Тот, кто может позволить себе платить несколько шиллингов в час за один великолепный свет солнечной полноты, может получить его без труда, но не там, где стоимость в пенсах в час за горелку должна быть подсчитана.
Должен добавить, что до публикации спецификации Кинга г-н (ныне сэр Уильям) Гроув предложил использовать спираль или катушку из платины, раскаленную электричеством, в качестве света для использования в определенных целях. Это было продемонстрировано в Королевском обществе примерно 1 декабря 1845 года.
С момента публикации вышеизложенного в 1879 году я узнал из статьи в «Ежеквартальном журнале науки» профессора Эйртона, что в 1841 году английский патент был выдан Де Мойленсу на электрическое освещение накаливанием.
ОБРАЗОВАНИЕ УГЛЯ.
Во время пешей экскурсии, совершенной летом 1855 года, я наткнулся на Ахензее, одно из озер Северного Тироля, редко посещаемое туристами. Оно расположено примерно в 30 милях к северо-востоку от Инсбрука и заполняет бассейн глубокой долины, верхние склоны которой круты и богато покрыты лесом. Вода этого озера удивительно прозрачна и бесцветна. За одним исключением, Фонтаном Киане — глубоким бассейном, образующим исток маленькой сиракузской реки, — это самый прозрачный водоем, который я помню. Эта прозрачность открыла очень примечательный подводный пейзаж. Дно озера усеяно ветвями и стволами деревьев, которые в некоторых местах встречаются в почти лесоподобном изобилии. Поскольку я был один в довольно уединенном районе и нес только сумку с багажом, моими единственными средствами для дальнейшего исследования были плавание и ныряние. Будучи экспертом в этом, а июльский летний день был очень спокойным и жарким, я долго оставался в воде и, плавая очень осторожно, чтобы избежать ряби, смог осмотреть значительную площадь интересной сцены внизу.
Факт, который поразил меня больше всего и поначалу показался удивительным, — это вертикальное положение многих больших стволов, которые имеют разную длину — некоторые полностью лишены ветвей, другие лишь с несколькими оставшимися крупными ветвями. Корни всех их более или менее погребены, и они производят впечатление того, что выросли там, где стоят. Другие стволы были наклонены под разными углами и частично погребены, некоторые стволы и многие ветви лежали.
Нырнув, я обнаружил, что дно состоит из суглинистого порошка серого цвета, испещренного черными частицами растительного вещества — тонкими чешуйчатыми фрагментами коры и листьев. Я поднял несколько веточек и небольших ветвей и с немалым трудом, после серии погружений, преуспел в поднятии ветви толщиной с мою руку и длиной около восьми футов, более трех четвертей которой было погребено, и только конец находился над землей в воде. Моей целью было изучить состояние погребенной и погруженной древесины, и я выбрал это как самый старый кусок, до которого мог дотянуться.
Я обнаружил, что древесина очень темная, кора полностью исчезла, а годовые слои любопытно разрыхлены и отделяемы друг от друга, как последовательные кольца коры. Это продолжалось до тех пор, пока я не ободрал палку примерно до половины ее первоначальной толщины, когда она стала слишком компактной, чтобы поддаваться дальнейшему обдиранию.
Эта структура, по-видимому, является результатом легкого разложения остатков первоначального камбия каждого года и может объяснить любопытный факт, что так много образцов окаменелой древесины демонстрируют первоначальную структуру стебля, хотя все растительное вещество было вытеснено минеральными веществами. Если бы этот стебель был погружен в воду, способную осаждать или откладывать минеральное вещество в очень маленьких промежутках, отложение заполнило бы свободные пространства между этими кольцами древесины по мере того, как происходило медленное разложение растительного вещества. В более поздний период, по мере того как более компактная древесина разлагалась, она заменялась бы дальнейшим отложением, и таким образом формировались бы концентрические пласты, представляющие собой имитацию растительной структуры.
Исследованная палка, по-видимому, была веткой дуба и была настолько полностью насыщена водой, что быстро утонула, как только ее отпустили.
Оглядываясь вокруг, происхождение этого подводного леса было достаточно очевидным. Кое-где крутые лесистые склоны над озером были прерваны длинными аллеями или направленными вниз полосами обнаженной земли, где штормовые потоки или какое-то подобное агентство расчистили деревья и смели большинство из них в озеро. Несколько вырванных с корнем деревьев, лежащих по бокам этих голых аллей, ясно рассказывали историю. Большинство из них имели значительное количество земли и камней, прилипших к их корням: это объясняет вертикальное положение деревьев в озере.
Такие деревья, падающие в воду достаточной глубины, чтобы позволить им перевернуться, должны тонуть корнями вниз или плавать в вертикальном положении, в зависимости от количества прилипшей почвы. Разница в глубине способствовала бы более быстрому проникновению воды в нижние части, где давление было бы наибольшим, и таким образом вертикальное или наклонное положение многих плавающих стволов сохранялось бы до тех пор, пока они не поглотили достаточно воды, чтобы утонуть совсем.
Обычно предполагается, что ископаемые деревья, которые найдены в вертикальном положении, выросли на том месте, где они найдены. Факты, которые я изложил, показывают, что этот вывод отнюдь не является необходимым, даже когда корни прикреплены и среди них найдена некоторая почва. Чтобы объяснить другие обстоятельства этих ископаемых деревьев, обычно выдвигается очень насильственная гипотеза, а именно: почва, на которой они росли, опустилась на несколько сотен футов, не потревожив их. Это требует большого напряжения научного воображения, даже в отношении тех немногих случаев, когда деревья стоят перпендикулярно. Поскольку большинство из них значительно наклонены, трудность еще больше. Я сейчас покажу, как деревья, подобные тем, что погружены в Ахензее, могли стать и сейчас становятся встроенными в породы, подобные породам Каменноугольного периода.
Во время последующих экскурсий по фьордам Норвегии мне вспомнился подводный лес Ахензее и статья, которую я прочитал на заседании Британской ассоциации в 1865 году, абстрактом которой является вышеизложенное — не потому, что я снова увидел такое отложение под водой, ибо ни один из фьордов не приближается к исключительной прозрачности озера, а из-за повторения в гораздо большем масштабе направленных вниз полос обнаженной лесной почвы. Здесь, в Норвегии, их масштаб оправдывает меня в описании их как растительных лавин. Их можно увидеть на Согне-фьорде, и особенно на тех конечных ветвях этого великого эстуария, крутые склоны которых хорошо покрыты лесом. Но самое примечательное зрелище, которое я видел, было во время великолепного и теперь легко совершаемого путешествия вверх по Сторфьорду и его продолжению и ветвям: Слингсфьорду, Сунельвсфьорду, Нордальсфьорду и Гейрангерфьорду. Здесь эти лавины деревьев с их сопровождением фрагментов скал встречаются так часто, что места для фермерских домов обычно выбираются с учетом возможного укрытия от их разрушений. Несмотря на это, они не всегда спасаются. В октябре, предшествовавшем моему последнему визиту, лодочный сарай и лодка были смыты; и один из самых недавних среди путей, которые я видел, доходил до двадцати ярдов от некоторых фермерских построек.
Что стало с миллионами деревьев, которые таким образом падают и падали в норвежские фьорды в течение всей нынешней геологической эры? Рассматривая этот вопрос, мы должны помнить, что горные склоны, образующие берега этих фьордов, продолжаются вниз под воды фьордов, которые достигают глубин, в некоторых частях исчисляемых тысячами футов.
Очевидно, что рыхлое каменистое и земляное вещество, которое сопровождает деревья, быстро осядет на дно и будет покоиться у подножия склона, несколько похоже на обычный субаэральный осыпной конус, но не деревья. Импульс их падения должен запустить их в плавание и направить к середине эстуария, где они будут распределены и продолжат плавать, пока от насыщения не станут достаточно плотными, чтобы утонуть. Таким образом, они будут довольно равномерно распределены по дну. В средней части эстуария они образуют почти чисто растительное отложение, смешанное только с очень малой частью минерального вещества, которое удерживается во взвешенном состоянии в кажущейся чистой воде. Это минеральное вещество должно быть распределено среди растительного вещества в виде неразличимых частиц, имеющих химический состав, подобный составу окружающих пород. Вблизи берегов должно образоваться сложное отложение, состоящее из деревьев и фрагментов листьев, веточек и другого растительного вещества, смешанного с большими пропорциями минерального дебриса.
Если мы посмотрим немного дальше на то, что происходит во фьордах Норвегии, мы увидим, как это растительное отложение в конечном итоге будет сменено перекрывающим минеральным отложением, которое в конечном итоге должно составить стратифицированную породу.
Все эти фьорды разветвляются во внутренние долины, вниз по которым изливается шумный поток или река значительного размера. Они более или менее мутные от ледниковой грязи или другого детрита, и большие отложения этого материала уже накопились в таком количестве, что составляют характерные современные геологические формации, носящие специфическое норвежское название «ёрен», как Лердальсёрен, Сундальсёрен и т. д., описывающее небольшие дельтовые равнины в устье реки, где она входит в окончание фьорда, и которые из-за их исключительного плодородия составляют небольшие сельскохозяйственные поселения, носящие эти названия, которые означают речные пески Лердаля, Сундаля и т. д. Эти отложения простираются во фьорд, образуя обширные мелководья, которые неуклонно растут и продвигаются все дальше и дальше во фьорд. Одним из самых примечательных примеров таких отложений является то, что принесено Сторэльвом (или Юстедальс-Эльвом), который течет вниз по Юстедалю, принимая излив из его ледников, и заканчивается у Марифьёрена. Купаясь здесь, я обнаружил обширную подводную равнину, простирающуюся прямо через ту ветвь Листер-фьорда, в которую впадает Сторэльв. Воды фьорда побелели на расстоянии двух или трех миль за устьем реки. Эти отложения должны, если нынешние условия сохранятся достаточно долго, в конечном итоге распространиться на тело и даже на устье фьордов и таким образом покрыть все дно растительного слоя стратифицированной породой, в которой будут погребены и хорошо сохранены изолированные образцы деревьев и других растительных форм, соответствующих тем, что накопились в толстом слое внизу, но которые лежали так долго в чистых водах, что стали размокшими в однородную растительную пульпу или грязь, требующую только давления твердого суперстратума, чтобы превратить их в уголь.
Образцы деревьев в верхней породе, мне вряд ли нужно добавлять, были бы получены из того же дрейфа, что и тот, который произвел нижнюю пульпу; но эти, попадая в воду в период ее мутности и быстрого отложения минерального вещества, были бы запечатаны один за другим по мере того, как окружающие их минеральные частицы оседали. Ископаемые эстуарных животных, конечно, сопровождали бы их, или пресноводных животных, где вместо фьорда местом этих действий является внутреннее озеро. В связи с этим я могу заявить, что во внутренних конечностях больших норвежских фьордов соленость воды настолько мала, что она не ощущается на вкус. Я свободно утолял жажду водой Сёрфьорда, великой внутренней ветви Хардангера, где на его берегах росли бледные образцы фукуса.
В вышеприведенной фактической картине того, что происходит в малом масштабе в Ахензее и в большем в Норвегии, мы имеем, я думаю, естественную историю формирования не только угольных пластов, но и Каменноугольных отложений вокруг и над ними.
Теория, которая приписывала наши угольные пласты таким растительным накоплениям, как плоты Миссисипи, сейчас в целом оставлена. Она не может объяснить состояние сохранности и положение многих растительных остатков, связанных с углем.
Существует еще одно серьезное возражение против этой теории, которое я не видел выраженным. Оно заключается в следующем: реки, приносящие к своим устьям такие растительные дельты, как предполагается, также приносили бы значительные количества землистого вещества во взвешенном состоянии, и это откладывалось бы вместе с деревьями. Вместо 2 или 3 процентов негорючей золы, обычно обнаруживаемой в угле, мы имели бы количество, более близкое к тому, что найдено в битуминозных сланцах, которые могут быть таким образом сформированы, а именно: от 20 до 80 процентов.
Альтернативная гипотеза, которая сейчас более общепринята — что растительность наших угольных бассейнов фактически выросла там, где мы ее находим, — также опровергается составом угольной золы. Если бы уголь состоял просто из растительного вещества погребенных лесов, его состав должен был бы соответствовать составу золы растений; и отходы из наших печей и каминов были бы ценнейшим удобрением. Мы знаем, что это не так. Обычная угольная зола, как показал Бишоф, почти соответствует золе пород, с которыми она связана; и он говорит, что «превращение растительных веществ в уголь было осуществлено воздействием воды»; а также что уголь был сформирован не из карликовых мхов, осок и других растений, которые сейчас способствуют росту наших торфяников, а из стеблей и стволов лесных деревьев Каменноугольного периода, таких как Sigillariæ, Lepidodendra и Coniferæ. Все, что мы знаем об этих растениях, учит нас, что они не могли расти в просто растительной почве, содержащей лишь 2 или 3 процента минерального вещества. Такой должна была быть их почва на протяжении сотен поколений, чтобы дать глубину, достаточную для формирования десяти-ярдового пласта Южного Стаффордшира.
Все эти и другие трудности, которые так долго стояли на пути удовлетворительного объяснения происхождения угля, представляются мне устраненными, если мы предположим, что в течение Каменноугольного периода Британия и другие угледобывающие страны имели конфигурацию, подобную той, которая сейчас существует в Норвегии, а именно: внутренние долины, заканчивающиеся морскими эстуариями, вместе с бассейнами внутренних озер. Если к этому мы добавим теплый и влажный климат, обычно приписываемый Каменноугольному периоду, согласно свидетельству его растительных ископаемых, все условия, необходимые для производства характерных отложений Каменноугольных пластов, будут выполнены.
У нас есть сначала подстилающая глина, обусловленная началом этого состояния вещей, в течение которого горные склоны медленно приобретали первые зачатки последующей лесной жизни и выхаживали их в их скудной юности. Это отложение было бы минеральной грязью с несколькими ископаемыми и тем фрагментарным или тонким отложением растительного вещества, которое затемняет каменноугольные сланцы и полосит песчаники. Такой слой темной консолидированной грязи или тонкой глины найден под каждым пластом угля и составляет «пол» угольной шахты. Характерные полосатые породы — «линстей» или «линси» валлийских шахтеров — как раз такие, какие я нашел в процессе формирования в Ахензее вблизи берега, как описано выше.
Распространенность эстуарных и озерных ископаемых в Каменноугольных отложениях также согласуется с этим: состав угольной золы — совершенно. Его крайняя мягкость и тонкость структуры; его химическое сходство с породами вокруг, и выше, и ниже; и продолговатая форма бассейна, общая для наших угольных пластов; кажущееся противоречие такого полного разрушения растительной структуры, общего для истинных угольных пластов, в то время как непосредственно над и под ними находятся деликатные структуры, хорошо сохранившиеся, объясняется более быстрым отложением последних и медленным размоканием первых, как описано выше.
Я, однако, не предлагаю это как объяснение формирования каждого вида угля. Напротив, я убежден, что каннель-уголь и черные сланцы, обычно связанные с ним, имеют иное происхождение, чем обычные разновидности битуминозного угля. Тот факт, что продукты дистилляции каннеля и этих сланцев образуют другие серии углеводородов, чем продукты обычного угля, и что они почти идентичны тем, которые получены при дистилляции торфа, наводит на мысль о происхождении в торфяниках или чем-то аналогичном им.
К вышесказанному я могу добавить заключительные предложения из главы об угле в «Основах геологии» Лайеля. Говоря об ископаемых остатках в каменноугольных пластах, он отмечает: «Редкость дышащих воздухом животных — весьма примечательный факт, если учесть, что наши возможности изучения пластов в непосредственной близости к древней суше в данном случае превосходят все, чем мы располагаем в отношении любых других формаций, будь то первичные, вторичные или третичные. Мы перерыли сотни почв, изобилующих ископаемыми корнями деревьев, выкопали сотни вертикально стоящих стволов и пней, которые находились в том же положении, в каком они росли, раздробили мириады кубических футов топлива, все еще сохраняющего свою растительную структуру, и, несмотря на все это, мы остаемся в таком же неведении относительно беспозвоночных, дышащих воздухом, той эпохи, как если бы уголь был отложен посреди океана. Ранняя датировка каменноугольных пластов не может объяснить эту загадку, поскольку мы знаем, что в то время как суша поддерживала пышную растительность, современные ей моря кишели жизнью — членистоногими, моллюсками, лучистыми и рыбами. Следовательно, мы должны собрать больше фактов, если надеемся решить проблему, которая при нынешнем состоянии науки не может не вызывать у нас удивления; и мы должны помнить, насколько сильно условия этой проблемы изменились за последние двадцать лет. Мы должны довольствоваться тем, что приписываем скудность наших данных и наше нынешнее замешательство отчасти недостатку нашего усердия как собирателей, а отчасти — недостатку нашего мастерства как интерпретаторов. Мы также должны признать, что наши знания о законах, управляющих фоссилизацией наземных животных, как низших, так и высших, весьма ограничены».
Предложенное мною выше объяснение происхождения угля позволяет разрешить все эти трудности. Оно показывает, каким образом могли образоваться огромные скопления растительного вещества «в непосредственной близости к древней суше» и в то же время — что касается остатков наземных животных — «как если бы уголь был отложен посреди океана». Оно объясняет почти полное отсутствие наземных раковин и остатков других животных, которые должны были обитать в лесах, производящих уголь, и которые были бы погребены там вместе с углем, если бы он образовался на суше, как принято считать. Оно также объясняет случаи редких и любопытных исключений, учитывая, что время от времени то тут, то там наземное животное могло утонуть в таких фьордах при обстоятельствах, благоприятствующих его фоссилизации.