Позднее средневековье

Позднее средневековье. В позднюю стадию средневекового периода появились ранние теоретические концепции о происхождении рудных месторождений. В западной Европе они сформировались под могучим воздействием противоборствующих взглядов двух выдающихся ученных XVIII века англичанина Джеймса Геттона и немецкого геолога Абраама Вернера, в России под воздействием светлого гения М.В. Ломоносова. Абраам Готлоб Вернер 1749 1817 Родился в Прусской Силезии и с детства был тесно связан с горным делом, сделав своим хобби коллекционирование образцов минералов.

Он учился в недавно созданной Горной академии во Фрайберге. После учебы в Лейпцигском университете он был в 1775 году избран профессором Горной академии во Фрайберге и занимал этот пост в течение 40 лет. На протяжении большей части своей жизни Вернер не отличался крепким здоровьем, что явилось основной причиной его ограниченного участия в полевых работах, которые велись лишь в Рудных горах и в прилегающих районах Саксонии и Богемии.

К тому же, он питал отвращение к литературному труду и, будучи неважным корреспондентом, писал весьма умеренно. Однако, как педагог он пользовался огромной популярностью, привлекая своим энтузиазмом студентов со всех концов Европы. Он не остановился на простой классификации минералов и горных пород, а разработал основную, более общую часть своей теории, названную им геогнозией термином, предложенным в середине XVIII в. Фюкселем. Геогнозия определялась Вернером как наука, изучающая твердое тело Земли как в целом, так и в виде различных сообществ минералов и горных пород, из которых она состоит, а также их происхождение и соотношение друг с другом.

Самим Вернером было опубликовано очень немного. Поэтому при составлении полного собрания его геогностических трудов пришлось использовать некоторые неопубликованные рукописи и студенческие записи его лекций. Наиболее полное собрание трудов Вернера на английском языке было выпущено его верным английским последователем Робертом Джеймсоном.

Главной опубликованной работой Вернера был очерк объемом в 28 с. знаменитая Краткая классификация и описание различных типов горных пород. В этой работе он создал, по существу, стратиграфическую схему, претендовавшую на применимость для Земли в целом. В порядке от более древних к более молодым были выделены следующие подразделения 1. переходные породы 3. флецевые, или слоистые, породы 4. новейшие наносы 5. вулканические породы Вернер не только расширил петрографическое описание paнее установленных подразделений, но он свел их в глобальную схему и предложил теорию, объясняющую их происхождение.

По теории Вернера, Земля изначально была полностью покрыта первичным океаном, скрывавшим даже самые высокие горы. В глубокой мутной воде во взвешенном или растворенном состоянии содержались все вещества, из которых ныне образована земная кора. Время шло, и в определенной последовательности осаждались осадки. Первоначально они выпадали исключительно химическим путем, к ним относятся граниты и другие породы, которые сейчас мы рассматриваем как изверженные, а также гнейсы и кристаллические сланцы, все вместе составляющие группу первозданных пород.

Когда уровень воды начал падать, стали формироваться горные породы, состоящие частично из химических осадков, частично из осадков, отложившихся механическим путем переходные породы. Появились редкие морские окаменелости. При дальнейшем понижении уровня океана образовалась группа флецевых пород, среди которых механические осадки уже преобладали над химическими и в большом количестве встречались окаменелости.

В первозданной и переходной формациях слои часто наклонены. Отчасти это объяснялось их химическим происхождением было хорошо известно, что при кристаллизации вещества из раствора происходит отложение его как на стенках вмещающего сосуда, так и на дне его. Крутое залегание слоев могло, таким образом, указывать на их приспособление к форме первичной поверхности. Крутой наклон, однако, связывали также с неравномерным оседанием неуплотненных осадков и сползанием их по крутым наклонным поверхностям.

Считалось, что понижение уровня океана происходило не медленно и постепенно, а весьма бурно, с мощными течениями, прорывавшими глубокие каналы и приводившими к образованию долин и гор. По мере того, как воды успокаивались, залегание слоев постепенно приближалось к горизонтальному, а падение уровня воды приводило к сокращению площади их распространения. Безапелляционный тон, принятый Вернером, хорошо иллюстрируется приводимой ниже цитатой, взятой из его работы, посвященной происхождению жил, которые также считались продуктом химического осаждения из Всемирного океана и включали как кристаллические породы, так и минералы. Суммируя наши современные знания, мы можем с уверенностью заключить, что флецевые и первозданные горы сложены толщами химических и механических осадков, последовательно выпадавших из воды, покрывавшей Землю. Мы уверены также в том, что ископаемые т.е. минералы, которые слагают слои и толщи горных массивов, были растворены в этих первичных водах и выделились из них следовательно, металлы и минералы, встречающиеся как в первичных горных породах, так и в напластованиях флецевых гор, также содержались в этом универсальном растворе и образовались из него путем химического осаждения.

Более того, мы уверены и в том, что в различные эпохи из него выделялись различные ископаемые в одни эпохи землистые, в другие металлические минералы, в третьи какие-то другие ископаемые.

Мы умеем также по расположению этих ископаемых, залегающих друг над другом, с высокой точностью определять, какие из осадков древнее, а какие моложе.

Утверждать, что теория Вернера была всего лишь необычайно привлекательна, значит недооценивать ее. Появившись, она легко и убедительно объяснила широкий круг геологических явлений и успешно перекинула мост между космогоническими теориями типа теории Бюффона, которые, не приводя доказательств, постулировали серию событий в истории Земли, и многочисленными, но несистематизированными эмпирическими данными, полученными учеными ряда европейских стран.

Де Соссюр в Англии и Паллас на Урале подтвердили факт, впервые установленный в Центральной Европе, что ядра горных хребтов состоят из кристаллических пород, по всей очевидности более древних, чем облекающие их слои, и они же образуют фундамент в пределах низменностей. Отдавая должное педагогическому таланту Вернера, не приходится удивляться, что он воспитал плеяду восторженных, глубоко верящих в нептунизм последователей, занятых как распространением его идей, так и изучением геологического строения разных частей земного шара с целью еще ярче высветить выделенную Вернером последовательность горных пород.

Однако не было недостатка и в скептиках. Одним из наиболее уважаемых критиков Вернера был итальянский геолог Брейслак. В своем популярном в то время учебнике геологи, он доказывал, что объема воды, имеющегося сейчас на земном шаре, совершенно недостаточно для того, чтобы в ней в растворенном или взвешенном виде могло содержаться все твердое вещество земной коры. Куда же делась остальная вода Вернерианцы так и не смогли дать удовлетворительный ответ на этот вопрос, а сам Вернер считал, что вода ушла по каким-то неведомым причинам в космическое пространство.

Брейслак, как и некоторые другие, полагал, что для многих геологических явлений можно было бы найти лучшее объяснение, допустив поднятие суши, а не падение уровня океана. Будучи итальянцем, Брейслак, как и Моро за много лет до него, неизменно восхищался мощью вулканов и их способностью приводить к поднятию, в то время как Стено еще раньше, в XVII в видел в наклоненных и разорванных слоях Северной Италии свидетельство разрыва и обрушения земной коры. Эти новаторские работы итальянцев полностью игнорировались Вернером.

Главный спор возник, однако, по другому поводу по вопросу о происхождении базальтов. Химический ли это осадок Всемирного океана, как утверждали нептунисты, или излившаяся из вулканов лава, как предполагала группа преимущественно французских и итальянских геологов, получивших известность под именем вулканистов.

Существование вулканов, конечно, не могло отрицаться, но Вернер ограничивал их деятельность лишь самым последним временем. Коль скоро внутреннего жара, могущего служить источником тепла, не существовало, Вернер считал, что извержение лавы происходит там, где базальты и другие породы плавятся при горении подстилающих пластов каменного угля. Последний был известен в германских странах как в переходных, так и во флецевых породах, и Вернер и его ученики тратили немало времени, пытаясь установить тесную связь между распространением базальтов и каменного угля. Вернер не изучал вулканы непосредственно в поле, но он, конечно, видел образцы лав. Как же он объяснял столь поразительное сходство между лавами и базальтами Он считал, что там, где базальты находятся в виде лавы, первичный осадок был переплавлен под действием огня, образовавшегося при возгорании нижележащих угленосных отложений.

Геттар 1715 1786. Геттар был эмпириком, выполнившим первые весьма ценные работы в области геологической съемки.

Более важным для обсуждаемой проблемы явилось, однако, то, что он первым в результате тщательных наблюдений выявил на Центральном массиве в Оверни наличие потухших вулканов, которым суждено было сыграть столь заметную роль в позднейших спорах. Геттар, правда, не считал базальты вулканической породой, полагая, что они образовались путем кристаллизации из водного раствора.

Поэтому Геттара, как ни странно, можно считать прародителем сразу обеих научных школ как нептунистов, так и вулканистов. Джеймс Геттон 1726 1797 с юности интересовался химией и выбрал для изучения в Эдинбургском университете медицину, как наиболее близкий его интересам предмет. Впоследствии он учился в Сорбонне и Лейденском университете, где получил докторскую степень за диссертацию, посвященную кровообращению.

В 1754 г после двух лет, проведенных в Восточной Англии, он стал фермером в Бервикшире. Однако интерес к химии пересиливает, и он становится компаньоном небольшой промышленной фирмы, занятой производством аммиачных солей. Полученные в результате этого средства позволили ему оставить сельское хозяйство и вернуться в 1768 г. в Эдинбург свободным человеком, который может посвятить себя научным занятиям здесь он останется до конца своей жизни. Подобно Вернеру, Геттон был вечным холостяком, и его светская жизнь вращалась вокруг устричного клуба, куда входили такие близкие друзья, как химик Джозеф Блэк, математик Джон Плейфер, военно-морской тактик Джон Кларк оф Элдин, экономист Адам Смит, архитектор Роберт Адам и философы Адам Фергюсон и Дуальд Стюарт.

Их, да еще великого философа Дэвида Юма, также жившего в Эдинбурге, было более чем достаточно, чтобы город в те времена заслужил название Северных Афин. Не считая Парижа, ему, как научному и интеллектуальному центру, не было равных.

В действительности Геттон, по-видимому, был притягательным и стимулирующим собеседником и мог бы, несомненной стать великим педагогом. Как и в случае с Дарвином, он опубликовал свой основной труд после длительного периода созревания, но в отличие от него вскоре после этого умер. Представляется вероятным, что он пришел к заключению об изверженном происхождении базальтов и гранитов примерно в середине 1760-х годов, а несколько позднее сформулировал свою основную теорию.

Друзья, очевидно, советовали ему обнародовать работу, и, в конце концов в 1785 г. он прочел доклад в Эдинбургском королевском обществе. Три года спустя доклад был опубликован в собрания трудов этого общества под громоздким названием Теория Земли или исследование закономерностей, проявленных в создании разрушении и восстановлении суши на земном шаре. Благодаря тому, что граниты он также считал изверженными породами, встречающимися в виде тел огромных размеров, сопоставимых с зеленокаменными силами и дайками, и подчеркивал важную роль подземного тепла в геологических процессах, Геттона и его сторонников стали называть плутонистами.

В Срединной долине Шотландии встречаются многочисленные силлы основных пород каменноугольного возраста на одном из них, под названием Солсбери-Краг, в своем родном Эдинбурге Геттон провел наблюдения, которые впервые убедили его в изверженном и интрузивном происхождении зеленокаменных пород на основании их горячих контактов и обожженных вмещающих пород.

Вскоре после этого концепция магматического происхождения была распространена на граниты главным основанием для этого послужила легко различимая невооруженным глазом письменная структура гранитов в северо-восточной Шотландии. Геттон сделал правильное заключение, что кристаллы кварца и полевого шпата, вероятно, кристаллизовались одновременно из расплава. Ценным научным достижением Геттона была разработка циклической модели Земли, которая, по его представлениям, находится в состоянии динамического равновесия, а начало и конец ее невообразимо длинной истории в принципе непознаваемы.

Поступление тепла из недр Земли с периодическим его высвобождением в ходе вулканической деятельности вызывает поднятие суши это приводит к усилению эрозии, уничтожающей поднятия и понижающей рельеф суши. Образующиеся при этом осадки отлагаются в море и консолидируются. Полагали, что вода не могла быть фактором, обеспечивающим консолидацию, так как цемент осадочных пород вещество растворимое.

Огромная мощь внутреннего тепла приводила в конечном итоге к поднятию морского дна об этом свидетельствует присутствие морских окаменелостей на суше, после чего вступали в действие разрушающие процессы денудации так повторялось цикл за циклом на протяжении неопределенно долгого периода времени. Магматические образования, подразделяемые па зеленокаменные породы, граниты и порфиры, наиболее красноречиво свидетельствуют о роли внутреннего тепла. Судя по вышесказанному, следовало бы ожидать массированного критического натиска со стороны вернерианцев, однако статья Геттона прошла почти незамеченной, если не считать вопросов, вызванных в основном тем, что Геттоном отрицалась глубоко укоренившаяся библейская хронология, приведенная в Пятикнижии Моисея гл. 2. В 1786г. Де Соссюр исследует в Валорзине мощные толщи конгломератов, состоящие из вертикально залегающих слоев переслаивающихся между собой галечников и песчаников.

Де Соссюр, в течение длительного времени разделявший взгляды Вернера считал, что вертикальные или круто наклоненные пласты, маркирующие альпийские граниты, находятся в своем первичном положении.

Валорзинские конгломераты убедили его в обратном. Ему пришлось согласиться с тем, что они, по-видимому, отлагались в горизонтальном положении, которое было нарушено впоследствии в результате движений земли. Итог Исследования Де Соссюра в Валорзине подорвало один из фундаментальных принципов доктрины Вернера. Крутое залегание сланцев было широко известно, но из-за кристаллической природы этих пород их интерпретация была противоречивой, и было совсем не очевидным объяснение, предлагаемое Геттоном, видевшим в них первично-осадочные породы, измененные под действием высокой температуры.

В случае же неизмененных грубообломочных пород, таких, как Валорзинские конгломераты, у любого непредвзятого наблюдателя не могло возникнуть никаких сомнений. Это недвусмысленным образом подтверждало мелькавшую временами, начиная со Стено, мысль, что слои осадочных пород могут испытывать наклон и деформацию так же, как и поднятие. Более того, следуя принципу Оккама, давно известный факт присутствия морских окаменелостей на горных хребтах легче было объяснить поднятием морского дна, нежели падением уровня Всемирного океана, постепенное исчезновение вод которого оставалось непостижимой тайной.

Непосредственное воздействие великого труда Геттона на геологическую общественность тех дней было незначительным, что, по мнению Э. Хэллема, объясняется его многословием, невразумительностью прозаического стиля, отсутствием в работе четкой структуры, а также его упущением с публикацией решающих доказательств интрузивного происхождения гранитов.