Краткий ответ прост: Стенон открыл основные закономерности образования слоев горных пород и обосновал правила их возрастного взаимоотношения. А это (если читатель хотя бы немного знает геологическую терминологию) дает право величать Стенона основоположником и седиментологии (науки об условиях образования осадочных пород), и стратиграфии (науки о возрасте геологических тел). Если же вспомнить, что тезисы Стенона явились первой в мире научной работой по геологии, то, вероятно, не будет большой натяжкой, если мы назовем его родоначальником (лучше все же – одним из родоначальников) геологии в целом.
В коллективной монографии по истории геологии, опубликованной в 1973 г., можно прочесть, что «идеи и метод Стенона – последователя Декарта – намного опередили общий уровень развития естественных наук его времени и поэтому далеко не сразу нашли отклик в работах других исследователей”.
Экскурсировал Стенон в итальянской провинции Тоскана, между реками Тибр и Арно. Отложения там преимущественно осадочного происхождения, поэтому они имеют форму слоистого залегания, однако почти всегда смяты в складки. Стенон верно понял, что первоначально (во время отложения) слои имели горизонтальное залегание, а складчатую форму им придали последующие процессы; какие именно, Стенон, конечно, сказать не мог.
Надо отметить, что факт этот был настолько нов и необычен, что даже крупные геологи конца XVIII столетия, такие, к примеру, как Абраам Готлоб Вернер (1750-1817), искренне полагали, что уж коли слои в обнажении «не лежат, а стоят вертикально», то таковыми они были всегда.
Стенон же, не зная ни законов гидравлики (они еще не были открыты), ни законов движения земной коры (о них и вовсе не ведали), писал в своих тезисах, что горизонтальное залегание слоев объясняется тем, что осадок, находящийся первоначально в смеси с жидкостью, «под влиянием собственной тяжести отделится от этой жидкости, а ее движения придадут этому веществу ровную поверхность». И далее (почти за 200 лет до открытия закона Стокса): «Если в одном и том же месте вещество слоев неодинаково…, то из этого следует, что самые тяжелые осаждаются сначала, а самые легкие потом”.
Наконец, наиболее важное его открытие в области седиментологии: «во время образования какого-либо слоя лежащее наверху его вещество было целиком жидким, и, следовательно, при образовании самого нижнего слоя ни одного из верхних слоев еще не существовало». Это фундаментальное открытие не поколеблено до сих пор.
Правда, в 1868 г. наш соотечественник, замечательный русский геолог XIX столетия, Головкинский сделал шаг вперед в сравнении с тем, куда продвинул науку об осадочных породах Стенон. Если датчанин считал, что морское дно, на котором последовательно накапливались зерна осадка, было неподвижным, и потому именно слои, сменяя друг друга по составу, откладывались один за другим, образуя в разрезе своеобразный слоеный пирог, то русский допустил перемещение (миграцию) береговой линии моря под действием вертикальных колебательных движений земной коры. Схему слоеобразования Головкинского, заимствованную из его докторской диссертации «О пермской формации в центральной части Камско-Волжского бассейна», мы приводим на рис. 1.
При опускании дна объем водной чаши увеличивался, и море как бы наступало на сушу. Геологи этот процесс называют трансгрессией. При подъеме дна море отступало (регрессия). Раз так, то и осадки, покрывающие дно, должны были неизбежно перемещаться вслед за береговой линией. Отсюда и вытекала формулировка фундаментального закона, открытого Головкинским: то, что мы видим в разрезе вертикально напластованным, должно являться нам в той же последовательности и в горизонтальном направлении. Соответственно по чередованию пород в разрезе можно судить о былой зональности осадков в бассейне, где они накапливались.
Поясним это на примере, всем понятном. Бывавшие на Черноморском побережье могли наблюдать, что пляжи там (где они сохранились) покрыты галькой, далее в море (на очень небольшой глубине) она сменяется песком, еще дальше от берега песок замещается илом, часто известковым. Это, разумеется, самая общая, сильно усредненная зональность в распределении осадков.
Так вот, Головкинский утверждал, что если морское дно подвижно (в геологическом смысле времени, разумеется) и испытывает колебательные движения, то при опускании дна береговая линия будет наступать и «съедать» сушу; при этом на песок ляжет ил, на гальку – песок. Они-то и образуют слои осадочных пород.
Теперь разберемся. Стенон, как мы помним, постулировал, что при образовании «самого нижнего слоя ни одного из верхних слоев еще не существовало».
– Нет! – как бы возражал ему через века Головкинский. – Верхние слои уже были, но они, как бы это сказать, еще не находились в разрезе, а располагались лишь на горизонтальной плоскости, причем в определенной последовательности. Эта последовательность затем и воспроизводилась при продолжающемся накоплении осадков. Как меха у баяна: сначала растянуты, а затем сведены в гофрированную гармошку.
Итак, Головкинский опроверг Стенона? Нет. Уточнил и дополнил. В чем дополнил, мы уже разобрались. А чем же уточнил?
Представим себе, что в произвольной точке морского берега, у уреза воды мы мысленно поместили систему координат: одна ее ось направлена вдоль берега, т. е. проходит через литологически однотипные отложения, а вторая ось направлена в сторону моря, т. е. пересекает все типы донных осадков. Система эта будет, разумеется, перемещаться вместе с береговой линией. Так вот, в каждый конкретный момент времени изохрона (линия равного времени, если можно так выразиться) будет также пересекать всю последовательность осадков, которые мы отметили. По прошествии же длительного геологического времени (это нетрудно себе представить), когда гармошка осадков сомкнется и образуется осадочный разрез, то, «следя» от разреза к разрезу любой из слоев, мы неизбежно пересекаем линии равного времени, т. е. этот слой должен считаться разновременным.
Головкинский так удивился этому своему выводу, что посчитал его парадоксальным. Вот как он его сформулировал: «Общепринятое убеждение в последовательности образования последовательно друг на друга налегающих слоев – наверно» (курсив Головкинского. – С. Р.).
Здесь, конечно, никакого парадокса нет. Чтобы убедиться в этом, достаточно сравнить градиент возрастного скольжения в пределах одного слоя с разницей во времени образования смежных слоев, поскольку первое, что приходит в голову при знакомстве с теорией Головкинского, – ее кажущееся противоречие принципу Стенона: верхние слои могут оказаться древнее нижних. Как разрешается этот кажущийся парадокс, любознательный читатель может узнать, прочитав нужные страницы в моей книге о Головкинском.
Итак, мы добрались до главного, о чем уже вскользь упоминали,- до «принципа Стенона». Так он именуется в современной стратиграфии. Принцип этот выводится как следствие первой из трех сформулированных Стеноном «аксиом». Перевод с латыни этой аксиомы следующий: «…если твердое тело со всех сторон окружено другим твердым телом, то… первым затвердело то, которое при взаимном соприкосновении дает отпечаток особенности своей поверхности па поверхности другого».
Эта «аксиома» и стала основным, базовым, принципом стратиграфии, принципом возрастного соотношения слоев. Этот принцип гласит, что если слои залегают горизонтально и это залегание первично (например, слои не перевернуты, что бывает очень часто), то из каждой пары слоев первым образовался слой подстилающий (он старший), а вслед за ним – слой покрывающий (он младший).
Подытожим. Коли закон, открытый Стеноном в 1669 г., верой и правдой служит геологической науке уже более трех столетий, то, вероятно, это самая лучшая его аттестация, не требующая себе в подмогу ни звучных эпитетов, ни дополнительного привлечения мнения ученых авторитетов.
XVIII ВЕК
Удивительно, но факт. Казалось бы, мы приближаемся к современности на целое столетие, но позитивного знания в геологической науке почти не прибавляется. Ничего, даже отдаленно напоминающего по глубине проработки труд Стенона, «осьмнадцатое» столетие нам не представит. Зато натуралисты (их еще рано называть геологами) усиленно продолжали размышлять о вечных проблемах бытия Земли (я уже отмечал, что именно в XVIII веке наиболее популярными были разнообразные «Теории Земли»).