Период становления геологии как науки (первая половина XIX в.)
Героический период (первая половина XIX в.)
| Характеристика периода. Ведущие тектонические концепции. | Научные революции в естествознании. Лидеры развития естествознания. | Выдающиеся ученые |
| Гипотеза кратеров поднятий. Палеонтология. Биостратиграфический метод. Геологическое картирование. Химический этап изучения вещества, минералогия. | Биология, химия, физика | К. Гаусс, В. Смит, Л. Бух, А Гумбольдт, Ж.Б. Ламарк, Ж. Кювье |
Уже в конце 18 в. Севергин наметил тенденцию к дифференциации зарождавшейся науки. Он выделил описательную минералогию, минералогическую химию, топографическую минералогию, экономическую минералогию, геогнозию (науку о горах), историческую минералогию и геогению (учение о происхождении Земли). В первой половине 19 в. в качестве самостоятельных дисциплин выделились палеонтология, стратиграфия, геологическое картирование, структурная геология.
1. Наиболее ярким событием начала 19 в. стало взаимосвязанное возникновение палеонтологии и биостратиграфии, создавших основу для полноценного геологического картирования. Решающую роль в определении относительного возраста слоев с использованием остатков организмов сыграли работы В. Смита (англ. естествоиспытатель). Он доказал закономерное распределение ископаемых остатков организмов в слоях земной коры и тем самым выявил возможность их распознавания палеонтологическим (биостратиграфическим) методом. После его работ геологическое картирование становится основным методом геологических исследований. Одновременно была заложена основа стратиграфической шкалы.
Идеи В. Смита поддерживали французские ученые Ж. Кювье и Ал. Броньяр. В основе их работ была заложена прогрессивная идея об изменении органического мира Земли в ходе эволюции.
Дальнейшее развитие стратиграфии шло стремительно, и уже к 40-м годам стратиграфическая шкала с выделенными системами была разработана практически для всего фанерозоя. С созданием этой шкалы геология вступила в новый этап развития. Биостратиграфический метод расчленения осадочных толщ лег в основу геологического картирования, а результаты последнего дали мощный стимул развитию структурной геологии и геотектоники.
2. Был нанесен тяжелый удар нептунизму – Л. Бухом и А. Гумбольдтом (плутонисты, ученики А. Вернера). Л. Бух предложил гипотезу «кратеров поднятия», в основу которой была положена определяющая роль магматических процессов в ходе горообразования. Согласно этой гипотезе все наблюдаемые вблизи поверхности Земли поднятия, смещения и смятия слоев вызваны непосредственным воздействием на них внедряющихся магматических пород. Эпохи интенсивного горообразования занимали короткие промежутки времени и носили катастрофический характер, в других местах море затопляло другие участки суши.
А. Гумбольдт пришел к гипотезе кратеров поднятий почти одновременно с Бухом. Горообразование и сопровождающие его землетрясения, по его мнению, происходили в результате внедрения магмы и действия упругих газов. Он также отметил линейное расположение вулканов и высказал мысль об их связи с глубокими разломами земной коры.
Во второй четверти 19 в. гипотеза кратеров поднятия стала господствующей. Ее поддерживали Эли де Бомон, Штудер, Соколов, Романовский, Головкинский, Щуровский и др. Эти воззрения возродили идеи Дж. Хаттона. Внутренняя энергия Земли, вулканические катастрофы являются определяющим фактором формирования лика Земли.
3. В первой половине 19 в. происходил спор двух школ – катастрофистов и эволюционистов.
Катастрофисты считали, что изменения геологической среды происходят резко и масштабно. К ним относились Л. Бух, А. Гумбольдт, Л. Эли де Бомон, Ж. Кювье (считал, что при смене геологических эпох органический мир изменялся мгновенно), Ал. Броньяр, Ад. Броньяр.
Эволюционисты считали, что изменения геологической среды происходят последовательно, постепенно и непрерывно. К ним относились: Ж.Б. Ламарк (изложил основы эволюционной теории, где эволюция организмов представляет процесс преобразования низших форм в высшие, который происходит в прогрессивном направлении как результат воздействия изменяющихся внешних условий на протяжении длительного времени), Ж. де Сент-Илер (высказал мысль о единстве плана строения органического мира, при этом современные низшие животные представляют этапы задержки на эволюционном пути, ведущем к высшим животным, т.е. он считал, что в процессе эволюции возможна задержка в развитии организмов, и устанавливал прерывистость самого процесса развития), К.Ф. Рулье.
В 1830 г. в Парижской Академии произошел спор между Кювье и де Сент-Илером, в результате которого победили катастрофисты.
4. К началу 30-х годов утвердилась концепция катастрофизма. Но Ч. Лайель опубликовал книгу «Основы геологии», в которой дал сокрушительный критический анализ концепции катастрофизма. Свое учение Лайель построил, исходя из трех главных положений:
- единообразия протекающих на Земле процессов в течение длительного геологического времени;
- непрерывности и определенной равномерности (линейности) действия природных явлений;
- суммирования действия незначительных по масштабу проявлений этих процессов, приводящего по истечении времени к огромным преобразованиям лика Земли.
Эти положений – принцип униформизма, который дает исследователю, по мнению Лайеля, не только правильное понимание природы происходящих явлений, но и надежный метод (позднее – метод актуализма) познания процессов и явлений, имевших место на ранних этапах развития Земли.
Постепенно ученые стали отказываться от концепции катастрофизма и стали принимать идею равномерного хода событий в геологической истории.
5. Началось становление ледниковой теории, с которыми Агассис и Шарпантье связывали происхождение эрратических валунов. А всеобщее признание учения о ледниковом периоде наступило позднее, в 70-х годах 19 в.
6. Успехи физики и химии дали возможность выйти на совершенно новый уровень исследования вещества земной коры. Был определен точный химический состав около 450 минералов.
Шведский минералог Берцелиус в 1815 г. предложил первую химическую классификацию минералов, где он выделил два класса (бескислородные и кислородные). Чуть позднее немецкий минералог Э. Митчерлих объяснил явления изоморфизма и полиморфизма.
В работах В.М. Севергина были заложены основы описательной минералогии, химии минералов, учения о парагенезе, а также принципы классификации минералов.
Французский ученый Р.Ж. Гаюи установил симметричное строение множества кристаллических тел и предложил способ математической характеристики взаимного расположения граней кристаллов, открыв один из основных законов кристаллографии – закон рациональности отношений параметров кристаллов.
Немецкий кристаллограф Х. Вейс открыл другой закон кристаллографии – закон зон (поясов), а австрийский минералог Ф. Моос создал десятибалльную шкалу твердости и установил наличие всех известных в кристаллографии 7 сингоний.
Таким образом, успехи в минералогии и кристаллографии позволили к середине 19 в. создать химическую классификацию минералов, которая долго еще оставалась основой минералогии.
7. В начале 19 в. стали создаваться геологические общества (Лондонское геологическое общества, Минералогическое общество России и др.), которые явились силой, направлявшей и стимулирующей геологические исследования. Для организации геологической съемки и поисков полезных ископаемых стали организовываться государственные геологические службы (Англия, Австрия, Канада, Франция, Швеция, США, Германия, Япония, Россия и др.).