из того, что

царской России способствовала и развитию геологии как науки. Промышленности необходимы были металлы, каменный уголь,

крупнейших геологов страны.

Несмотря на то, что Геолкому отпускались сравнительно небольшие средства, он развернул широкие работы по геологи­ ческому изучению страны и составлению ее геологической карты.

За время третьего этапа Геолкомом было покрыто геологи­ ческой съемкой 10,5% площади России.

Были изучены отдельные районы Урала, Крыма, Кавказа, Донбасса, Нерчинского округа, Забайкалья, Туркестана, Восточ­ ной Сибири, центральной и южной частей Европейской территории России и др.

На третьем этапе развития геологической науки появился ряд выдающихся работ ученых нашей Родины.

В области палеонтологии мы имеем блестящие работы В. О. Ко­ валевского (1842—1883 гг.), который, творчески развивая учение Дарвина, перенес его в палеонтологию. Он установил связи между отдельными видами организмов в процессе их развития и причи­ нами, вызывающими изменения во внешнем облике животных. Он всегда подчеркивал роль среды и придавал большое значение установлению взаимосвязей организма и среды.

Особенно большую роль в развитии палеонтологии сыграла его работа «Опыт естественной классификации ископаемых ко­ пытных».

В области минералогии и кристаллографии большую роль сыграл в этот период П. В. Еремеев (1830—1899 гг.), в течение 40 лет преподававший минералогию в Петербургском горном институте. Он написал ряд прекрасных учебных руководств по минералогии.

К концу XIX столетия относятся опыты по исследованию минералов и горных пород под микроскопом. Пионерами в этой области явились А. П. Карпинский (1847—1936 гг.), Е. С. Фе­ доров (1853—1919 гг.) и Г. В. Вульф (1863—1925 гг.).

Выдающийся русский минералог и кристаллограф Е. С. Фе­ доров в своей работе «Симметрия правильных фигур» (1891 г.) впервые вывел все 230 реально возможных случаев построения кристаллической решетки, полностью подтвердившихся впослед­ ствии рентгеновским анализом. Ему принадлежит заслуга изо­ бретения двукружного гониометра и специального приспособления для поляризационного микроскопа, получившего наименование «Федоровского столика».

Г. В. Вульфом — крупнейшим кристаллографом — была вы­ ведена формула, лежащая в основе современного рентгено-струк­ турного анализа.

Широкое применение микроскопического метода в изучении минералов и горных пород послужило основой для дальнейшего развития петрографии. Была разработана научная классификация магматических горных пород (Ф. Ю. Левинсон-Лессинг), которая явилась значительным шагом вперед по сравнению с классифика­ цией немецкого петрографа Г. Розенбуша. В основе классифика- '

ствляются многочисленные экспедиции в различные районы Рос­ сии. В них принимали участие такие ученые, как Г. В. Гельмер-