Уильям Смит: Отец английской геологии

Введение

Английский геолог (1769 – 1839)

Уильям "Страта" Смит (23 марта 1769 – 28 августа 1839) был английским геологом, которому приписывают создание первой подробной геологической карты страны в национальном масштабе. В момент первой публикации его карты он был обойден вниманием научного сообщества; его невысокое происхождение и отсутствие влиятельных связей затрудняли ему общение в кругах ученых. Потеряв состояние, Смит провел время в тюрьме за долги. Признание его заслуг пришло лишь в конце жизни, и он стал известен как "Отец английской геологии".

Ранние годы

Смит родился в деревне Черчилль, Оксфордшир, сыном Джона Смита (1735–1777), деревенского кузнеца, и его жены Энн (урождённой Смит; 1745–1807). Его отец умер, когда Смиту было восемь лет, и он с братьями и сестрами воспитывался его дядей, фермером по имени Уильям Смит. В основном получив самообразование, Смит был умным и наблюдательным, с ранних лет много читал и проявлял способности к математике и рисованию. В 1787 году он встретил и устроился ассистентом к Эдварду Веббу из Стоу-он-зе-Уолд, Глостершир, который был геодезистом. Он быстро учился и вскоре овладел профессией. В 1791 году Смит отправился в Сомерсет для проведения оценочной съемки поместья Саттон-Корт, опираясь на более ранние работы в этом районе Джона Стречи. Он оставался в этом районе следующие восемь лет, сначала работая на Вебба, а затем на Somersetshire Coal Canal Company, живя на ферме Rugborne в Хай-Литлтоне. В этот период Смит осматривал угольные шахты в этом районе, где впервые наблюдал и записывал различные слои горных пород и угля, обнажавшиеся в результате добычи. Исследования Смита в угольных шахтах, в сочетании с последующими наблюдениями за слоями, обнажавшимися при строительстве каналов, оказались решающими для формирования его теорий стратиграфии.

Работа всей жизни

Смит работал на одной из старейших шахт поместья — Mearns Pit в Хай-Литлтоне, являвшейся частью угольного бассейна Сомерсет и Сомерсетского угольного канала. Наблюдая за слоями горных пород (или стратами) на шахте, он понял, что они расположены в предсказуемом порядке и что различные страты всегда можно обнаружить в одних и тех же относительных положениях. Кроме того, каждую конкретную страту можно было идентифицировать по содержащимся в ней окаменелостям, и та же последовательность групп окаменелостей от более древних к более молодым породам встречалась во многих частях Англии. Более того, он заметил восточное падение пластов горных пород — небольшое у поверхности (около трех градусов), затем более крутое после триасовых пород. Это позволило Смиту сформулировать проверяемую гипотезу, которую он назвал Принципом фаунистической последовательности, и он начал поиски, чтобы определить, сохраняются ли взаимосвязи между стратами и их характеристиками по всей стране. В ходе последующих путешествий, сначала в качестве землемера (назначенного известным инженером Джоном Ренни) для компании, управлявшей каналом, до 1799 года, когда его уволили, а затем он постоянно брал образцы и картографировал расположение различных страт, отображая их вертикальное распространение, а также составлял поперечные разрезы и таблицы своих наблюдений. Это принесло ему прозвище «Страта Смит». Как естественное следствие, Смит собрал обширную и ценную коллекцию окаменелостей из страт, которые он исследовал в обнажениях на каналах, дорожных и железнодорожных выемках, карьерах и уступах по всей стране. Он также разработал методы идентификации залежей фуллеровой земли к югу от Бата, Сомерсет. Он опубликовал свои результаты, сопроводив их многочисленными изображениями из своей коллекции окаменелостей, что позволило другим изучать их распространение и проверять его теории. Его коллекция особенно богата ископаемыми юрского периода, собранными из Cornbrash, Киммериджской глины, Оксфордской глины, Оолитового известняка и других горизонтов в геологическом разрезе. В нее входили различные виды брахиопод, аммонитов и моллюсков, характерные для мелководных морей, в которых они откладывались. Некоторые из названий, которые он ввел (например, Cornbrash), до сих пор используются для обозначения этих образований. Из результатов исследований Смита следовало, что чем глубже — и, следовательно, старше — были страты, тем больше окаменелые виды, содержащиеся в них, отличались от современных организмов. Это оказало значительную поддержку и импульс гипотезе биологической эволюции (которая предшествовала работам Чарльза Дарвина).

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).

Публикация и разочарование

В 1799 году Смит создал первую крупномасштабную геологическую карту окрестностей Бата. Ранее он умел изображать только вертикальное простирание горных пород, но не знал, как показать их горизонтальное залегание. Однако в Сомерсетском сельскохозяйственном обществе он обнаружил карту, на которой были показаны типы почв и растительности вокруг Бата и их географическое распространение. Важно отметить, что различные типы были обозначены разными цветами. Используя этот прием, Смит смог составить геологическую карту на основе своих наблюдений, показывающую выходы горных пород на поверхность. Он выбрал несколько типов пород, каждому из которых присвоил свой цвет. Затем он оценил границы каждого выхода, закрасил их соответствующим цветом и получил схематичную геологическую карту. В 1801 году он нарисовал предварительный эскиз будущей первой геологической карты большей части Великобритании. Смит много путешествовал по Великобритании, работая минералогическим геодезистом, что позволило ему познакомиться с такими видными людьми, как Томас Коук, 1-й граф Лестерский, и герцог Бедфордский. В 1815 году он опубликовал эту геологическую карту, основанную на карте Джона Кэри. Она охватывала всю Англию и Уэльс, а также части Шотландии, в масштабе 5 миль в дюйме. Хотя это и не была первая геологическая карта в мире (карта Соединенных Штатов, созданная Уильямом Маклюром, была опубликована на шесть лет раньше), карта Смита стала первой геологической картой, детально охватывающей столь обширную территорию, и одним из первых стратиграфических анализов, использующих палеонтологические индикаторы. Для обозначения каналов, туннелей, трамвайных путей и дорог, угольных шахт, свинцовых, медных и оловянных рудников, а также соляных и квасцовых заводов использовались общепринятые условные обозначения. Различные геологические типы были обозначены разными цветами, нанесенными вручную. Тем не менее, карта удивительно похожа на современные геологические карты Англии. Она также включала в себя «Схему последовательности слоев и их относительных высот». Этот геологический профиль сам по себе не был новой техникой, но его появление на карте с четким намерением проиллюстрировать взаимосвязь между рельефом, горными породами и их структурой было новаторским. В том же году он опубликовал свою работу «Описание слоев Англии». В другой своей книге «Слои, определяемые ископаемыми организмами» (Лондон, 1816–1819) он установил, что слои содержат характерные ископаемые комплексы, которые можно использовать для сопоставления горных пород в разных регионах (законы Смита). В 1817 году он создал замечательный геологический профиль от Сноудона до Лондона, развивающий «эскиз» на своей карте, иллюстрирующий трехмерную взаимосвязь между геологией и ландшафтом посредством перспективного эскиза ландшафта, показывающего топографию. По сути, это была первая блок-схема, которая теперь обычно используется в учебниках по географии и анимации. В некоторых недавних рассказах о жизни Смита и его карте утверждается, что между Смитом и первым президентом Геологического общества Джорджем Белласом Грину, который также занимался созданием геологической карты Англии и Уэльса, возникло соперничество. Однако оригинальные источники свидетельствуют об обратном и указывают на то, что Смит был использован Джоном Фареем-старшим, другим «практиком» (т.е. минеральным геодезистом), для продвижения собственных претензий Фарея к Геологическому обществу в статье в журнале «The Philosophical Magazine», где он и начал, и разжег историю о том, что к Смиту относились неуважительно и что члены Геологического общества, особенно Грину, испытывали к нему неприязнь. В следующем выпуске Грину ответил, публично заявив о своей нейтральной позиции: «Ваш корреспондент считает меня, как и многих других, движимым враждебными чувствами к мистеру Смиту. Однако мои чувства к этому джентльмену прямо противоположны. Я уважаю его за важные услуги, которые он оказал геологии, и ценю его за пример достоинства, кротости, скромности и искренности, которые он постоянно, хотя и безуспешно, демонстрирует своему самопровозглашенному защитнику». Другой распространенный, но вводящий в заблуждение рассказ в некоторых недавних публикациях о карте Смита утверждает, что карта Грину 1820 года снизила цену и продажи карты Смита, тем самым представляя Грину как основную причину попадания Смита в тюрьму за долги. Однако карта Грину не могла способствовать долгам, из-за которых Смит был заключен в тюрьму, поскольку, хотя на карте и была указана дата 1819 год, она была опубликована только в мае 1820 года, после заключения Смита под стражу. Фактически, карты Смита продавались по цене 5 гиней, что было той же ценой, по которой члены Геологического общества могли приобрести карту Грину 1820 года. Однако карта Грину продавалась публике по 6 гиней, что делало ее более дорогой покупкой, чем карта Смита. Кроме того, хотя ни одна из карт не пользовалась большим спросом, количество проданных карт Смита, по-видимому, превысило количество проданных карт Грину (зарегистрировано всего 196 проданных экземпляров), и только 15 имен совпадают между списком подписчиков Смита и списком покупателей карты Геологического общества. Различные проекты Смита, начавшиеся с ипотеки, взятой для покупки его поместья в Такинг-Милл в Сомерсете в 1798 году, привели к финансовым обязательствам, которые он преодолевал, занимая деньги у сочувствующих кредиторов и заемщиков и финансируя выплаты, беря на себя непрерывный график выполнения заказов в период с 1801 по 1819 год. Однако проект по добыче Батского камня вблизи его поместья для продажи на рынок развития недвижимости в Лондоне не принес значительных инвестиций из-за низкого качества камня, и Смит оказался в дефолте перед соинвестором Чарльзом Коннолли. Смит использовал свое поместье в Бате в качестве залога по кредиту Коннолли, но осталась еще сумма к оплате. Пытаясь избежать долга, Смит продал свою «коллекцию ископаемых» Британскому музею за 700 фунтов стерлингов, но этого оказалось недостаточно, и сумма оказалась на 300 фунтов стерлингов меньше, чем сумма, причитавшаяся Коннолли, в результате чего Смит был отправлен в тюрьму за долги в 1819 году. Несмотря на все эти финансовые трудности, Смит смог опубликовать свою карту и последующие публикации, но в 1817 году заметил: «Мой доход пока не улучшился благодаря сделанному, поскольку прибыль требуется для погашения долга, возникшего в результате публикации». 31 августа 1819 года Смит был освобожден из тюрьмы Кингс-Бенч в Лондоне, тюрьмы для должников. Он вернулся в свой дом по адресу 15 Бакингем-стрит, где жил с 1804 года, и обнаружил у двери судебного пристава и конфискацию своего дома и имущества. Затем Смит много лет работал разъездным геодезистом, пока один из его работодателей, сэр Джон Джонстон, не признал его работу и талант и не предпринял шаги для того, чтобы он получил заслуженное уважение, назначив Смита управляющим землями в своем поместье в Хакнессе возле Скарборо. С 1824 по 1834 год Смит жил и работал в Хакнессе, а затем переехал в Скарборо, где отвечал за проектирование Ротонды, геологического музея, посвященного побережью Йоркшира, создав цилиндрическую планировку и расположение экспозиции ископаемых на наклонных полках.

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.

Позднее признание

Только в феврале 1831 года Лондонское геологическое общество присудило Смиту первую медаль Волластона в знак признания его заслуг. Именно тогда президент Адам Седжвик назвал Смита "отцом английской геологии". В том же году король Вильгельм IV назначил Смиту пенсию в размере 100 фунтов стерлингов в год. В 1835 году Смит отправился в Дублин на собрание Британской ассоциации, где неожиданно получил почетную степень доктора права (LL. D.) от Тринити-колледжа. В 1838 году Смит был назначен одним из комиссаров по отбору строительного камня для нового здания парламента в Вестминстере. Он умер в Нортгемптоне и похоронен в нескольких футах от западной башни церкви Святого Петра в Нортгемптоне, которая в настоящее время не используется для богослужений. Надпись на могиле сильно стерлась, но имя "Уильям Смит" все еще можно различить. Внутри церкви Святого Петра находится впечатляющий бюст и мемориальная надпись. Последующие современные геологические карты были созданы на основе оригинальных работ Смита, сохранились несколько экземпляров, в том числе один, выставленный (вместе с картой Грингу) в Геологическом обществе Лондона, который открыт для посещения публикой бесплатно и без предварительной записи.

Наследие

Первая геологическая карта большей части Великобритании, многократно копировавшаяся при его жизни и ставшая основой для всех последующих. Геологические службы по всему миру признают его вклад в науку. Его племянник Джон Филлипс в юности жил с Уильямом Смитом и был его учеником. Джон Филлипс стал видной фигурой в геологии и палеонтологии XIX века, и ему приписывают первенство в составлении большей части современной таблицы геологических эпох (1841). В его честь назван кратер на Марсе (см. Список кратеров на Марсе: O Z#S).
Геологическое общество Лондона ежегодно проводит лекцию в его честь. В 2005 году в Музее естественной истории был создан «факсимиле» Уильяма Смита – персонаж, патрулирующий экспозиции музея; другими персонажами были Карл Линней, Мэри Аннинг и Доротея Бейт. Его работа заложила важную основу для исследований Чарльза Дарвина. Музей «Ротонда» в Скарборо вновь открылся 9 мая 2008 года как «Ротонда – Музей геологии имени Уильяма Смита» при участии лорда Оксбурга; однако принц Уэльский посетил «Ротонду» еще 14 сентября 2007 года, чтобы ознакомиться с ходом реставрации этого памятника архитектуры. Здание в Университете Кила, где располагаются факультеты географии, геологии и экологии, названо в честь двух Уильямов Смитов, внесших значительный вклад в развитие картографии. Первый Уильям Смит (ок. 1546–1618) заложил основы традиций составления карт графств и городских карт. Второй Уильям Смит, имя которого увековечено в названии здания, – это Уильям Смит, автор первой геологической карты Англии и Уэльса, о котором и идет речь в данной статье.