Роль немецких геологов в изучении рифов

УДК 550.09:551.351

РОЛЬ НЕМЕЦКИХ ГЕОЛОГОВ В ИЗУЧЕНИИ РИФОВ

В.Г. Кузнецов

Российский государственный университет нефти и газа им. И.М. Губкина, Москва

Поступила в редакцию 04.06.15

Немецкие натуралисты первыми осознали и описали роль организмов в создании рифов, после чего появились понятия «коралловый риф», а позднее «органогенный риф», одними из первых выделили и описали ископаемые рифы, показали, что важными рифо-строителями являются не только кораллы, но также мшанки, губки, водоросли. Велика их роль в обнаружении и описании ископаемых рифов отдельных регионов, особенно Альп.

Ключевые слова: коралловый риф, органогенный риф, ископаемый риф, немецкие геологи.

Современные и ископаемые рифы — образования, представляющие большой интерес для самых разных разделов геологии. Их изучением занимаются литологи и палеонтологи, тектонисты и геоморфологи, геологи-нефтяники и специалисты по рудным месторождениям. Исследованиям рифов посвящена огромная литература. Так, для обсуждения общих вопросов эволюции фанерозойского рифоообазования Э. Флюгель и У. Флюгель-Кахлер составили (по признанию самих авторов, неполную) библиографию, включающую 4051 источник по ископаемым и 753 источника по современным рифам (Flügel, Flügel-Kahler, 1992). За прошедшую с тех пор почти четверть века, учитывая и докемб-рийские образования, число публикаций по этой проблеме существенно возросло.

В абсолютном большинстве работ отмечается особая роль Ч. Дарвина как реального основоположника научного изучения рифовых образований, что в целом достаточно обоснованно, поскольку он выяснил процессы формирования мощных рифов, показал генетические связи отдельных их типов и, в частности, развитие береговых рифов в атоллы и протяженные, в целом параллельные берегам континентов барьерные рифовые системы. Ни в коем случае не умаляя заслуг этого выдающегося ученого, о чем автор настоящих заметок писал ранее (Кузнецов, 2010, 2012), интересно рассмотреть работы и других исследователей, в данном случае немецких.

Рифы современных морей и океанов стали достаточно хорошо известны европейцам, по крайней мере, со времен великих географических открытий XVI столетия. Но это были больше знания мореплавателей, для которых риф — это подводная скала, отмель, затрудняющая судоходство или препятствующая ему. Научное изучение рифов как своеобразных геологических и биологических объектов началось в конце XVIII в., и первые принципиально важные материалы и выводы были получены немецким естествоиспытателем Иоганном Георгом

Адамом Форстером (1754—1794), который участвовал во втором плавании Джеймса Кука (1772—1775). Хотя экспедиция была английской, участие в ней в качестве натуралиста принял именно немецкий ученый. Он впервые показал, что океанические рифы создают животные организмы, и на основании этого появилось представление о коралловых, а позднее, в более общей форме, — об органогенных (биогенных) рифах. Его «Путешествие вокруг света» было издано в 1779 г., а в 2000 г. переиздано Гавайским университетом (Forster, 2000).

Правда, И.Г.А. Форстер считал, что рифы за счет развития кораллов растут из глубин океана, что оказалось ошибкой, которую и исправил Ч. Дарвин (Дарвин, 1936).

Работы И.Г.А. Форстера высоко оценил В.И. Вернадский, который отметил роль этого ученого в осознании и описании большого участия организмов в образовании горных пород: «Во время путешествия Кука на коралловых островах Тихого океана открылась перед человеком лаборатория современного образования известняков в жизнедеятельности мелких морских организмов — Anthozoa, водорослей и т.п., до чрезвычайности поразившая по ее грандиозности воображение натуралистов. Форстер, яркий натуралист, проникнутый тем чувством природы, о котором я раньше говорил, спутник Кука, дал нам впервые картину этого явления, которое, очевидно, было известно давно, но не находило пытливого ума, который мог бы оценить его общее значение в истории мироздания» (Вернадский, 1994, с. 29-30).

Как писал В.И. Вернадский, «почти немедленно после опубликования труда Форстера Моне нашел остатки древних коралловых рифов среди известняков Франции и доказал существование тех же процессов в геологически далекие времена в других местах» (там же).

Надо сказать, что к числу «открывателей» ископаемых рифов вскоре присоединились и немецкие исследователи. С конца XVIII в. в Тюрингии из-

вестны «пещерные известняки» (der Hohlenkalk-stein). Уже в 1816—1817 гг. Эрнст Фридрих фон Шлотхейм (1764—1832) высказал обоснованное предположение о рифовой природе этих известняков. Он, в частности, писал: «Окаменелости, главным образом кораллы в сообществе с криноидеями Encr. ramosus, распределены у Глюкбруна и Либенштайна во многих местах в своем первоначальном, неповрежденном виде и изгибаются, переплетаются многочисленными своими ветвями и руками во всех направлениях... Они встречаются при более детальном рассмотрении почти везде полностью связанной массой и только редко в виде фрагментов, и предположение о том, что здесь в некоторых из отдельно стоящих утесов мы имеем дело с коралловыми рифами прошедших времен, получает вследствие этого высокую степень вероятности» (von Schlotheim, 1816-1817, S. 16).

Следующий после Э. фон Шлотхейма значительный цикл исследований был проведен Теодором Либе (1828-1894) в 50-х гг. XIX в. (Liebe, 1853, 1857). Его аргументация рифовой природы карбонатных утесов уже во многом была основана на тех особенностях (изолированность карбонатных массивов, неслоистые текстуры, наличие биогермных структур пород, приуроченность к положительным формам древнего рельефа и др.), которые сейчас считаются характерными для рифов, и предвосхитила современные представления: «Полное отсутствие слоистости, отвесная трещиноватость, неслыханное обилие кораллов, которые повсюду заполняют породу, и то обстоятельство, что везде, где работа природы и человека позволяет это наблюдать, данная порода протыкает смежные слои вплоть до вершины граувакковых клиппенов, не оставляют геологу ни мгновения сомнений в том, что он имеет здесь дело с великолепным прекрасным рифом, несмотря на многочисленные другие обстоятельства, не подтверждающие это» (Liebe, 1853, S. 782).

До 80-90-х гг. XIX столетия рифы назывались коралловыми, но это объясняется, видимо, не столько прямой аналогией с современными коралловыми рифами и «давлением традиций», сколько состоянием палеонтологической систематики того времени, так как само разделение кораллов и мшанок на разные систематические группы еще не завершилось и в 80-х гг. XIX в. Поэтому в 1881 г. (Liebe, 1881, S. 12-13) мшанки еще назывались «Mooskorallen» — «моховыми кораллами», а среди пород уже выделялись мшанковые доломиты (B^zoen-dolimite) и мшанковые известняки (B^zoenkalk-stein). Только в 1888 г. рифы этого района стали называться мшанковыми (Liebe, Zimmerman, 1888).

Интересные и важные работы немецких геологов проводились в середине XIX в. Среди них следует отметить два основных направления. Во-первых, это работы Фердинанда Пауля Вильгельма фон Рихтгофена (1833-1905), который впервые установил рифовую природу ряда триасовых кар-

бонатов Тироля (von Richthofen, 1860), несколько позднее одного из создателей немецкого геологического общества австрийского геолога Э.И. Мой-сисовича (1839—1897) и других геологов, изучавших рифовые образования Альп и описавших соотношения одновозрастных, но разнофациальных отложений рифовых областей. Эти исследования имели значение не только для познания геологии данного региона, что само по себе крайне важно, но и более общее, если можно так выразиться, методическое значение, ибо установленные соотношения одновозрастных, но разнофациальных толщ стали в некоторых случаях определенным эталоном соотношений осадочных комплексов в зоне развития рифов.

Для доказательства последнего положения дадим слово одному из виднейших геологов Соединенных Штатов Ф.Б. Кингу: «В горах Гласс-Маунтинс (Пермский бассейн США. — В.К.) литологическая изменчивость пермских отложений достигала крайней степени, породы в разрезе западных районов почти совершенно не были похожи на породы восточных участков: на западе наблюдалось переслаивание глин, песчаников и известняков, а на востоке — почти сплошные тонкослоистые известняки» (Кинг, 1961, с. 74). Профессор Чарлз Шухерт предложил Кингу провести исследования, чтобы выяснить, не является ли это следствием развития здесь рифов, и после ряда сомнений Ф. Кинг посмотрел на рисунок, изображавший рифовые структуры триаса в Тирольских Альпах, который «неожиданно направил мысли автора по новому руслу. Расположение свит на склоне Альп было почти точной копией тех странных взаимоотношений, которые мы видели на склонах гор Гласс-Маунтинс и для которых мы не могли найти объяснения. Быть может, эти необычные структуры располагаются на краю громадного Рифа! Может быть (но эта идея казалась слишком неожиданной), именно рифовые барьеры были причиной таких различий в разрезах по обеим сторонам гор Гласс-Маунтинс!» (Кинг, 1961, с. 75). Добавим, что с пермскими рифами этого района ныне связан ряд крупных высокоде-битных месторождений нефти.

Второй важный аспект геологических исследований этого времени — обнаружение губковых рифов во внеальпийской зоне на юге Германии в пределах нынешних земель Баден-Вюртенберг и Бавария в отложениях верхней юры («белой», по местной терминологии). Другими словами, список важнейших каркасных рифостроителей расширился и к ставшим уже привычными кораллам и частично мшанкам добавились известковые губки. Первым исследователем этих построек был С.В. Гюмбель, который выделил и описал губковые фации (Gümbel, 1862). Последующие работы существенно расширили и углубили наши знания об этих своеобразных сооружениях, которые ныне считаются губково-

тромболитовыми (подробнее см., например: Кузнецов, 1988; Leinfelder et al., 1994).

Следующий этап изучения рифов немецкими геологами связан с именем Иоганнеса Вальтера (1860-1937). Сам он рифами занимался мало, в списке его публикаций насчитывается не более 6-7 работ, связанных с этой тематикой, а самой известной из них стала работа по Золенгофенскому рифу. Тем не менее несколько важных обстоятельств следует все же отметить. Он, видимо, впервые указал на важную роль в рифостроении водорослей, а с точки зрения современных знаний — и микробиальных сообществ. Относительно уже упоминавшихся цехштейновых рифов Тюрингии он писал: «Вследствие частоты нахождения мшанок породы называли мшанковым доломитом, но действителным породообразователем является загадочный организм Spongia schubarti; его бородавчатые клубни достигают 1 м в сечении и имеют на благоприятных выветрелых поверхностях тонкослоистое строение» (Walther, 1906, S. 199). Добавим, что в пятом издании книги И. Вальтера в 1926 г. этот организм назван современным образом как Stromaria.

В этой связи нельзя не напомнить, что по современным представлениям именно водоросли в широком смысле были первыми, а в протерозое практически единственными создателями органогенных построек; они играли весьма существенную роль в строении практически всех рифовых образований фанерозоя, в том числе и весьма крупных и сложно дифференцированных. К этому можно лишь добавить, что ряд так называемых «водорослей» сейчас определен как цианобактерии.

Важным и в целом новым было указание И. Вальтера, что в составе коралловых рифов весьма велика доля известкового песка, образующегося при разрушении колоний кораллов. Можно добавить, что значительно позднее, после бурения на Большом барьерном рифе Австралии, обрабатывавший материалы бурения геолог Смит заметил, что он вообще не понимает, что геологи имеют в виду под термином «коралловый риф», поскольку в керне кораллы составляли не более 10%, в то время как преобладали известковые пески.

Наконец, видимо, самым важным стало положение, которое И. Вальтер сформулировал следующим образом: «...мощные коралловые рифы, то есть такие, мощность которых больше чем интервал глубин, в котором растут кораллы, могут формироваться лишь в том случае, если увеличивается расстояние между дном моря и поверхностью воды» (Walther, 1891, S. 36). Это уточнение, в частности, прекрасно иллюстрируется историей и условиями формирования только что упомянутого Большого барьерного рифа Австралии, возникновение и рост которого по крайней мере в голоцене обусловлены гляциоэвстатическим повышением уровня Мирового океана, а не соответствующим тектоническим прогибанием.

Наконец в наши дни, точнее, в конце ХХ столетия, важные работы по рифам прежде всего Альп и частично других районов Германии связаны с именем Э. Флюгеля. Кроме общего описания и характеристики конкретных рифов, им была установлена важная, а иногда и ведущая роль микро-биальных сообществ в составе рифового биоценоза и формировании рифов в целом. Библиография его трудов весьма обширна, но следует отметить некоторые обобщения в материалах международного симпозиума по триасовым рифам Альп (Guide Book, 1981) и его монографию по микрофациальному анализу карбонатных пород, третье посмертное издание которой вышло в 2004 г. (Flügel, 2004).

Хотя в последние годы наука становится все более интернациональной и научные исследования проводятся коллективами участников из разных стран, тем не менее роль германских ученых и сейчас в ряде случаев представляется весьма существенной. Среди исследований, посвященных проблемам рифообразования, важное место занимают работы по изучению холодноводных и глубоководных кораллов и созданных ими построек В. Дуло, А. Фрайвальда и др. (Roberts et al., 2006; Ruggeberg et al., 2011; Schönfeld et al., 2011). Подобные образования были известны и раньше (см., например, Максимова, 1971), но указанные исследования дали много принципиально нового материала по этим специфическим формированиям.

Таким образом, немецким натуралистам, в том числе геологам, принадлежит честь первыми установить биогенную природу объектов, которые ныне описываются термином «риф». Они были одними из первых, кому удалось выделить и описать древние (ископаемые) рифы, показать, что эти рифы строились не только кораллами, в ряде случаев они вообще не входили в рифовый биоценоз. Они смогли установить важную роль микро-биальных сообществ и, в частности, цианобионтов в рифообразовании, сформулировать и охарактеризовать ряд способов, условий и обстановок рифо-образования, в частности, его развитие без тектонического прогибания. При этом были выделены и детально описаны рифы конкретных регионов, прежде всего в Европе, что расширило знания о геологическом строении соответствующих районов и способствовало восстановлению их геологической истории.

Настоящие заметки, естественно, ни в коей мере не претендуют на сколько-нибудь полное и всестороннее описание роли немецких исследователей в изучении рифов и намечают лишь некоторые важные, с точки зрения автора, положения этих исследований. Они не затрагивают многочисленных и интересных работ по изучению конкретных рифов разных районов, имеющих существенное значение для познания геологии соответствующих регионов.

ЛИТЕРАТУРА

Вернадский В.И. Два синтеза Космоса // Библиотека трудов академика В.И. Вернадского. Живое вещество и биосфера. М.: Наука, 1994. С. 26-32.

Дарвин Ч. Строение и распределение коралловых рифов // Дарвин Ч. Соч. Т. 2. М.; Л.: Биомедгиз, 1936. С. 285-448.

Кинг Ф.Б. Геологическое развитие Северной Америки. М.: Изд-во Иностранной литературы, 1961. 299 с.

Кузнецов В.Г. Верхнеюрские губково-водорослевые рифы Швабского и Франконского Альба // Эволюция карбонатонакопления в истории Земли. М.: Наука, 1988. С. 167-187.

Кузнецов В.Г. Два Чарлза — Лайель и Дарвин и их влияние на изменение научного и общественного мировоззрения в XIX столетии // Бюл. МОИП. Отд. геол. 2010. Т. 85, вып. 3. С. 69-91.

Кузнецов В.Г. Теории рифообразования Ч. Дарвина 175 лет // Литология и геология горючих ископаемых. Вып. VI (22). Екатеринбург: Изд-во УГГУ, 2012. C. 209-223.

Максимова С.В. Заполярные коралловые рифы и их значение для палеогеографии // Изв. вузов. Геол. и разведка. 1971. № 1. С. 13-19.

Flügel E. Microfacies of carbonate rock. Analysis, interpretation, application. Heidelberg: Springer, 2004. 997 p.

Flügel E., Flügel-Kahler E. Phanerozoic reef evolution: Basic questions and data base // Facies. 1992. Vol. 26. P 167-278.

Forster G. A voyage round the World / Ed. by N. Thomas and O. Berghof. University of Hawaii Press, 2000. 905 p.

Guide Book. International Symposium on Triassic Reefs. Erlangen-Nürnberg, 1981. 252 p.

Gümbel C.W. Die Streiberger Schwammlager und ihre Foraminiferen einschlüsse // Jh. Ver. Viterl. Naturkunde. 1862. Bd. 18. S. 192-238.

Leinfelder R., Khautter M., Laternser R. et al. The origin of Jurassic reefs: Current research developments and results // Facies. 1994. N 1. P. 1-56.

Liebe K.Th. Chemische und geognostische Untersuchungen über den Zechstein des Orla-Thales // N. Jahrb. für Mineral., Geogn., Geol. und Petrefaktenkunde. 1853. H. 7. S. 769-785.

Liebe K.Th. Das Zechsteinriff von Kostritz // Z. deutsch. geol. Ges. 1857. Bd. 9. S. 420-426.

Liebe K.Th. Erläuterungen zur geologischen Specialkarte von Preussen und den Thüringischen Staaten. Gradabteilung 71. N 15. Blatt Neustadt. Berlin, 1881. 53 S.

Liebe K.Th., Zimmerman E. Erläuterungen zur geologischen Specialkarte von Preussen und den Thüringischen Staaten. Gradabteilung 71. N 20. Lief. XL. Berlin, 1888. 66 S.

Richthofen F. von. Geognostische Beschreibung der Umgebung von Predazzo St. Bassian und der Seisser Alpe in Südtirol. Gotta Perthes, 1860. 327 S.

Roberts J.M., Wheeler A.J., Freiwald A. Reefs of the deep: the biology and geology of cold-water coral ecosystems // Science. 2006. Vol. 312. P. 543-547.

Rüggeberg A., Flügel S., Dullo W.-C. et al. Water mass characteristics and sill dynamics in a subpolar cold-water coral reef setting at Stjernsund, northern Norway // Marine Geol. 2011. Vol. 282. P. 5-12.

Schönfeld J., Dullo W.-C., Pfannkuche O. et al. Recent benthic foraminiferal assemblages from cold-water coral mounds in the Porcupine Seabight // Facies. 2011. Vol. 57. P. 187-213.

Schlotheim E.V. von. II Beiträge zur Naturgeschichte der Versteinerungen in geognostischer Hinsicht // Denkschr. kaiserlich Akad. Wiss. München. Math.-phys. Klasse. 18161817. Bd. II. S. 13-36.

Walther J. Die Adamsbrücke und die Korallenriffe der Palkstrasse // Petermanns geogr. Mitt. Erganzungsheft. 1891. Bd. 22, N 102. 40 S.

Walther J. Geologische Heimatskunde von Thüringen. 3 Auflage. Jena, 1906. 253 S.

ROLE OF GERMAN GEOLOGISTS IN STUDIES OF REEFS V.G. Kuznetsov

German naturalists were the first who recognised and described organisms role in reefs origin and after that «coral» and later «organic reef» terms appeared. They were one of the first who described fossil reefs and shown that important reef building organisms are not only corals, but also bryozoans, spongians, algae. Also German geologists have been studied ancient reefs in some regions, especially in the Alps.

Key words: ancient reefs, organic reefs, fossil reefs, German geologists.

Сведения об авторе: Кузнецов Виталий Германович — докт. геол.-минерал. наук, проф., проф. каф. литологии Российского гос. ун-та нефти и газа им. И.М. Губкина, e-mail: vgkuz@yandex.ru