Геология

Геология, наука о земле и гл. образом о коровом слое нашей планеты, под которым, как в гигантской лаборатории, никогда не прекращается напряженная работа творческих сил природы, вечно видоизменяющая разнообразный материал, который составляет основу всего сущего на земле. Разобраться во всех подробностях этого величественного процесса, который начался с момента возникновения земли, как самостоятельного небесного тела, и кончится с прекращением ее космической обособленности, составляет одну из труднейших и в то же время благороднейших задач человеческая познания. Разрешение этой сложной задачи и составляет предмет Г., которая занимается изучением земли во всем ее целом, т. е. в порядке ее возникновения, существования и всех последовательно пережитых ею перемен, причем главнейшее внимание обращается Г. на изучение современного состояния земли и ее обитателей, как на ключ к познанию событий далекого прошлого. Г., прежде всего, исследует землю, как небесное тело, определяете ее вид и величину, и все ее физические особенности. Далее, Г. изучаете тот каменный материал, из которого состоят доступные нам части земли, и те силы, при участии которых образовался и поныне еще образовывается этот материал. Затем, она выясняете порядок распределения минеральных масс, или строение земли, а также все подробности горизонтального и вертикального расчленения ее поверхности. Она тщательно учитываете общий ход современной физической жизни земли. Г., наконец, воссоздает историю нашей планеты и ее обитателей, следя за всеми частностями их последовательного развития. В вечном круговороте жизни мы видим живые существа то жизнедеятельными, то угасающими и притом постоянно стремящимися к совершенствованию. Род следуете за родом, и всякий раз более молодое поколение извлекает что-либо полезное для себя из опыта своих предков. Соответственно этому, история земли в существенных чертах отражается в жизни ее обитателей, и на них мы лучше всего можем познать тайну всего пережитого ею.

Неудивительно, что при таком содержании Г. произвела ряд глубочайших переворотов в наших понятиях, переворотов, конечные результаты которых едва ли могут быть и оценены в настоящее время. Первое, чего только коснулась Г., это положение человека во вселенной, дерзавшего считать себя богоподобным. Этот обманчивый мираж близости человека к Творцу, создавшему его по своему подобию, бесследно рассеялся, когда Г. целым рядом достовернейших свидетельств убедительно доказала, что человек составляете лишь одно из звеньев той бесконечной цепи жизни, начало и конец которой теряются в вечности. Далее, Г., как и другие естественные науки, не только освободила человеческое сознание от множества суеверий, но изучением прошлого земли незыблемо укрепила в людях представление о всеобъемлющей схеме закона, заменившего собою шаловливую прихоть творческих сил. Наконец, Г. внедрила в умы людей более точное понятие о бесконечности времени, как астрономия укрепила в людях истинное понятие о бесконечности пространства.

Обширность предмета Г. давно уже привела к выделение из нее особых научных дисциплин, каковы, например, петрография - наука о каменных породах, из которых слагается земная кора, палеонтология - учение об ископаемых остатках животных и растительных организмов, динамическая, или физическая Г. - наука о современных геологических процессах, непрерывно видоизменяющих состав и строение корового слоя земли, и, наконец, историческая Г., или учение о последовательном развитии земли и жизни на ней.

Как историк, для удобства обзора, группирует исторические факты по определенным отделам, так и геологу приходится разлагать бесконечность времен, объемлющих историю земли, на отдельные промежутки, а эти последние расчленять на более мелкие периоды. Первые он называете геологическими эрами, а вторые - геологическими периодами, понимая под ними лишь определенные отделы в истории развития земного населения. Эти промежутки времени отнюдь нельзя исчислять годами или веками, так как для определения продолжительности их у нас нет никаких оснований. Мы не можем определить в годах протяжение даже юнейшего, современного, периода, и тем менее периодов, давно миновавших. Но мы отлично знаем, что всякого рода перемены на нашей планете совершаются очень медленно, настолько медленно, что за все исторически известное нам время мы не в состоянии наблюсти никаких существенных перемен на ней. Отсюда следует, что продолжительность отдельных периодов чрезвычайно громадна и что возраст нашей планеты для человеческого понимания необъятно велик, иначе говоря, беспределен. Согласно этому, геологические периоды, как части бесконечности, имеют лишь относительное значение, поскольку ими определяется последовательность геологических событий, пережитых землею, и вместе с этим мы должны совершенно оставить в стороне всякого рода попытки установить абсолютное понятие об определенных протяжениях времени в Г., хотя бы исчисляемых в сотнях тысяч или миллионах лет. Правда, некоторые геологические явления позволяют учитывать их приблизительную длительность, но, тем не менее, вполне устойчивых единиц времени для обмера прошлого земли они все-таки не дают, и дать не могут. Преемственность же геологических событий остается несомненной.

Мы совершенно не могли бы судить ни о чем подобном, если бы от давно миновавшего прошлого нашей планеты, в недрах ее, не сохранились остатки животных и растений, в виде так называемых окаменелостей. Всякий, кто пробовал, в каменоломнях или иных обнажениях земной поверхности, ближе исследовать различного рода камни, отлично знает, что в них часто явно заметны раковины или отпечатки ракушек и других животных, причем ему наверно удавалось при помощи молотка выбивать из камня отдельные окаменелости. Все это остатки и следы, чаще всего, давно уже вымерших животных, твердые покровы и кости которых, покоясь в камнях, спят в них многовечным сном. Тому, кто продолжал свои сборы окаменелостей, легко заметить, что определенные виды ископаемых органических остатков всегда приурочиваются только к определенным каменным толщам и что они, как выражается геолог, как бы сопутствуют отдельным пластам земли или, иначе говоря, являются руководящими ископаемыми для них. Уже более ста лет во всех странах живейшим образом исследуются подобные окаменелости, и простой обзор геологических собраний наглядно учит нас, сколь бесконечно разнообразны ископаемые и насколько полно отражается в них картина давно уже угасшего органического мира. Если сопоставить ископаемые по тем толщам, в которых они были найдены, считая при том пласты, лежащие ниже, старейшими, а вышележащее - более молодыми, то мы можем установить, что в более древних наслоениях преобладают сравнительно низшие формы растений и животных и что органический мир постепенно тем более осложняется, чем моложе пласты, из которых мы извлекаем окаменелости. На основании тщательного исследования собираемого материала мы можем идти еще дальше и утверждать, что органические существа более древних пластов всегда являются лишь предшественниками тех форм, какие встречаются в позднейших наслоениях, и что во всем огромном ряде органических остатков, найденных по настоящее время, мы видим лишь одно громадное целое, построенное согласно законам развития и постоянно стремящееся к совершенствованию, выраженному в современном нам мире растений и животных. Вместе с этим, мы как бы оживляем омертвевшие окаменелости, поскольку мы видим в них не груду остатков, а закономерно развивающийся органический мир. Отдельные ступени этого развития, как было уже упомянуто выше, и представляют собою геологические периоды. Но с понятием о периоде связывается нечто большее, а именно определенная совокупность каменных толщ или наслоений, составляющих то, что в настоящее время принято называть геологическою системою. В течение определенного промежутка времени на земной поверхности не только жили растения и животные, но и совершались различного рода физические перемены, следы которых сохранились в отложениях каменных масс, из кот. и слагаются отдельные геологич. системы.

С того момента, как земля обособилась в своей космической индивидуальности, на ней непрерывно шла и поныне еще продолжается напряженнейшая борьба могучих сил, под влиянием которых земная поверхность постоянно преобразовывается во всех подробностях своего рельефа. Одни из этих сил имеют своим первоисточником тот основной запас энергии, который таится в недрах нашей планеты. Источники же других находятся за ее пределами, главным образом, в солнце, которое неустанно изливает на поверхность земли неистощимые потоки лучистой энергии, действующей, как непосредственно, так и при участии органических существ, в которых жизненно теплится она. Совокупным действием этих противоборствующих сил и определяется внешний облик земли во всех его неровностях. Неровности же эти двоякого рода: понижения, с вогнутыми, и возвышения, с выпуклыми очертаниями ограничивающих их поверхностей. Первые суть отрицательные, а вторые - положительные формы земного рельефа. Во многих случаях эти неровности возникают вследствие мощных перемещений, или дислокаций, земных толщ, совершающихся под влиянием сил, действующих изнутри нашей планеты. Такого рода внутренние деятели называются эндодинамическими. Обыкновенно дислокации происходят по двум направлениям: или по касательной к земной поверхности, т. е. горизонтально, или в направлении действия тяжести, т. е. вертикально. Первый род дислокаций вызывает образование особой морщиноватости земных толщ, или складок, т. е. седловидных гряд или выпуклостей, чередующихся с корытообразными углублениями и достигающих нередко громадных размеров - горы складчатые, или пликативные (Альпы, Кавказ и т. п.). Второй род дислокаций выражается в том, что земные толщи подвергаются излому, трескаются, причем края трещины не остаются на одном уровне. Тогда, при вертикальном перемещении, происходит сброс, а иногда взброс, и при горизонтальном - сдвиг земных толщ. В результате дислокаций второго рода возникают горы излома, или дизъюнктивные. Внешний эффект проявления эндодинамических сил часто подавляет нас своею величавостью. Пользуясь ими, природа как бы вы рубает основные черты земного рельефа. Все возникаю идя при этом неровности называются тектоническими, так как ими определяется геологическое строение, или тектоника, отдельных частей земной поверхности. В тесной связи с дислокациями стоят так называемые сейсмические явления или землетрясения, столь обычные в областях сильного развития сдвигов и сбросов. Что же касается преобразования земной поверхности под влиянием внешних, или эктодинамических, сил, то оно выражается, прежде всего, в процессе выветривания (см.), а затем в работе ветра, проточных вод, озер и морей, а также и материковых льдов альпийского и гренландского типов. В руках природы это более тонкий резец, которым она иссекает все подробности земного рельефа. Им она изящно моделирует земную поверхность, неуклонно стремясь к тому, чтобы выровнять ее. Действием указанных эктодинамических сил горы и, вообще, все положительные неровности стираются буквально в прах и, постепенно понижаясь, преобразовываются в типичные равнины (Донецкий кряж). Но, с другой стороны, те же силы придают гористый характер таким местностям, которые при бездействии их были бы лишь слабо холмистыми или даже совершенно равнинными. Этим путем возникают, при участии воды, горы, размыва, или эрозионные (каньоны р. Колорадо в сев.-ам. шт. Аризона), и, при участии ветра, горы выдувания, или дефляционные (горы Сахары, среднеазиатских пустынь и т. п.). Помимо вышеуказанных типов гор, отличают еще горы накопления, или аккумулятивные. Сюда относятся вулканические конусы типа Везувия, песчаные и пылевые наносы пустынь, ледниковые или моренные отложения и др. Отличительным признаком таких гор служит то, что образующий их материал располагается в данном месте без всякой зависимости от геологического строения того основания, на котором он постепенно накопляется. В общем, возникающие этим путем неровности не отличаются значительными размерами.

Если мы окинем теперь общим взглядом как отрицательные, так и положительные неровности земной поверхности, то увидим, что они постоянно стремятся преобразоваться друг в друга. Так, все положительные неровности действием эктодинамических сил обращаются в равнины, причем материал, образующийся от их разрушения, сносится в низменности или на дно озер, морей и океанов. Каждая же отрицательная неровность, будучи совершенно заполненной и выровненной, тем или другим путем может превратиться в горную страну. Весь ход этого круговорота можно представить в следующем виде: 1) накопление продуктов разрушения гор в низменностях или на дне озер, морей и океанов, отложение горизонтальных наслоений, образование равнин; 2) поднятие морского дна и больших участков суши, развитие деятельности эндодинамических сил; 3) обсыхание подводных равнин, излом пластов, сбросы и сдвиги их, образование складок, возникновение тектонических неровностей; 4) как сопровождающий момент - землетрясения и образование вулканов по трещинам излома; 5) разрушение положительных неровностей действием эктодинамических сил, образование эрозийнных и дефляционных гор, и 6) возврат к начальному моменту круговорота описанных явлений, причем конечная цель действия эктодинамических сил - окончательное выравнивание земной поверхности - никогда не достигается. Помимо этого, необходимо помнить, что ряд моментов, сопоставленных в изложенной схеме, следует представлять себе циклическим, т. е. непрерывно и повсюду совершающимся на земной поверхности, и не только в современный, но и во все предшествовавшие геологические периоды.

В тесной связи с вышеуказанными изменениями в очертаниях поверхности земли находится скопление в коровом слое ее различных каменных масс. Огромное количество их и поныне извергается из недр земли. Извергались они и в прошлом. При этом, скопления их тем объемистее, чем дальше мы будем уходить в глубь истории земли. Все такие каменные массы обыкновенно называются изверженными, или вулканическими породами. Все они образовались из расплавленного, или магматического, материала и никогда не залегают слоями, а всегда более или менее массивны и лишь с течением времени распадаются на так называемые отдельности (призматические столбы, кубовидные глыбы и т. п.). При раскалывании молотком, в них обнаруживается кристаллическое строение, являющееся следствием постепенного выделения из расплавленной массы отдельных минералов. Если охлаждение шло быстро, то кристаллики микроскопически малы. При более медленном затвердевании, отдельные, сравнительно крупные, кристаллы выделяются в тонкозернистой основной массе. Наконец, при совершенно медленном охлаждении, все кристаллы одинаково крупны и отчетливы. Не вдаваясь в подробности, достаточно заметить, что, смотря по минеральному составу и строению, различают значительное число вулканических каменных, или горных, пород, при чем наблюдается, что одни изверженные породы, называемые кислыми, более богаты кремнеземом, тогда как другие, называемые основными, менее богаты им. По порядку же своего залегания они называются плутоническими, или глубинными, и эффузивными, или собственно вулканическими, породами, при чем эти последние разделяются на древние, или палеовулканические, и новейшие, или неовулканические.

Рядом с изверженными каменными породами стоят породы, образованные действием воды, атмосферы и органической жизни. Работа этих деятелей преимущественно разрушительна, но отчасти и созидательна.

Разрушительно вода действует, прежде всего, химически, частью растворяя, частью разрушая горные породы. Смотря по степени растворимости, одни из них скорее, а другие медленнее делаются жертвами ее, но эта работа существенно усиливается механическим воздействием воды. Просачиваясь в почву, вода разрыхляет каменные породы, в особенности, при замерзании, когда объем ее значительно увеличивается. Разрыхленные массы скатываются по склонам в долины, где снова захватываются или льдами, или текучей водою, которая дробит их и несет вниз по течению. Из камней образуется хрящ, а из хряща песок, который, вместе с грязью, илом и растворенными веществами, ежедневно огромными массами сносится в море. Подобно воде, и ветер также перевеивает огромные массы разрушенных в прах горных пород и производит немаловажную работу в общем обиходе природы. Но рука об руку с разрушительной работой вода и воздух действуют также и созидательно. В природе ничто не теряется, и все, что было смещено с одного места, снова отлагается на другом. Здесь также приходится различать действия химические и механические. Механическая работа повсюду нам вполне ясна, потому что разрушенные ветром и водою массы хряща, песку и пыли отлагаются в речных долинах, углублениях почвы, в озерах и на морских берегах и постепенно заполняют их. Таким путем созидаются новые отложения, которые позднее уплотняются, твердеют и затем являются уже в виде более или менее мощных толщ, или пластов. Из крупного хряща образуется конгломерат, песок дает песчаник, тонкая пыль и ил - глину, мергель (рухляк), лесс и сланцы (глинистый, песчаноглинистый и т. п.). Химически растворенные в воде частицы для своего выпадения из нее нуждаются в более продолжительном времени, так как для этого необходимо или сгущение раствора путем испарения воды (например, в безысточных озерах), или химическое превращение. Последнее производится, главным образом, органическим путем, т. е. при помощи живых растений и животных. Растения, прежде всего, извлекают из воды углекислоту, а животные - кислород. Кроме того, многие животные пользуются растворенными в воде известью и кремнеземом для постройки своих раковин и т. д. Следствием этого является превращение и выпадение из воды растворенных в ней частиц, которые с течением времени образуют мощные залежи осадков, позднее уплотняющихся в камень и в таком виде представляющихся нам в настоящее время. Именно так мы можем объяснить себе образование отложений известняков, гипса, каменной соли, кремнистых сланцев и других родственных им горных пород. Следует еще упомянуть, что многие растворы сгущаются в подземных трещинах и образуют там отложения в виде различного рода минеральных жил.

В противоположность изверженным породам, все каменные породы водного или ветрового происхождения обнаруживают существенные отличия. В отношении их залегания мы наблюдаем, что они не массивны, а слоисты, т. е. расчленяются на отдельные толщи или пласты, соответственно порядку их сгруживания водою или ветром. Все такие породы геолог называет осадочными. Относительно же их строения мы видим, что, вместо кристаллической структуры, они, чаще всего, имеют совершенно другой характер, на языке геологов именуемый обломочным, или кластическим. По существу, весь материал, входящий в их состав, представляет собою искрошенные, окатанные и истертые водою и ветром обломки раньше существовавших каменных пород.

Особое отличие осадочных пород составляют заключенные в них остатки органических существ, при благоприятных обстоятельствах скопляющиеся столь значительными массами, что вся порода почти целиком состоит из них. Так, из скопления растительных остатков образовались залежи минеральных углей. Образователями осадочных каменных пород являются также некоторые простейшие животные, губки, кораллы, иглокожие, моллюски и др. Удивительные строительные способности кораллов мы хорошо знаем по их современным сооружениям рифов и атоллов.

Таковы в существенных чертах те процессы, которые и поныне еще действуют в созидании земной коры. На земной поверхности мы повсюду видим знаки более или менее ярких проявлений их. Строго говоря, на ней не найдется ни одного куска из отложений древних геологических систем, который остался бы на том же самом месте, на котором он когда-то образовался, и нет ничего удивительного, если Г. свидетельствует нам о постоянном перемещении суши и моря, так как вода, элемент жидкий и подвижный, всегда должна скопляться в наиболее пониженных областях земной поверхности. Отсюда же становится вполне понятным, почему мы встречаем несомненные следы присутствия моря, в виде морских ископаемых, высоко над уровнем современных нам морей, на основании чего мы вправе утверждать, что там, где ныне горделиво высятся вершины горных великанов, некогда океан катил свои могучие волны, в которых пышно цвела своеобразная органическая жизнь. Море вечно борется с сушей и неизменно стремится бесследно разрушить все, что только было создано в предшествовавшие геологические периоды. Тем не менее, на земной поверхности, в особенности в местностях возвышенных, возникших под влиянием тектонических процессов, найдется немало таких мест, в которых, как руины прошлого, сохранились остатки отдельных геологических систем. Часто остатки эти, по своим размерам, бывают совершенно ничтожными и нужно много сосредоточенного усердия для того, чтобы сопоставить их и установить правильные соотношения между ними. Все-таки, в окончательном результате, это удается и приводит к тому, что геологическое прошлое земли восстанавливается с достаточною полнотою. Хотя нигде на земной поверхности не наблюдается случая последовательного наслоения всех геологических систем, так как подобный случай совершенно исключается по самому ходу геологических процессов, по которому разрушение старейших систем доставляет материал для образования новейших, тем не менее, мы имеем столько случаев смыкания одной геологической системы с другою, что нам весьма легко все разрозненные обрывки их связать в одно стройное целое. Такое воссоздание находится в теснейшей связи с наблюдениями относительно хода развитая органических существ и, вместе с этим, дает нам указание тех условий жизни, при которых могли существовать растения и животные в различные геологические периоды. Отсюда следует, что толщи горных пород находятся в теснейшей связи с заключенными в них ископаемыми. При этом, однако, необходимо помнить, что, в общем, те или другие свойства пород имеют лишь второстепенное значение, так как, смотря по условиям, в одно и то же время конгломераты, песчаники, мергеля, сланцы и известняки могут отлагаться совместно с разнообразными вулканическими продуктами. Существенными являются лишь ископаемые остатки органической жизни, или окаменелости, которые встречаются в соответствующих отложениях.

Если не считать чрезвычайно продолжительной астральной, или звездной, эры существования нашей планеты и эры архейской (см.), когда на ней еще не было органической жизни, а была только возможность возникновения ее, то, по современным научным воззрениям, все историческое прошлое земли расчленяется в следующ. порядке:^*

^* (Наряду с этим делением существует еще и иное, изложенное в ст. геологические системы, согласно этому последнему альгонский период выделяется в виде особой эры - археозойской, или альгонской.)

Эры, или группы. Периоды, или системы.

Эры, или группы. Периоды, или системы.

Соответствующие отложения обыкновенно старательно учитываются путем тщательного изучения их в естественных обнажениях или при производстве различных горных работ, вскрывающих толщи земли, и результаты таких изысканий изображаются условными цветами и знаками на особых геологических картах, показывающих площади распространения отдельных геологических систем, в определенной местности, целой стране или по всей поверхности земли.

В виду высокой теоретической и практической важности Г., почти во всех странах цивилизованного мира производство систематических геологических изысканий давно уже ведется в широких размерах и на него тратятся огромные средства. Обычно оно выполняется специальными правительственными учреждениями, которые называются геологическими институтами, комитетами, комиссиями и т. под. Основные задачи таких учреждений заключаются в следующем: 1) подробно исследовать геологическое строение данной страны, 2) дать соответствующие геологические описания и карты, 3) составить необходимые коллекции и служить интересам практического применения геологии, наконец, 4) всячески содействовать удовлетворению запросов, исходящих от правительственных и общественных учреждений или от частных лиц, поскольку такие запросы не выходят за пределы специальных работ подобных геологических учреждений. Старейшим из них является "Geological Survey" в Англии (1835), а наиболее молодым и бедным - русский "Геологический комитет", основанный в 1882 году. Армия геологов во всех странах света в настоящее время весьма велика, и неудивительно, что между ними давно уже возникла живейшая потребность в международном общении, что и осуществляется за последние десятилетия при помощи международных геологических конгрессов, из которых первый состоялся в 1878 году в Париже.

К сожалению, и поныне довольно часто приходится слышать крайне странные суждения о том, что из естественных наук только зоология, ботаника и лишь отчасти минералогия могут быть предметом начального обучения и что такие науки, как палеонтология и геология, всего лучше предоставить высшим школам и ученым. Благодаря этому, к Г. учебные планы низшей и средней школы все еще относятся крайне сдержанно и даже подозрительно, что совершенно не соответствует ее высокому общеобразовательному значению. Г. более, чем какая-либо иная область естествознания, заслуживает всеобщего интереса к себе, ибо разрабатываемые ею вопросы не только расширяют наш идейный кругозор, но также чрезвычайно возбуждают внимание юношества и весьма часто заставляют нас сосредоточиваться на них и в более позднем возрасте. В виду этого, все усилия истинных друзей школы должны быть направлены к тому, чтобы наше юношество не росло более в столь умышленно-пренебрежительном отчуждении от геологических знаний и чтобы уже в начальной школе были полагаемы для этого необходимые основания. Так как Г. тесно примыкает к физической географии, то, во избежание повторений, библиография по Г. дана вместе с библиографией по географии.

В. Соколов.

Источники:

1. Энциклопедический словарь Русского библиографического института Гранат. Том 13/13-е стереотипное издание, до 33-го тома под редакцией проф. Ю. С. Гамбурова, проф. В. Я. Железнова, проф. М. М. Ковалевского, проф. С. А. Муромцева и проф. К. А. Тимирязева- Москва: Русский Библиографический Институт Гранат - 1937.