14. Стратиграфические и минералогические работы середины XVIII века. Геология в России

Д. Ардуино (1760) для верхней Италии предложил следующую стратиграфическую схему: а) первичные слои (без окаменелостей); b) вторичные — морские отложения с окаменелостями; с) третичные — мергели, глины и т. п. с обильными окаменелостями; d) отложения равнин [т. е. четвертичные. — Б. В.]; е) вулканические породы, подразделяющиеся по возрасту на группы, соответствующие а, b, с. Одновременно он указал на вулканическое происхождение базальта. Ардуино первый дал общее грубое расчленение, почти соответствующее современному делению на группы. Влияние его на геологию, как считают, было значительным.

В истории геологии оставил след И. Г. Леман [107, 292]. Он — умеренный дилювианист, полагал, что важнейшие изменения Земли связаны с потопом, но и далее она изменялась под влиянием дождей, потопов, осушений и вулканизма. Он развивает, по его словам, идеи М. Бертрана, опубликованные им незадолго перед тем в Берне. Любопытно, что Леман не упоминает Бюффона, с которым у него немало общего, но полемизирует с Бернетом, Вудвордом, Вистоном и Моро, ссылается на Лейбница, Ньютона, а также классиков: Овидия, Ювеналия, Эмпедокла и др. Леман дает три возрастные группы гор, различающиеся и рудной минерализацией. В его работах — зародыш представления о рудных поясах.

Стратиграфическая схема предложена им в 1762 г. [107]. Он выделяет породы: а) первобытные, без окаменелостей, с нарушенными слоями, часто

с рудными жилами; б) флетцевые (пластовые), в том числе: 1) древние слои — мертвый лежень, голубые сланцы, угли и т. п.; 2) молодые слои — красный лежень, голубую глину, медистые сланцы, цехштейн и т. п. Эта схема, уточненная и развитая для Тюрингии У. Фюкселем в 1762 и 1778 гг., легла в основу универсальной схемы А. Вернера. Фюксель ввел термины «слой», «толща» (situs) и «горная серия». Отдельные серии он характеризовал определенными окаменелостями. Справедливо считают, что Фюкселю принадлежит установление общих принципов построения стратиграфической шкалы. Перечисленные работы, разумеется, не единственные по стратиграфии. Стратифицирование стало необходимым и всегда приводилось в крупных работах. Например, Бергман в 1769 г. придерживался в общем схемы Лемана. Для Англии схему девяти последовательных формаций в 1760 г. предложил Д. Мичел и т. д.

Существенный прогресс был достигнут в области минералогии. В 1758 г. А. Кронштедт в работе, переведенной в 1760 г. на немецкий и в 1770 г. на английский языки, видимо, впервые четко отделил минералы от смешанных пород (базальта, гранита и др.). Тем самым было положено начало разделению, «минералогии» на минералогию и петрографию и разграничению двух соответствующих методов. Кроме того, Кронштедт основал метод «паяльной трубки». Она применялась еще в XVII в., но лишь он показал все ее возможности [56]. Ломоносову и Леману [107] принадлежат высказывания о «совместном нахождении минералов» — парагенезисе. Бергман ввел в минералогию, хотя еще в примитивной форме, химический анализ.

В конце 70-х годов вышло первое издание «Кристаллографии» Роме де Лиля. Но для ее возникновения, связанного также и с именем Р. Гаюи, важнее расширенное ее издание (1783). В нем Роме де Лиль сформулировал закон постоянства гранных углов, ряд других основных положений кристаллографии и описал свыше 500 кристаллических форм. Говоря о возникновении кристаллографии, он указал на успехи физической химии и «литологии» (Палласа, де Борна и др.).

Кристаллография возникла в связи с развитием учения о растворах. В свою очередь, она способствовала разработке химического нептунизма. Роме де Лиль писал: «Не являются ли эти первозданные горы, в которых... Бюффон видел только вздувшиеся массы расплавленных веществ²⁹... ничем иным как громадным скоплением различного рода кристаллов? Не возникли ли эти кристаллы в жидкости, относительно которой нет никаких доказательств, что она обязана своим происхождением огню?» [191, дополнения, с. 94].

Кристаллографический метод в первое время, как мы видим, способствовал развитию ошибочной (в целом) концепции химического нептунизма. Очевидно, здесь сыграла роль трудность получения кристаллических веществ из расплава³⁰. Заметим, что Роме де Лиль альтернативно допускал обе возможности, а кристаллография шла индуктивным путем. Она была одной из первых наук, имеющих прямое отношение к наукам геологического цикла, в которой была доказана математическая закономерность неорганической природы, на что указал сам Роме де Лиль.

О ряде минералогических представлений середины XVIII в. можно судить по труду Валлериуса 1747 г. [16]. К минералам он относил органические окаменелости, различая виды окаменения (ср. с Линнеем). В классификации им: указываются «образные» (имеющие форму) камни естественные и «искусством деланные» — топоры, кувшины и т. п. К области минералогии относятся кирпичи, стекло, даже сталь, медь и т. п. Это интересно как зародыш технической петрографии, обособившейся много позже.

В России к середине XVIII в. появилась геологическая литература. Укажем на В. II. Татищева, затем на И. И. Лепехина и других участников академических экспедиций. Многочисленные описания ими современных геологических явлений сопровождаются иногда теоретическими соображениями. Так, И. И. Георги (1775) выдвинул идею о происхождении оз. Байкал вследствие «ужасного... землетрясения». Высказывания русских ученых той эпохи обычно примыкали к идеям Ломоносова. Татищев впервые в дельте Волги описал «бугры», впоследствии «бэровские». Немало геологических наблюдений приведено у С. П. Крашенинникова в «Описании Земли Камчатки» (1786) и у других авторов [213 и др.]. В 1755 г. произошло лиссабонское землетрясение, породившее огромную литературу. Это событие было основанием: для развития соответствующих аспектов различных гипотез. Его влияние можно найти в работах Бюффона, Ломоносова, Далласа и др.

Основоположником геологии в России является Ломоносов. До него преимущественно лишь накапливался национальный фонд наблюдений. Значение их, благодаря уникальности территории России, было существенным и для мировой науки. Ломоносов первый в России выступил с обобщениями. Он воспринял почти все прогрессивные идеи геологии и внес в ряде случаев новые идеи или точки зрения. О Ломоносове как геологе написано много (Д. И. Гордеев, Н. И. Николаев и др.). Это позволяет отослать читателя к литературе. Необходимо лишь указать, что иногда оценки его идей субъективны. Ломоносова считают основателем геологии, геоморфологии, тектоники, геохимии, геофизики, учения о полезных ископаемых, актуализма [113]. Считали, что он первый указал па изменения поверхности Земли, первый начал измерять углы кристаллов и т. п. Если так, то Ломоносов в этих работах почти в отрыве от мировой науки, «интуитивно» приходил к новым открытиям. Это неправильная абсолютизация роли личности в истории науки.

Прав А. П. Павлов, который писал: «Многие из идей, высказанных Ломоносовым, высказывались и его современниками и даже раньше его, особенно со времени Стеноyа...» [147, с. 22]. Сказанное, разумеется, никак не умаляет гениальности Ломоносова и его значения в науке.

Вопросов геологии Ломоносов [113] касался преимущественно в двух работах (1757, 1763). Он — вулканист, ведущую роль у него играют внутренние силы. Вулканизм — результат горения серы, также угля, смол и т. п. Большую роль вместе с внутренними играют и внешние силы, непрерывно преобразующие поверхность Земли. Горы, по Ломоносову, возникают путем обрушения или быстрыми движениями (от землетрясений), или «нечувствительным и долговременным земной поверхности понижением и повышением» [113, с. 48]. Ломоносову принадлежит приоритет в идее о медленных движениях земной коры, которую он выразил вполне четко, как всеобщую, в отличие от альтернативных или менее определенных высказываний Бюффона и др. Павлов [145] справедливо считает, что Ломоносов объединяет область остаточного жара Земли с горением серы и смол. Землетрясения у него связаны с вулканизмом; а образование долин — в большинстве случаев с землетрясениями и с горообразованием. Это один из аспектов будущей гипотезы катастрофизма, которая генетически связана с вулканизмом (Паллас).

Всемирный потоп не может быть причиной нахождения окаменелостей на вершинах гор. Ломоносов приводит те же доводы, что Линней и др. Движения уровня моря он объясняет колебаниями высоты суши. Ломоносов пытался показать, как глубоко скрыты силы, являющиеся причиной движения земной поверхности — внутренний «пожар». Н. С. Шатский пишет: «Основываясь на данных механики и геометрии, Ломоносов определяет толщу земной коры от 30 до 70 км. Совершенно неясны те методы, которыми он получил эти цифры, поражает, однако, что толщина земной коры, указанная Ломоносовым,... того же порядка, что и величина, определяемая современными геофизиками...» [222, т. IV, с. 13]. Рассуждения Ломоносова ясны, в них нет «данных механики и геометрии». В основе его цифр [113, с. 60—63] лежит качественное представление о своде, благодаря которому передается дрожание — землетрясение. Ломоносов пишет, что его рассуждение о глубине действующей причины землетрясений служит «к примерному показанию, а не к точному определению» (до появления железобетона сводов, столь относительно тонких, не могло быть). Цифровые характеристики могли возникнуть у Ломоносова от интуитивного представления о Земле как целом. Тогда это типичная интуиция, и речь идет о некоторой аналогии с земной корой. Понятие о ней уже существовало.

У Ломоносова мы встречаем первые мысли о термометаморфизме. Он внес вклад в минералогию и кристаллографию и был сторонником органического происхождения янтаря, угля и нефти. Все его идеи связаны с актуализмом. Ломоносов отверг некоторые распространенные предрассудки эпохи, например, представления о том, что северные земли менее богаты минералами, чем южные. По вопросу о полезных ископаемых у Ломоносова много передовых мыслей. В частности, ему принадлежит мысль об отложении (секреции) руд из растворов, образующихся при выщелачивании пород водой; он выделил четыре типа рудных месторождений. Рудные жилы он рассматривал как выполнения трещин и считал их разновозрастными, а их состав зависящим от глубины образования месторождения [180]. Он высказывался о совместном нахождении минералов и отметил проседания над зонами выветривания рудных месторождений («шляпы»).

Влияние на геологическое мировоззрение Ломоносова оказали, видимо, больше всего Декарт, Лейбниц, меньше — Бюффон. Труды Ломоносова богаты идеями. Пожалуй, самой важной является идея о связи в развитии Земли внешних и внутренних факторов; последние проявляются двояко — катастрофически и постепенно. Ломоносов ясно выразил идею геологического времени, Он пишет о сотнях тысяч лет предполагаемых изменений эклиптики, с чем могут быть связаны изменения климата. Для него геологическое время несоизмеримо с библейским.

Обсуждался вопрос о причинах отсутствия ссылок па Ломоносова и как бы слабого резонанса на его взгляды. «Слово о рождении металлов...» было издано в 1757 г. на русском, латинском, а в 1761 г. на немецком языках. Во Франции, Германии и Англии были напечатаны рефераты на нее. Работа «О слоях земных» (1763) была менее известной. Причина, очевидно, заключалось в том, что Ломоносов намного опередил эпоху и, кроме того, мешали национальные предрассудки — замалчивались русские работы. Можно высказать и еще соображение: работы Ломоносова были слишком общего, даже конспективного характера, а на идеи ссылались реже.

Большое значение [41] имели работы Палласа. Он был вдумчивым полевым исследователем, эмпириком, работавшим в области биологии, геологии и т. п. Его имя широко известно, его ценили Бюффон, Кювье, Ляйель, Дарвин и др. Идеи Палласа в области геологии изложены в его речи на собрании Российской Академии Наук [303]. Она издана в Петербурге на французском и немецком языках (1777, 1778) и переиздана в Париже (1779, 1782). Паллас развивал некоторые идеи Моро, Бюффона, Ломоносова и других ученых.

Интересны прежде всего методологические замечания Палласа и некоторые его эмпирические обобщения. Он указывает, что существующие гипотезы содержат много ценного, но построены обычно на основе частных географически ограниченных наблюдений: итальянцы ищут причины в подземном огне, К. Делиус по наблюдениям в Карпатах решил, что ядро Земли известняковое и т. д. Ограниченность он находит у Вудворда и Бюффона, который судит о горах «по-видимому» по горам Франции, со слоями примерно горизонтальными или по «горам огнедышащим». Паллас указывает, что Россия по территории и ее разнообразию представляет огромные возможности, им использованные.

Паллас убедился, что тирольские, сибирские, кавказские и прочие горы состоят существенно из гранита и менее из базальта. Вероятно, гранит — это главная составная часть земных недр; он, по-видимому, первоначально был расплавлен. По наблюдениям, пишет Паллас, все граниты древнее, чем следы жизни, и должны были образоваться вследствие общего переплавления [ультраметаморфизма, — В. В.], уничтожившего следы организмов (ср. граниты, как «былые биосферы» у Вернадского). Паллас здесь ссылается на представления о циклах природы в индусских и египетских учениях. Он критикует Бюффона, считавшего, что гранит — механический осадок. Гранит, наоборот, выветриваясь, дает песок и щебень. Паллас отвергает мнение о происхождении гор вследствие обрушения коры, окружавшей «диковинный жар» внутри Земли (это в адрес последователей Декарта). Паллас не соглашается и с Л. Бурже о планетарных закономерностях размещения горных цепей. Но он пишет о взаимосвязях систем гор, в частности в Азии, о их частом соединении в средних точках — «седловинных поверхностях». Он указывает на Тибет, где следует искать родину человека. Идея эта высказана и Бюффоном в 1778 г. и воскресла в XIX и XX в. [198], получая различные обоснования (конвергенция идей).

Паллас устанавливает стратиграфию: гранит, затем сланцы (роговики, глинистые сланцы) и др. В сланцах никогда не встречались следы окаменелостей, что также доказывает их большую древность. Он указывает на «...признаки, что многие эти породы испытали действие сильного огня, содержат мощные жилы, трещины, гнезда богатых руд... постепенный переход от гранита. Все это доказывает большую их древность и действия, каких при возникновении более молодых пород не было». [303, с. 38]. Это — высказывание о регионально-контактном метаморфизме. Паллас связывает рассматриваемые «действия» с вулканизмом при поднятии. Выше гранитов и сланцев, продолжает он, еще круто лежит вторичная формация — известняки (карбонатные породы) и далее третичная формация — песчаники и мергелистые слои. Они говорят о прошлом яснее, чем первичная формация. «Нашему наблюдающему столетию досталось точнее исследовать и объяснить этот архив природы», но и «ряд будущих столетий его не исчерпает.» [303, с. 40].

Только горизонтальные слои известняков, полных окаменелостями, покрыты третичными слоями, — пишет Паллас. Слои же известняков у гор стоят круто, а затем, быстро выполаживаясь, от Урала идут до Балтики. Везде — в слоях или рельефе — следы моря. В частности, следы бывшего моря — озера, шхеры Балтийского и Белого морей. Отложения эти по характеру фауны — глубоководные, и могли образоваться только в течение очень многих столетий. Это Паллас особенно относит к глине, лежащей под известняками, мощность которой еще не исследовалась. Глина, по-видимому, непосредственно связана с частью полосы сланцев. Сланцы продолжаются на равнину, переходя в неизмененные глины, лежащие полого. В этих высказываниях — зародыш представлеиий о фациях, что уже в то время было не ново. В глинах, пишет Паллас, много колчедана, растительных остатков, есть горючие сланцы, что объясняет происхождение вулканов, особенно на морском дне (заметим, что сейчас доказано широкое распространение вулканизма на дне океанов). Стратиграфия Палласа, несмотря на малую дробность, совершеннее, чем ранее существовавшие схемы, в которых граниты объединялись со сланцами, тем более, что Паллас указал на их метаморфическое происхождение. Но сланцы относили к «первоначальной коре охлаждения Земли» еще и до конца XIX в.

Гранитные горы не покрывались сплошь морем, как думал Бюффон, пишет Паллас, а всегда были сушей. Остается, продолжает он, найти причину поднятия гор и опускания уровня океана. Причины он видит в общем действии вулканов и одного или ряда мощных наводнений — «излияний» Мирового океана. Нужно, по его мнению, «взять вместе различные новые гипотезы, вместо того, чтобы связывать себя одной».

Рассматривая третичные слои, содержащие много флоры и мало морской фауны, Паллас пишет, что катастрофическое наводнение после долгих сомнений³¹ стало для него очевидным, после того, как он увидел обилие экзотических костей в наносах Сибири (на р. Вилюй был найден носорог с кожей). Только стремительное наводнение могло принести эти трупы, прежде чем они разложились.

Гипотеза — эмпирическое обобщение — Палласа сводится к следующему: сланцы — осадки, возникшие из продуктов разрушения гранита и измененные вулканическими извержениями. Они частично синхронны глинам и пескам равнины, подстилающим известняк. Благодаря вулканизму возникли новые острова и, вероятно, поднялись все европейские известняковые альпы — бывшие коралловые острова и раковинные банки. Дно моря повышалось от накопления осадков, как это происходит и ныне. Снос с разрушающихся гор, намыв приливами также дают приращение равнин.

Постепенное сокращение площади моря, а также и вероятное общее уменьшение воды на Земле — эти причины даже за миллионы лет не могли бы морские осадки превратить в сушу, далекую от моря. «Надо поэтому допустить, что после того как значительные участки у подножия древних гор были населены организмами, возникли мощные землетрясения, вследствие гигантских вулканических извержений в глубинах моря. Они вызвали огромные наводнения... их уровень достиг довольно высоких гор, а суша одновременно увеличилась за счет отложения осадков» [303, с. 57]. Может быть, тогда внутри Земли; «открылись бездны», как иногда считают, поглотившие часть океана. Однако невероятно допущение, что даже высокие горы были покрыты водой. Паллас думал, что вода стояла лишь немного выше сотни футов (около 30 м) над уровнем моря, перекрывая известняковые холмы. Другие горы подняты силой подземных извержений. Он считал, что геологическую работу производили также приливы и наводнения. Он ссылается на современные явления, указывая, что уровень воды во время лунных приливов благодаря сжатию в узких проливах повышается в 2—3 раза. Паллас упоминает и о приливах моря при землетрясениях в Перу и на Камчатке (цунами — спонтанная модель Палласа). Он согласен с А. Жюссье [275], что остатки южных растений, встречающиеся в европейских сланцах, принесены из Индийского океана. На то же направление переноса указывают остатки южных животных в северных странах. Если в Индийском океане, пишет Паллас, найдутся следы огромных извержений, а следы наводнений совпадут с направлением из южного океана, то это подтверждает его гипотезу. Но широко известны, продолжает он, вулканы на островах от Африки до Японии.

Море после наводнения стекло к полюсу и ушло в расселины, оставив долины, озера и бухты. Паллас считает, что Персидский залив, Охотское, Красное, Средиземное, Черное и другие моря не могли возникнуть от западного течения океанической воды, связанного с вращением Земли (как у Бюффона). Наоборот, вероятнее всего от катастрофического течения образовались острые южные окончания Азии и более пологие склоны восточнее Анд. Здесь, по Палласу, вероятно естественное объяснение потопа, предание о котором сохранилось. Паллас пишет, что для обоснования гипотезы он не касается «отдельных вулканов на небольших глубинах, как и работы горных потоков и малых землетрясений, действий растений и животных... это уже подробно разобрано; в различных трудах». В заключение он указывает на опасность, угрожающую обитателям равнин — они могут погибнуть от таких катастроф в дальнейшем. Текст ясно говорит о том, что приписывать Палласу представление о «всемирных катастрофах», уничтожавших все живое,— ошибка. Паллас смело надстроил эмпирическое обобщение натурфилософской вершиной, проиллюстрировав положение Ф. Энгельса о натурфилософии как о широком обобщении недостаточного числа мало изученных фактов.

Ряд точных геологических наблюдений содержится и в описании сибирского путешествия Палласа. Байкал, по его впечатлению, занимает огромную «трещину» в земной коре, а горы имеют сбросовый (разломный) тип. Хотя о разломах в литературе упоминается еще со времен Декарта, представление о них у Палласа ближе к современному.

Паллас прежде всего вулканист и катастрофист, хотя его концепция разносторонняя. Он эмпирик и пользовался актуализмом в различных аспектах. Представляя геологическое время огромным, он не высказывался конкретнее; для его гипотезы спекуляции о времени не нужны. Ему принадлежит мысль о региональном метаморфизме. Им сформулирована идея вулканического поднятия гор, близкая к теории поднятия начала XIX в.

Паллас высказывал эволюционные идеи в области биологии. «Природа |не делает скачков»,— это он писал (1766), вероятно, под влиянием Лейбница, Линнея или Бюффона. С 70-х годов Паллас отошел от эволюционных воззрений. Против трансмутации видов он выдвинул ряд возражений. Б. Е. Райков считает, что поворот Палласа «к метафизическому идеализму» (?) произошел в «середине 70-х гг. по невыясненным причинам» [171, с. 104]. Здесь же он это объясняет: «хотя мощные умы, подобные Палласу, и приходили к идее эволюции и даже отчетливо ее формулировали, но в иных случаях не могли устоять под напором сомнений, для преодоления которых наука того времени не давала достаточно материала» [там же, с. 105]. Добавим, что сомнения рождались под напором фактов. Их давление, тем более для эмпирика, каким был Паллас,— наиболее вероятная причина изменения взглядов. Это хорошо иллюстрируется тем, что в 90-х годах в Крыму, описывая у Судака мощную свиту пластов, стоящих почти «на головах» без нарушения параллельности, Паллас счел «невозможным объяснить» их положение и образование ими поднятия.

А. В. Хабаков [213] полагает, что тем самым Паллас отказался от своей гипотезы. Из текста лишь следует, что он не может объяснить данный случай. Это, возможно, и связано с сомнением в универсальности гипотезы, но еще не отказ от сути катастрофизма. Паллас лишь последовательный эмпирик и| еще более сближается во взглядах с Кювье.

Райков указывает на «сугубую осторожность» Палласа и «противоборство реакционной обстановки». Но его речь в 1777 г. никак на это не указывает. Вряд ли это существенно. Многие факты заставляют думать, что в деятельности Палласа, как и ряда ученых того времени, был примат фактов, а не «мировоззрения». Факты дополнялись, различно интерпретировались, что и изменяло! взгляды.

Ясна также причина изменения взглядов Далласа на происхождение гранитов. В 1781 г. в издававшемся им журнале в примечании к письму одного ученого он писал: «Я не хотел бы быть вынужденным решить, произошла ли кристаллизация гранита в холодном или горячем, кашеобразном или жидком хаосе; соли часто кристаллизуются отлично и в густом иле и кристаллы их сами создают себе место»¹³². Это сомнение (альтернатива) вызвано влиянием; идей «химического нептунизма» Линнея — Бергмана. В эту эпоху такая «смена; вех» наблюдается у ряда ученых (де Сент-Фон, Геттар и др.) по отношению к базальту, хотя идея кристаллизации остается, по принципу соответствия, как эмпирическое обобщение, у нептунистов и у плутонистов. Идеи Палласа мало и односторонне освещены в литературе. А они играли большую роль, найдя отклик, например, у Холла, друга Геттона. Кювье 5 января 1813 г. в речи, посвященной Палласу, сказал, что он заложил основания новейшей геологии. Какие были у Кювье мотивы, увидим ниже. Влияние Паллас, вероятно, оказал и на Бюффона, в частности в вопросе о генезисе гранита. Следы идей Далласа видны у многих исследователей, вплоть до Де ла Веша (1832 г. [239]).