История формирования науки об осадочных породах

Наиболее длительным был начальный период изучения осадочных пород. Он продолжался несколько веков и закончился в середине XIX в., когда быстрое развитие промышленности вызвало увеличение добычи полезных ископаемых. Во второй половине XIX в. происходило накопление общих сведений об осадочных породах и условиях их образования. На протяжении последующих двух десятилетий петрография осадочных пород обособляется уже как самостоятельная наука, а затем она перерастает в литологию.

Первые специальные работы по осадочным отложениям исследователь того времени Реомюр в 1718 г. опубликовал результаты исследования минерального состава некоторых речных песков Франции в связи с их золотоносностью. Ч. Ляйель (1797 — 1875 гг.) обосновал принцип актуализма, согласно которому в прошлом действовали те же геологические процессы, что и в настоящее время. Он сформулировал его следующим образом: «Реки и скалы, моря и континенты изменялись во всех своих частях. Но законы, управляющие этими переменами, неизменно оставались теми же самыми». Значение принципа актуализма особенно велико для изучения осадочных пород, так как он дает возможность охарактеризовать генезис этих пород на основании наблюдения над образованием современных осадков[3].

Для первой половины XIX в. характерно появление крупной промышленности. Промышленный переворот произошел раньше всего в Англии; поэтому не случайно, что осадочные породы стали детально изучаться прежде всего в Англии. Здесь публикуются классические для своего времени работы X. Сорби о карбонатных и обломочных породах каменноугольного периода, при изучении которых он применял микроскоп. В середине XIX в. в связи с применением поляризационного микроскопа изменяется методика изучения осадочных пород. Разрабатываются основы гранулометрического анализа, совершенствуются приемы разделения минеральных зерен по их удельному весу, магнитным и другим свойствам. Совершенствование методики изучения осадочных пород позволило сделать первые реконструкции физико-географической обстановки прошлого. Составлены первые палеогеографические карты, а в 1873 г. Неймайер на основе анализа остатков аммонитов дал характеристику климата юрского периода. В связи с возросшим интересом к современным морским осадкам в 1872 г. организуется экспедиция на судне «Челленджер».

Собранные образцы осадков были изучзны Мерреем и Ренаром, работы которых долгое время были единственной сводкой по современным морским отложениям. В 1873 г. Д. Дэна вводит понятие о геосинклиналях и характеризует в общих чертах специфические особенности осадконакопления в них. А. П. Карпинский на примере Русской платформы выяснил связь между очертаниями древних морей и тектоническими движениями прошлого. Он указал на необходимость изучения осадочных пород в их историческом развитии, во взаимосвязи с другими геологическими явлениями и подчеркнул, что только при сопоставлении географического распространения данных отложений с их петрографическим составом и с палеонтологическим материалом можно получить наиболее близкие к истине результаты[2].

К концу XIX в. накапливается уже значительный материал по разнообразным типам осадочных толщ, развертывается изучение современных морских осадков и совершенствуются различные приемы изучения осадочных пород. Это сделало возможным появление петрографии осадочных пород как самостоятельной науки. Несколько ранее некоторые общие положения об осадочных породах были высказаны Н. А. Головкинским (1843—1897 гг.). В частности, им впервые было установлено, что вертикальная последовательность формаций повторяет былое их распределение в плане. К этому же выводу позже пришел известный немецкий геолог И. Вальтер, которому принадлежит классическая сводка по пустынным отложениям и общим условиям осадкообразования (1894 г.). Основоположником учения о геологических формациях был М. Бертран. Он исходил из положения о существовании определенной зависимости всех геологических явлений — тектоники, осадконакопления и вулканизма — от этапов развития горных систем, или, как сказали бы теперь мы, от этапов развития геосинклинальных зон, они заключают в себе пути решения ряда вопросов, возникающих в отношении слоистых образований и в настоящее время[3].

Первая половина XX в. характеризуется исследованиями выдающегося петрографа Л. Кайе, которого можно считать основателем осадочной петрографии. В 1916 г. он опубликовал «Петрографическое изучение осадочных пород», которое представляло собой ценное руководство для изучения древних осадочных отложений. Позднее он опубликовал описание кремнистых [1929], а затем карбонатных пород Франции [1935].

В рассматриваемый период разрабатывается также сравнительно-литологический метод изучения древних осадочных отложений, понимаемый в настоящее время как сравнительное исследование современных и древних типов осадочных отложений и условий их образования. В 1912 г. этот метод успешно использовал А. Д. Архангельский для выяснения генезиса верхнемеловых пород востока европейской части Pocсии. Л. Д. Архангельский дал детальную петрографическую, фациальную и палеонтологическую характеристику отложений[3]. В связи с разработкой сравнительно-литологического метода А. Д. Архангельский стремился к детальному исследованию современных осадков. Изучение Черного моря привело А. Д. Архангельского к мысли о весьма большом значении сероводородного заражения бассейнов для образования нефтеносных толщ. Это положение отражено в его другой крупной работе — «Условия образования нефти на Северном Кавказе». Прочную базу развития советской нефтяной геологии заложили труды И. М. Губкина. Они дали возможность на основе анализа тектонических и фациальных условий предсказывать расположение новых нефтеносных районов. Глубокий след в учении об осадочных породах оставил В. И. Вернадский (1863—1945 гг.), который разработал основные положения геохимии. Почти 20 лет В. И. Вернадский посвятил изучению химического состава организмов и их роли в миграции элементов. Он создал новую науку — биогеохимию. Ученик В. И. Вернадского А. Е. Ферсман (1883—1945 гг.) подробно охарактеризовал физико-химические факторы осадкообразования. Второй том капитального труда А. Е. Ферсмана «Геохимия» в основном касается рассмотрения геохимических процессов, происходящих в осадочной оболочке. В эти же годы появляются и первые сводные работы по минералогии и петрографии осадочных пород[3].

В 1932 г. была издана «Петрография осадочных пород» А. Н. Заварицкого, в 1934 г. — «Петрография осадочных пород» М. С. Швецова. Эти работы сыграли очень большую роль в развитии петрографии осадочных пород в СССР. Большим событием явилось издание в 1930 г. первого журнала по петрографии осадочных пород. В целом первые два-три десятилетия XX в. характеризуются созданием крупных монографий по петрографии осадочных пород, разработкой новых методов исследования и появлением первых сводных руководств. Поэтому именно этот период и можно считать временем формирования петрографии осадочных пород как самостоятельной науки. На протяжении последующих 25—30 лет петрография осадочных пород развивалась очень быстро. Для этого периода характерно более глубокое и разностороннее изучение геологических условий накопления древних отложений. Развивается учение о фациях и разрабатываются основные положения учения о формациях. Формированию литологии способствует как разработка новых полевых методов фациального анализа (изучение косой слоистости, ориентировки галек, знаков ряби и пр.), так и применение неизвестных ранее приемов лабораторного изучения осадочных пород, в особенности глинистых. Большую роль в формировании советской литологии сыграл С. Ф. Mалявкин (1877 —1937 гг.), воспитавший целую плеяду литологов (А. Богданова, Е. П. Брунс, ?. Ф. Викулова, А. Н. Гейслер, А. С. Корженевская и др.). С. Ф. Малявкин настойчиво проводил в жизнь принцип всестороннего изучения осадочных пород как геологических тел в их историческом развитии. С. Ф. Малявкин первый в СССР на основании теоретических предпосылок начал работы по поискам бокситовых месторождений. Он являлся также одним из главных инициаторов и пропагандистов систематической литологической съемки территории Советского Союза. Значительная часть этих работ сделана при его участии и под его руководством[3].

Велика роль в развитии советской литологии проф. JI. В. Пустовалова. Его работы устанавливают связь между осадочной породой и средой ее образования. Накопление осадочных пород рассматривается им как определенный исторический процесс. В 1940 г. выходит в свет работа JI. В. Пустовалова «Петрография осадочных пород». Основные идеи этой работы можно сформулировать следующим образом. 1. Осадочные породы представляют собой закономерные по своему составу минеральные образования, в которых отдельные компоненты тесно связаны друг с другом. 2. Осадочные породы размещаются закономерно, и между их различными типами существует тесная генетическая, а следовательно, и историческая преемственность. 3. Основой закономерностей размещения осадочных пород является наличие механической и химической дифференциации осадочного вещества. Учение о дифференциации, разработанное JI. В. Пустоваловым, выявило глубокую зависимость между процессом образования осадочных породи условиями внешней среды. 4. В монографии проводится мысль о ведущей роли тектогенеза в процессе осадкообразования, обусловливающего, в частности, периодичность осадкообразования. Процесс осадкообразования определяется как «периодический, непрерывно развивающийся, усложняющийся и нарастающий природный процесс». В 1949 г. Ф. Петтиджон опубликовал руководство «Осадочные породы», переизданное в 1957 г. Эта работа получила широкую известность благодаря четкости описания осадочных пород и процессов их формирования[3]. Одна из важнейших задач литологии — разработка теории литогенеза. В создании этой теории ведущая роль принадлежит советскому учёному Н. М. Страхову, разработавшему (1956 — 1963) учение о четырёх основных типах литогенеза (ледовом, гумидном, аридном и вулканогенно-осадочном) и их эволюции в истории Земли.