Уильям Смит: Англия геологиясының әкесі

Кіріспе

Ағылшын геологы (1769–1839)

Уильям "Страта" Смит (23 наурыз 1769 – 28 тамыз 1839) – ағылшын геологы, кез келген елдегі алғашқы егжей-тегжейлі, жалпыұлттық геологиялық картаны жасаған адам ретінде танылады. Картасы алғаш жарияланғанда ғылыми қауымдастық оны назарға алмады; оның қарапайым білімі мен отбасылық байланыстары білімді адамдармен оңай араласуына кедергі келтірді. Қаржылық қиындыққа ұшырап, Смит борышкерлер түрмесінде уақыт өткізді. Өмірінің соңында ғана Смит өз жетістіктері үшін мойынсоқ болды және "Ағылшын геологиясының әкесі" деп аталды.

Ерте өмір

Смит Оксфордширдің Черчилль ауылында, ауылдың теміршісі Джон Смиттың (1735–1777) және оның әйелі Энннің (1745–1807) ұлы болып дүниеге келді. Смит сегіз жасында әкесі қайтыс болды, оны және оның бауырларын ағасы, сондай-ақ Уильям Смит есімді фермер тәрбиеледі. Көптеп өзін-өзі оқыған Смит ақылды және байқампаз болды, ерте жасынан бастап көп оқыды және математика мен сурет салуға қабілетті еді. 1787 жылы ол Глостерширдің Стоу-он-Джорд қаласынан келген Эдвард Веббтің көмекшісі болып жұмысқа орналасты. Ол тез үйреніп, көп ұзамай мамандыққа толыққанды ие болды. 1791 жылы Смит Сомерсетке Сатон Корт иелігінің бағалау жұмысын жүргізу үшін сапар шекті, бұл жұмыс сол аймақта бұрын Джон Стречи жасаған зерттеулерге негізделген еді. Ол келесі сегіз жыл бойы сол аймақта тұрып, алдымен Веббке, кейін Сомерсетшир көмір каналы компаниясына жұмыс істеді, Хай Литтлтондағы Рагборн фермасында тұрды. Осы кезеңде Смит аймақтағы көмір шахталарын тексерді, онда ол алғаш рет тау-кен қазу кезінде ашылған түрлі тау жыныстары мен көмір қабаттарын байқап, жазып алды. Смиттің көмір шахталарын зерттеуі, оның кейінгі бақылауларымен бірге, каналдар қазу арқылы ашылған қабаттарды зерттеуі, оның стратиграфиялық теориясын қалыптастыру үшін шешуші болды.

Өмірлік еңбек

Смит Сомерсет көмір алабының және Сомерсет көмір каналының бір бөлігі болған, Литтлтонның жоғарғы жағындағы Меарнс шұңқыры сияқты, ұлының ескі шахталарының бірінде жұмыс істеді. Шұңқырдағы тау жыныстарының қабаттарын (немесе страталарын) бақылағанда, олардың болжамды үлгіде орналасқанын және әртүрлі страталарды әрқашан бірдей салыстырмалы жағдайда табуға болатындығын түсінді. Бұдан өзге, әрбір нақты стратаны оның құрамындағы қазбалар арқылы анықтауға болады, ал Англияның көптеген аймақтарында ескіден жас тастарға дейінгі қазбалардың бірдей тізбегі табылды. Сонымен қатар, ол тау жыныстарының төсектерінің шығысқа қарай еңкейетінін байқады – бетке жақын (шамамен үш градус) төмен, ал триас кезеңінен кейін биіктегенін байқады. Бұл Смитқа сынауға болатын гипотезаны ұсынды, ол оны "Фауналық тізбектілік принципі" деп атады және елдің барлық аймағында страталар мен олардың ерекшеліктері арасындағы қатынастардың тұрақтылығын анықтауға кірісті. Кейінгі саяхаттарында, 1799 жылға дейін канал компаниясының инженері (танымал инженер Джон Ренни тағайындаған) қызметінде жұмыстан босатылғанға дейін, және соңынан ол әртүрлі страталардың орналасқан жерлерін картаға түсіріп, страталардың тік көлемін көрсетіп, көргендерінің қималарын және кестелерін жасады. Осының нәтижесінде ол "Страта Смит" деген атқа ие болды. Табиғи түрде, Смит өзі зерттеген страталардың қазбаларынан құралған үлкен және құнды коллекцияны жинады. Ол сондай-ақ Баттың оңтүстігіндегі Фуллер топырағының кен орындарын анықтау әдістерін әзірледі. Ол өз жарияланымдарында көптеген суреттерді пайдаланды, бұл басқаларға олардың таралуын зерттеуге және оның теорияларын тексеруге мүмкіндік берді. Оның коллекциясы әсіресе Корнбраш, Киммеридж сазы, Оксфорд сазы, Оолит әктасы және тізбектегі басқа да горизонттардан жинаған юра кезеңінің қазбаларымен ерекшеленеді. Олардың ішінде брахиоподтардың, аммониттердің және олардың шөгінді жатқан терең теңіздерге тән моллюскалардың көптеген түрлері бар. Ол берген кейбір атаулар (мысалы, Корнбраш) бүгінге дейін осы формация үшін қолданылып келеді. Смиттың зерттеулерінен көрініп тұрғанындай, страталар неғұрлым терең – демек, ескі болса, олардың ішіндегі қазбаланған түрлер тірі организмдерден соншалықты ерекшеленеді. Бұл биологиялық эволюция гипотезасына зор қолдау көрсетті және оған серпін берді (Шарль Дарвиннің жұмысынан бұрын).

Smith worked at one of the estate's older mines, the Mearns Pit at High Littleton, part of the Somerset coalfield and the Somerset Coal Canal. As he observed the rock layers (or strata) at the pit, he realised that they were arranged in a predictable pattern and that the various strata could always be found in the same relative positions. Additionally, each particular stratum could be identified by the fossils it contained, and the same succession of fossil groups from older to younger rocks could be found in many parts of England. Furthermore, he noticed an easterly dip of the beds of rock—low near the surface (about three degrees), then higher after the Triassic rocks. This gave Smith a testable hypothesis, which he termed The Principle of Faunal Succession, and he began his search to determine if the relationships between the strata and their characteristics were consistent throughout the country. During subsequent travels, first as a surveyor (appointed by noted engineer John Rennie) for the canal company until 1799 when he was dismissed, and later, he was continually taking samples and mapping the locations of the various strata, and displaying the vertical extent of the strata, and drawing cross sections and tables of what he saw. This would earn him the name "Strata Smith". As a natural consequence, Smith amassed a large and valuable collection of fossils of the strata he had examined himself from exposures in canals, road and railway cuttings, quarries and escarpments across the country. He also developed methods for the identification of deposits of Fuller's earth to the south of Bath, Somerset. He published his findings with many pictures from his fossil collection, enabling others to investigate their distribution and test his theories. His collection is especially good on Jurassic fossils he collected from the Cornbrash, Kimmeridge Clay, Oxford Clay, Oolitic limestone and other horizons in the sequence. They included many types of brachiopods, ammonites and molluscs characteristic of the shallow seas in which they were deposited. Some of the names he coined (like Cornbrash) are still used today for this formation. It could be seen from Smith's findings that the deeper – and therefore older – the strata were, the more the fossilised species within them differed from living organisms. This gave great support and impetus to the hypothesis of biological evolution (which pre dated the work of Charles Darwin).

Жариялану және көңілді қалдыру

1799 жылы Смит Бат маңындағы аймақтың алғашқы кең ауқымды геологиялық картасын жасады. Бұрын ол тау жыныстарының вертикалдық кеңдігін ғана суреттеуді білген, бірақ оларды көлденең бағытта көрсетуге келмейтін. Алайда, Сомерсет округінің Ауыл шаруашылығы қоғамында ол Бат маңындағы топырақтар мен өсімдіктердің түрлерін және олардың географиялық таралуын көрсететін карта тапты. Маңыздысы, түрлі түрлер әртүрлі түстермен боялған. Осы тәсілді пайдаланып, Смит өзінің байқауларынан тау жыныстарының шығып жатқан жерлерін көрсететін геологиялық картаны құрастыра алды. Ол әрқайсысының өзіндік түсі бар бірнеше тас түрін таңдады. Содан кейін әрбір тау жынысының шығып жатқан жерлерінің шекараларын анықтап, оларды түстермен толтырып, геологиялық картаның қарапайым нұсқасын жасады. 1801 жылы ол бүкіл Ұлыбританияның геологиялық картасының алғашқы эскизін салды. Смит Ұлыбритания бойынша кеңінен саяхаттап, минералдық сарапшы ретінде жұмыс істеді, осы арқылы Томас Кок, Лестердің 1-ші графы және Бедфорд герцогы сияқты көрнекті тұлғалармен танысты. 1815 жылы ол Джон Кэри картасына негізделген геологиялық картасын жариялады. Ол Англияның және Уэльстің барлық аумағын, сондай-ақ Шотландияның бір бөлігін 5 мильге 1 дюйм масштабта қамтыды. Бұл әлемдегі алғашқы геологиялық карта болмаса да (Уильям Маклюрдің Америка Құрама Штаттарының картасы алты жыл бұрын жарияланған), Смит картасы осындай үлкен аумақты егжей-тегжейлі қамтиған алғашқы геологиялық карта және палеонтологиялық көрсеткіштерді пайдаланған алғашқы стратиграфиялық талдаулардың бірі еді. Арналар, туннельдер, трамвайлар мен жолдар, шахталар, қорғасын, мыс және қалайы кен орындары, сондай-ақ тұз және алюминий зауыттарын белгілеу үшін дәстүрлі символдар қолданылды. Геологиялық түрлер қолмен боялған әртүрлі түстермен көрсетілді. Дегенмен, карта Англияның қазіргі геологиялық карталарына өте ұқсас. Онда «Қабаттардың тізбегі және олардың салыстырмалы биіктігі» эскизі де болды. Бұл геологиялық қима өз алдына жаңа техника емес еді, бірақ оның картада пайда болуы, рельеф пен тау жыныстарының және олардың құрылымы арасындағы байланысты көрсету ниетімен жаңалық болды. Ол сол жылы «Англия қабаттарының суреті» атты еңбегін жариялады. Өзінің тағы бір кітабында «Ұйымдасқан қазбалармен анықталған қабаттар» (Лондон, 1816–1819) деп аталатын еңбегінде ол қабаттардың аймақтардағы тау жыныстарын сәйкестендіруге болатын ерекше қазбалар жиынтығын қамтитынын мойындады (Смит заңдары). 1817 жылы ол Сноудоннан Лондонға дейінгі геологиялық қиманы жасады, бұл оның картасындағы «эскиздің» дамуы болып табылды, геология мен ландшафт арасындағы үш өлшемді байланысты топографияны көрсететін ландшафттың перспективалық эскизі арқылы көрсетті. Бұл географиялық оқулықтар мен анимацияларда жиі қолданылатын алғашқы блок-диаграмма болды. Смит өмірі мен картасы туралы кейбір жаңа есептерде Смит пен Геологиялық қоғамның бірінші президенті Джордж Беллас Гринго арасында бәсеке пайда болғаны айтылады. Алайда, бастапқы дереккөздер бұл оқиғаның рас еместігін көрсетеді және Смитті басқа «практикалық адам» (яғни минералдық сарапшы) Джон Фарей аға Геологиялық қоғамға қарсы наразылықтарын қозғау үшін «Философиялық журналдағы» мақаласында пайдаланды. Осы арқылы Смит құрметсіздікке ұшырады және Геологиялық қоғамның адамдары, әсіресе Гринго оған жаман сезім білдірді деген әңгіме тарады. Келесі нөмірде Гринго жауап беріп, өзінің көзқарасы антагонистік емес екенін мәлімдеді: «Сіздің тілшіңіз мені, көптеген басқа адамдар сияқты, мырза Смитке қарсы жаулық сезіммен қозғалған деп санайды. Бірақ менің сол мырзаға деген сезімім керісінше. Мен оны геологияға қосқан маңызды үлесі үшін құрметтеймін және оны өзі тағайындаған жақтасына үздіксіз, бірақ нәтижесіз көрсететін қадір-қасиет, кішіпейілділік, қарапайымдық және шыншылдық үлгісі үшін бағалаймын». Смит картасы туралы кейбір жаңа есептерде Грингоның 1820 жылғы картасы Смит картасының бағасын және сатылуын төмендетіп, Смитті борышкерлер түрмесіне түсіруге Грингоның себепкер болғаны айтылады. Алайда, Гринго картасы Смит түрмеге жабылған борыштарға ықпал ете алмады, өйткені Гринго картасы картада 1819 жылмен даталанғанымен, Смит қамалғаннан кейін 1820 жылдың мамырына дейін жарияланбады. Шын мәнінде, Смит карталары 5 гинейге сатылды, бұл Геологиялық қоғам мүшелеріне Грингоның 1820 жылғы картасын сатып алуға берілген артықшылықпен бірдей баға болды. Алайда, Гринго картасы жалпы жұртшылыққа 6 гинейге сатылды, осылайша Смит картасынан қымбат болды. Сонымен қатар, екі карта да жақсы сатылмады, бірақ Смит картасының сатылған саны Гринго картасынан көп болды (барлығы 196 дана сатылған), және Смит жазылған тізім мен Геологиялық қоғам картасын сатып алғандардың тізімінде барлығы 15 атау ортақ болды. Смит 1798 жылы Сомерсеттегі Таккинг Милл мүлігін сатып алу үшін алған ипотекадан бастап, қаржылық міндеттемелерге ұшырады, ол 1801 мен 1819 жылдар арасындағы жұмыс тапсырыстарын қабылдау арқылы қаржылық қиындықтарды жеңе алды. Алайда, оның мүлігінің жанындағы Бат тасын карьерге ашу жобасы, Лондондағы жылжымайтын мүлік нарығына сату үшін, нашар сапалы тас болғандықтан күтілген пайданы әкелмеді және Смит серіктес инвесторы Чарльз Конноллиге қарызға түсті. Смит Конноллидің қарызына кепіл ретінде Бат мүлігін пайдаланған, бірақ төлеуге жеткіліксіз қаражат болды. Қарызын төлеу үшін Смит өзінің «қазбалар жинағын» 700 фунт стерлингке Британ мұражайына сатты, бірақ бұл жеткіліксіз болды және Конноллиге тиіс сомадан 300 фунт стерлинг кем болды, нәтижесінде Смит 1819 жылы борышкерлер түрмесіне жіберілді. Осы қаржылық дағдарысқа қарамастан, Смит өзінің картасын және одан кейінгі жарияланымдарын шығара алды, бірақ 1817 жылы: «Менің табысым әзірге жасалған жұмыстардан жақсарған жоқ, себебі кіріс жарияланымға жұмсалынған қарызды өтеуге жұмсалуда» деді. 1819 жылдың 31 тамызында Смит Лондонның Кингс Бенч түрмесінен шықты. 1804 жылдан бері оның үйі болған 15 Баккингем Стрит көшесіне келгенде, есігінде сот приставы тұрғанын және оның үйі мен мүлкі тәркіленгенін көрді. Смит көп жылдар бойы көшпелі сарапшы ретінде жұмыс істеді, содан кейін оның жұмысын және талантын таныған жұмыс берушілерінің бірі, сэр Джон Джонстоун оған лайықты құрмет беру үшін шаралар қабылдады, оны Скарборо маңындағы Хакнесс мүлігіне жер басқарушы болып тағайындады. 1824 жылдан 1834 жылға дейін Смит Хакнесте тұрып жұмыс істеді, содан кейін Скарбороға көшті, онда Йоркшир жағажайына арналған геологиялық мұражай, Ротунданы жобалауға жауапты болды, цилиндрлік макетін жасады және қазбаларды еңкейген сөрелерге орналастырды.

In 1799 Smith produced the first large scale geological map of the area around Bath. Previously, he only knew how to draw the vertical extent of the rocks, but not how to display them horizontally. However, in the Somerset County Agricultural Society, he found a map showing the types of soils and vegetation around Bath and their geographical extent. Importantly, the differing types were coloured. Using this technique, Smith could draw a geological map from his observations showing the outcrops of the rocks. He took a few rock types, each with its own colour. Then he estimated the boundaries of each of the outcrops of rock, filled them in with colour and ended up with a crude geological map. In 1801, he drew a rough sketch of what would become the first geological map of most of Great Britain. Smith travelled extensively across Great Britain working as a mineral surveyor allowing him to meet prominent people such as Thomas Coke, 1st Earl of Leicester, and the Duke of Bedford. In 1815 he published this geological map, based on a John Cary map. It covered the whole of England and Wales, and parts of Scotland, at a scale of 5 miles to the inch. While this was not the world's first geological map (a map of the United States by William Maclure was published six years earlier), Smith's was the first geological map covering such a large area in detail, and is one of the first stratigraphical analyses to utilize paleontological indices. Conventional symbols were used to mark canals, tunnels, tramways and roads, collieries, lead, copper and tin mines, together with salt and alum works. The various geological types were indicated by different colours, applied by hand. Nevertheless, the map is remarkably similar to modern geological maps of England. It also included a 'Sketch of the succession of STRATA and their relative Altitudes'. This geological cross section was not a new technique in itself, but its appearance on a map, with the clear intention of illustrating the relationship between relief and rocks and their structure, was novel. He published his Delineation of the Strata of England in the same year. In another of his books Strata Identified by Organized Fossils (London 1816–1819), he recognised that strata contained distinct fossil assemblages which could be used to match rocks across regions (Smith's laws). In 1817 he drew a remarkable geological section from Snowdon to London, a development of the ‘sketch’ on his map, illustrating the three dimensional relationship between geology and landscape via a perspective sketch of the landscape showing the topography. Effectively this was the first block diagram, now routinely used in geography textbooks and animations. A common narrative in some recent accounts of Smith’s life and his map asserts that rivalry built up between Smith and the first President of the Geological Society, George Bellas Greenough, who was also engaged in producing a geological map of England and Wales. However original sources point to this narrative not being the case and indicate Smith was used by John Farey Sr., another 'practical man' (i. e. mineral surveyor), to prosecute Farey's own grievances against the Geological Society in an article in The Philosophical Magazine by which he both started and fuelled the story that Smith was disrespected and there was ill feeling towards him by the Geological Society men and Greenough in particular. In the following issue Greenough replied, publicly declaring his view as being non antagonistic by stating:Your correspondent considers me, in common with many other persons, actuated by feelings of hostility towards Mr. Smith. Now my feelings towards that gentleman are directly the reverse. I respect him for the important services he has rendered to geology, and I esteem him for the example of dignity, meekness, modesty, and candour, which he continually, though ineffectually, exhibits to his self appointed champion. Another common but misleading narrative in some recent accounts of Smith’s map has Greenough's 1820 map undercutting the price and sales of Smith's map, thereby citing Greenough as a primary cause of landing Smith in debtor's prison. However, Greenough's map could not have contributed to the debts for which Smith was consigned to prison as the Greenough map, although dated 1819 on the map, was not published until May 1820, after Smith's incarceration. In fact Smith's maps retailed at 5 guineas, which was the same price as that privileged to Geological Society members for purchase of the Greenough 1820 map. However the Greenough map retailed to public at 6 guineas, thereby being a more expensive purchase than Smith’s map. Also, although neither map sold well, the number of sales of Smith's map appears to have topped those of Greenough's map (only 196 copies recorded as sold) and there are only 15 names in common between Smith's subscribers' list and the list of those who bought the Geological Society's map. Smith's various projects, starting with a mortgage taken to purchase his estate at Tucking Mill in Somerset in 1798, accrued financial commitments that ran into a series of difficulties which he managed to withstand by borrowing money from sympathetic creditors and mortgagors and funding repayments by taking on a relentless schedule of work commissions between 1801 and 1819. However a project to quarry Bath Stone near his property, for sale to the London property development market, failed to return the significant investment it had required due to poor quality stone and Smith found himself in default to co investor Charles Conolly. Smith had used his Bath estate as security against Conolly's loan but there was excess to pay. In attempting to stave off his debt Smith sold his 'fossil collection' to the British Museum for £700, but this proved insufficient and funds fell short of the sum owed to Conolly by £300 and as a consequence Smith was sent to debtors' prison in 1819. Through all this financial turmoil, Smith managed to publish his map and subsequent associated publications but in 1817 he remarked "My income is as yet not anywise improved by what has been done, the profits being required to liquidate the debt incurred by publication." On 31 August 1819 Smith was released from King's Bench Prison in London, a debtor's prison. He returned to 15 Buckingham Street, his home since 1804, to find a bailiff at the door and his home and property seized. Smith then worked as an itinerant surveyor for many years until one of his employers, Sir John Johnstone, recognised his work and talent and took steps to gain for him the respect he deserved, appointing Smith as Land Steward to his estate in Hackness near Scarborough. Between 1824 and 1834 Smith lived and was based in Hackness, then moving to Scarborough where he was responsible for the design of the Rotunda, a geological museum devoted to the Yorkshire coast, creating the cylindrical layout and arrangement of fossil display on sloping shelves.

Кейінгі танылу

1831 жылдың ақпан айында ғана Лондон геологиялық қоғамы Смитке алғашқы Wollaston медалін табыс етті. Осы оқиғада қоғам президенті Адам Седжвик Смитті "Англия геологиясының әкесі" деп атады. Сол жылы Смит патша Уильям IV-тен жылына 100 фунт мөлшерінде зейнетақы алды. 1835 жылы Смит Британ қауымдастығының мәжілісіне Дублинге сапар шекті, онда күтпеген жерден Тринити колледжінен құрметті заң докторы (LL. D.) дәрежесін алды. 1838 жылы Смит Вестминстер сарайының құрылысына арналған құрылыс тасын іріктеу комиссиясының мүшесі болып тағайындалды. Ол Нортгемптон қаласында қайтыс болды және қазіргі уақытта пайдаланылмайтын Санкт-Петер шіркеуінің батыс мұнарасынан бірнеше метр қашықтықта жерленді. Мазар тасындағы жазу қатты тозып кеткен, бірақ "Уильям Смит" деген есімді әлі де көруге болады. Санкт-Петер шіркеуінің ішінде әсерлі бюст және жазу орналасқан. Кейінгі заманауи геологиялық карталар Смиттің бастапқы жұмысына негізделген, оның бірнеше көшірмелері сақталған, соның ішінде Лондон геологиялық қоғамында (Грину картасымен бірге) қойылған, оны жұртшылық тегін және жазбасыз көре алады.

Мұра

Ұлыбританияның көп бөлігінің алғашқы геологиялық картасы, оның заманында көптеп көшірілді және барлық келесі карталардың негізі болды. Әлемдегі геологиялық зерттеулер оның еңбегіне қарызды. Оның жүрек туысы Джон Филлипс жастық шағында Уильям Смитпен бірге өмір сүрді және оның шәкірті болды. Джон Филлипс 19 ғасыр геологиясы мен палеонтологиясының маңызды тұлғасына айналды – ол бүгінге дейін қолданылып келе жатқан геологиялық дәуірлер кестесінің көп бөлігін алғаш рет анықтаған (1841). Марстағы бір кратер оның құрметіне аталған. (Марстағы кратерлер тізімін қараңыз: O Z #S) Лондон геологиялық қоғамы оның құрметіне жыл сайын лекция өткізеді. 2005 жылы Табиғи тарих мұражайында Уильям Смиттің «факсимилесі» жасалды, ол көрмелерді күзетуге арналған көрнекті галерея кейіпкері болды; басқа кейіпкерлер – Карл Линней, Мэри Аннинг және Доротея Бейт. Оның еңбегі Чарльз Дарвиннің жұмысы үшін маңызды негіз болды. Скарбородағы Ротонда мұражайы 2008 жылдың 9 мамырында лорд Оксбургпен «Ротонда – Уильям Смит геология мұражайы» деп қайта ашылды; алайда, Уэльс принці осы ескерткіш ғимараттың жөндеу жұмыстарын көру үшін 2007 жылдың 14 қыркүйегінде Ротондаға барды. Кил университетіндегі география, геология және қоршаған орта бөлімі орналасқан ғимарат екі Уильям Смиттердің есімімен аталады, олардың екеуі де карта жасауды дамытуға үлкен үлес қосты. Бірінші Уильям Смит (1546?–1618) округтік карталар мен қалалық картографияның негізін қалады. Ал ғимараттың атында еске алынған екінші Уильям Смит – Англия мен Уэльстің алғашқы геологиялық картасының авторы және осы мақаланың тақырыбы.