1. 2. История науки

Рыхлые осадки земной поверхности долго не исследовались – их пренебрежительно называли “наносами” (по-английски – drift). Термин “четвертичный” появляется в геологи­и в ХVIII в. – Дж. Ардуино выделяет послетретичные отложения, называя их “четвертичным под­разделением гор”. В 70-е годы ХVIII в. А. Вернер вводит понятие о пер­возданной, вторичной, третичной, четвертичной и вулканогенной форма­циях, подразумевая очередность формирования горных пород.

С развитием геологии исследователей заинтересовало происхожде­ние валунов, лежащих на поверхности равнин и удаленных от гор на сотни и тысячи километров. Такие валуны назвали эрратиче­скими (блуждающими). Естествоиспытатели видели, что на се­вере Европы валуны залегают в мощном слое тилля – хаотичного скопления глин, песков и крупных обломков. Начи­ная с ХVIII в. было предложено три гипотезы накопления несортированных смесей: дилювиальная, дрифто­вая и ледниковая.

Истоки дилювиальной гипотезы (от латин. diluvium – потоп) ле­жат в идеях катастрофизма, господствовавших в науке ХVII–ХVIII вв. – накопление валунных суглинков объяснялось всемирным потопом.

В XIX в. начались полярные исследования. Выяснилось, что айс­берги переносят обломки на огромные расстоя­ния и отлагают их на морском дне. В поверхностных отложениях Европы нашли множество костей северных оленей и полярных птиц. Родилась дрифтовая гипотеза, согласно которой в четвертичном периоде сильно похолодало, равнины северных материков затопились мелководными и холод­ными морями. Айсберги дрейфовали и пропахивали борозды в возвышениях дна, затем останавливались. Из айсбергов выпадали обломки, создавшие пестрые по составу накопления равнин Европы и Северной Америки.

В начале XIX в. позиции катастрофизма пошатнулись, чему помогла книга шотландского геолога Джеймса Геттона «Тео­рия Земли», изданная в 1795 г. В ней высказано предположение о ледниках, спускавшихся с Альп на окружающие равнины – до гор Юра, и отложивших гранитные глыбы. Дж. Геттона считают родоначальником ледниковой гипотезы. В 1829 г. швейцарский инженер Игнац Венец-Зиттен выступил с докладом о древнем воздействии льдов весь север Европы. В 1834 г. швейцарец Жан де Шарпентье подкрепил суждения Зит­тена собственными полевыми наблюдениями. Первая половина XIX в. явилась революционной для геологии: появились новые гипотезы и утвердилось мнение о необходимости обособления самостоятельного стра­тиграфического подразделения, соответствующего последнему этапу жизни Земли. Проведем краткий экскурс в историю развития взглядов на стратиграфию квартера.

1. В 1829 г. бельгиец Ж. Денуайе придает термину четвер­тичный стратиграфическое значение – предлагает выделять четвертичную систему, соответствующую породам, лежащим стратиграфически выше третичных.

2. В 1833 г. англичанин Гарри Ребуль называет четвертичными отложения, содержащие большое количество ископаемых останков современных представителей флоры и фауны.

3. В 1839 г. англичанин Ч. Лайель вводит термин плейстоценовый этап (от греч. pleistos – наибольший; kainos – новый). Плейстоценовыми он называет отложения, в которых доля останков современных моллюсков превышает 70 % общего числа находок.

4. В 1837 г. швейцарец Жан Луи Агассис приводит доказательства древних оледенений Великобритании и Северной Америки. К сороковым годам XIX в. утверждается понятие ледникового периода. Термин ледниковый период впервые использован другом Агассиса, немецким ботаником Карлом Шимпером в поэтическом произведении [2].

5. В 1846 г. Е. Форбс указывает на равнозначность понятий “плейстоцен” и “ледниковый”, вводит понятие голоцен (от греч. holos – весь, полностью; kainos – новый, современный), или послеледниковый этап.

Анализ полевых фактических материалов во второй половине XIX в. содействовал качественному скачку в развитии науки: в 70-е годы почти одновременно выходят в свет обобщающие труды О. Торелла в Швеции, А. Гейки в Великобритании, П.А. Кропоткина в России.

П.А. Кропоткин в 1874 г. доложил на заседании Императорского Русского географического общества о результатах геологического и географического изучения Сибири и Скандинавии. Его вывод: эти регионы являются областями древнего оледенения. В 1876 г. опубликована его книга “Исследования о ледниковом периоде” с изложением ледниковой теории.

В 1875 г. шведский геолог Отто Торелл, основываясь на фактической информации по ледникам Гренландии, Исландии и Шпицбергена, сделал вывод о недавнем сплошном оледенении Северной и Центральной Европы. Создателями ледниковой теории называют П.А. Кропоткина и О. Торелла.

6. В 1881 г. на международном геологическом конгрессе в Болонье решено выделить четвертичный период (систему) продолжительностью 1 млн лет. В 1885 г. международный геологический конгресс утверждает термин голоцен, соответствующий послеледниковому этапу жизни Земли.

В XIX в. шли дискуссии по двум фундаментальным вопросам геологии квартера: генезиса накоплений и природной обстановки. Сторонников ледниковой теории назвали гляциалистами, приверженцев дрифтовой идеи – антигляциалистами. Гляциалисты разделились на два лагеря: полигляциализма и моногляциализма. На рубеже XIX–XX вв. побеждает полигляциализм. Возникли стратиграфические проблемы, связанные с малой продолжительностью квартера, охватывающего от 0,8 до 1,8 млн лет (крайние оценки 0,2–3,9 млн).

7. В 1909 г. издан труд немецких ученых – географа и геоморфолога Альбрехта Пенка и климатолога Эдварда Брюкнера «Альпы в ледниковые периоды». В нем предложена первая стратиграфическая схема квартера: авторы выделили четыре ледниковых этапа, три разделяющих их межледниковых, и сравнительно теплый доледниковый. В 90-е г. XIX в., трудами Д. Гейки, Т.К. Чемберлена и Т. Леверетта заложены основы стратиграфии древнеледниковых областей Северной Америки.

8. В 1922 г. российский геолог А.П. Павлов называет завершающий этап земной истории антропогеновым периодом (от греч. anthropos – человек). Основанием послужило залегание костных останков древнего человека в самых молодых слоях.

9. В 1932 г. в Ленинграде, на второй конференции Ассоциации по изучению четвертичного периода Европы, образован Международный союз по изучению четвертичного периода (INQVA). В 1939 г. подготовлена Международная карта четвертичных отложений Европы. В ней квартер (Q) дробится на четыре части: эоплейстоцен (Q₁), мезоплейстоцен (Q₂), неоплейстоцен (Q₃) и голоцен (Q₄). Внутри мезо- и неоплейстоцена выделялись ледниковые и межледниковые отложения.

10. После Второй Мировой войны назрела необходимость упорядочения стратиграфических классификаций. Ранг эо-, мезо-, неоплейстоцена и голоцена приравнялся к отделам стратиграфической шкалы, а межледниковые и ледниковые слои – к ярусам. Объемы этих отделов и ярусов не соответствуют эквивалентам других геологических систем.

11. Решением Межведомственного стратиграфического комитета СССР в 1963 г. упразднено использование терминов “отдел” и “ярус” для четвертичной системы. Бывшие отделы квартера названы отложениями нижне-, средне-, верхнечетвертичными и современными. Бывшие ярусы ледниковых и межледниковых накоплений названы горизонтами.

Историю изучения четвертичных образований территории Беларуси можно разделить на два этапа: первый от начала XIX в. до середины ХХ, второй – после завершения Великой Отечественной войны.

Первый этап – время становления науки, истоки которой лежат в каменном веке. Пример – добыча кремня в шахтах под г. Волковыском. Эти шахты, созданные 5–6 тыс. лет назад, пронизывают заключенный в ледниковых отложениях блок меловых пород (ледниковый отторженец).

Научные исследования начались в XIX в. Первым на ледниковое происхождение валунных глин близ г. Гродно указал Г.П. Гельмерсен.

До середины XIX в. четвертичные отложения использовали слабо. Добывали глины и суглинки для производства керамики. Для строительства – песчано-гравийные смеси и валуны, для производства стекла – пески, для отопления – торф, для производства железа – низкокачественные лимониты. Росла добыча подземных вод на водоснабжение. Развитие капитализма привело к быстрому росту объемов производства. Возникла необходимость углубленного изучения и картирования четвертичных накоплений.

С 1865 по 1871 гг. в Беларуси проводились топографические работы – создана десятиверстная карта (масштаба 1: 420 000), с 1882 г. началось составление мелкомасштабной геологической карты. В геологической съемке участвовали П.Я. Армашевский, А.Э. Гедройц, Н.И. Криштафович, П.А. Тутковский, первая в Беларуси женщина-геолог А.Б. Миссуна, внесшая неоценимый вклад в развитие геологии четвертичных отложений Беларуси и России. Ею созданы первые карты распространения конечных морен междуречья Немана и Западной Двины, выделены их напорные и насыпные разности. Н.И. Криштафович указал на осцилляторный генезис параллельных дуг конечных морен. П.А. Тутковский характеризовал осадки моренные и зандровые, обосновал эоловое происхождение лессовых пород.

Для разведки запасов подземных вод осуществлялись первые буровые работы, изучением неглубоких скважин занимались А.П. Карпинский, Е.В. Оппоков и др. В конце XIX в. начались мелиоративные работы на Полесье, требующие геологических знаний. Исследования проводились Западной экспедицией, возглавлявшейся И.И. Жилинским.

К началу XX в. выявлены основные генетические типы четвертичных отложений Беларуси. Развилась идея о главенстве ледникового осад­конакопления: во многих публикациях обосновывалось двух-, а иногда и трехкратное оледенение территории.

С 1919 по 1933 г. проводилась мелкомасштабная геологическая съемка территории Беларуси, изучались верхние горизонты квартера. В работах участвовали А.М. Жирмунский, Г.Ф. Мирчинк, П.А. Тутковский, М.М. Цапенко, Е.В. Шанцер. В 1928 г. начинаются среднемасштабные геологосъемочные работы. В 1927 г. создается первое научное учреждение геологического профиля – Геологический институт при Академии наук БССР. В 1936 г. организуется Геологоразведочное управление.

Г.Ф. Мирчинком составлена первая стратиграфическая схема четвертичных отложений Беларуси. Опираясь на альпийскую модель, он выделил ледниковые образования минделя, рисса и вюрма. Считалось, что последний ледник накрывал почти всю территорию республики.

Усилиями В.С. Доктуровского внедрен палеоботанический метод для стратиграфического расчленения отложений квартера. М.М. Цапенко и С.С. Маляревичем составлены первые карты четвертичных отложений Беларуси масштаба 1:1 500 000 и 1:1 000 000. В работах Б.Л. Личкова и Д.Н. Соболева опровергалось мнение П.А. Тутковского о древних пустынях на Полесье, доказывалось аллювиальное происхождение территории. Проводились геоморфологические исследования: Н.Ф. Блиодухо изучал генезис рельефа, связи рельефа с глубинным геологическим строением, литологическим составом пород и геологическими процессами.

Во время фашистской оккупации геологические изыскания прервались, большая часть накопленных материалов погибла.

Второй этап – аналитический – проводились комплексные средне- и крупномасштабные геологические, геоморфологические, гидрогеологические, инженерно-геологические, поисково-разведочные работы. Собранные материалы позволили уточнить палеогеографию территории Беларуси, установить закономерности строения и формирования четвертичной толщи, выявить размещение полезных ископаемых. Геологической съемкой и разведкой занимались В.С. Акимец, Л.Н. Вознячук, Е.Н. Гиммельштейн, Н.М. Грипинский, Б.Н. Гурский, Н.М. Грипинский, Г.И. Зубович, Г.И. Илькевич, Р.И. Левицкая, И.А, Линник, В.И. Пасюкевич, В.В. Шахнюк, В.А. Шидловский и др.

Усилиями М.М. Цапенко создана белорусская школа геологов-четвер­тичников и геоморфологов. Построены карты четвер­тичных отложений Беларуси и геоморфологическая, впервые произведены палеогеографические реконструкции территории в раннем, среднем и позднем плейстоцене.

Огромный вклад в науку внес Г.И. Горецкий. Он явился основоположником палеопотамологии – научного направления о формировании, строении, распространении погребенных речных долин, а также учения о ледниковых ложбинах: доказал широкое распространение ложбин, глубоко врезанных в ложе четвертичных пород, и созданных ледниковой экзарациией и эрозией талых вод. Установлена приуроченность многих ложбин к тектоническим разломам, обоснована унаследованность развития речных долин. Ученым создан ряд фундаментальных трудов по стратиграфии и палеогеографии квартера. Существенное значение принадлежит К.И. Лукашеву – он явился инициатором применения геохимических исследований в геологии квартера, изучал генезис четвертичных отложений, занимался проблемами палеогеографии.

Активизировалось палеонтологическое изучение пород квартера, что позволило углубить знания о палеогеографии и предложить новые стратиграфические схемы. Палеонтологическим исследованиям посвящены работы Л.И. Алексеевой, Ф.Ю. Величкевича, Э.А. Крутоус, Н.А. Махнач, В.М. Мотуза, А.Ф. Санько. Проблемами стратиграфии, литологии и генезиса четвертичных отложений занимались С.Д. Астапова, Б.Н. Гурский, Л.Н. Вознячук, А.А. Костко, Э.А. Левков, А.В. Матвеев, С.Л. Шиманович и др. Составу и генезису отложений плейстоцена посвящены работы А.В. Матвеева. Наибольший вклад в развитие гляциотектоники внес Э.А. Левков.

К 1981 г коллективом ученых из Института геохимии и геофизики АН БССР, Управления геологии БССР, Минского государственного педагогического института им. А.М. Горького завершена разработка Региональной стратиграфической схемы четвертичных отложений Беларуси. Как унифицированная она утверждена Межведомственным стратиграфическим комитетом СССР 24 мая 1982 г. В 2001 г издан труд “Геология Беларуси” с обновленными взглядами на развитие природы в четвертичное время [3].

Дискуссионными темами в геологии четвертичных отложений остаются следующие. О правомерности выделения четвертичного периода – ряд специалистов полагает, что неогеновый период продолжается поныне. Проблема продолжительности квартера, оцениваемой от 0,2 до 3,9 млн лет (и даже более). Проблема палеогеографии и генезиса четвертичных отложений – до сих пор находит поддержку дрифтовая гипотеза. Противоречивость мнений о количестве и продолжительности ледниковых и межледниковых эпох. В противовес признанию господства холодных этапов, А.А. Величко утверждает, что “…продолжительность теплых эпох (межледниковий) была в два-три раза большей, чем холодных…” [4].