Дарвин был знаком с учениями нептунистов и плутонистов еще со студенческой скамьи, и они казались ему одинаково ложными и бессильными в объяснении подлинной истории Земли. Книга Ляйелля сразу покорила его. Ляйелль не прибегал ни к каким фантастическим катастрофам, он не объяснял происхождения самых разнородных явлений при помощи одного единственного фактора, катастрофически, мгновенно действовавшего на всем пространстве земного шара. Наоборот, он с большой убедительностью доказывал, что лик Земли изменялся с крайней медленностью на протяжении грандиозных периодов времени и что изменение его происходило под действием тех же факторов, которые и сейчас, на наших глазах, исподволь, незаметно преобразуют кору земного шара. Эти факторы — вода в самых различных видах и состояниях, ветры, смена температур, землетрясения и вулканические извержения в тех размерах, которые хорошо известны людям по их опыту.
Идеи Ляйелля произвели на Дарвина глубокое впечатление, а приобретенный им под руководством Седжвика опыт в производстве геологических наблюдений и составлении геологических карт позволил ему плодотворно применить учение Ляйелля к первому же интересному в геологическом отношении объекту, который встретился ему на пути «Бигля». Это был остров Сант-Яго, в геологическом строении и истории которого Дарвин сумел быстро и правильно разобраться. Собранный в дальнейшем, Дарвином материал по геологии многочисленных островов Атлантического, Тихого и Индийского океанов, восточных и западных берегов Южной Америки, Чилийских и Перуанских Андов является важнейшим вкладом в познание геологии этих стран, не утерявшим и до сих пор своего научного значения. Описания землетрясения в Консепсьоне, строения вулканической бомбы с острова Вознесения, ледников Огненной Земли и архипелага Чонос и многое другое точно так же прочно вошли в геологическую литературу. Но все это отступает на задний план перед некоторыми важнейшими обобщениями Дарвина, сделанными им уже во время путешествия и разработанными в последующие годы в его трех больших геологических монографиях.
Первое из этих обобщений относится к вопросу о природе океанических островов. Дарвин показал, что как континентальные, так и островные вулканы связаны с крупными разломами земной коры, с трещинами, образовавшимися в процессе поднятия горных цепей и материков. Он полагал при этом, что главные линии таких разломов проходят вдоль берегов больших материков. Последнее оказалось не вполне верным, но в целом идея Дарвина была подтверждена всем последующим ходом исследования этого вопроса.
Второе важное обобщение Дарвина относится к проблеме вековых движений земной коры. Дарвин показал, что на протяжении геологических периодов громадной длительности материк Южной Америки испытал неоднократные поднятия и опускания, которые чередовались с периодами относительного покоя. Незабываемы страницы «Путешествия натуралиста», на которых Дарвин широкими мазками рисует историю происхождения Патагонской равнины и постепенного выветривания (денудации) Кордильер.
Исследования Дарвина о вулканических островах и о берегах Южной Америки, опубликованные им в 1844 и 1846 годах в двух книгах, дали убедительное подтверждение справедливости учения Ляйелля о геологических закономерностях развития Земли и составили одну из замечательнейших страниц в. истории борьбы с катастрофистами за установление научно правильных представлений о развитии земного шара. Можно считать, что катастрофизм, нептунизм и плутонизм окончательно сошли со сцены в 40-х годах прошлого века — с появлением геологических трудов Дарвина.
Наконец, третьим и наиболее оригинальным геологическим обобщением Дарвина является его теория происхождения атоллов, или кольцевых коралловых островов. Эта теория составила содержание первой по времени большой геологической работы Дарвина, вышедшей в свет в 1842 году. Многие геологи, в том числе и Ляйелль, пытались разрешить загадку происхождения атоллов, которые в виде тонких низменных полосок суши, построенных целиком из кораллов и поросших кокосовыми пальмами, разбросаны на обширных пространствах Тихого и Индийского океанов в тропической полосе по обе стороны от экватора. Живые коралловые полипы могут существовать только на небольших глубинах, до 30–50 метров, и следовательно, глубже этого уровня живые кораллы не могут начинать свою строительную деятельность.
На каком же фундаменте возводят кораллы свои известковые постройки, поднимающиеся с величайших глубин океана? В то время, когда Дарвин путешествовал на «Бигле», наиболее вероятным считалось предположение, согласно которому кольцевые атоллы построены кораллами на кратерах подводных вулканов. Но не говоря уже о размерах многих атоллов, имеющих в поперечнике от 6 до 50 и более миль (а где в мире имеются вулканы с кратерами такого диаметра?), трудно и даже невозможно представить себе, чтобы на обширных пространствах океанов были расположены горные цепи с множеством вулканов, которые бы все, как один, подымались со дна до высоты 30–50 метров ниже уровня моря!
Дарвин должен был отвергнуть эту, да и все другие теории, как неправдоподобные. Созданная им теория происхождения атоллов, сохранившая полностью свое значение до наших дней, была подсказана ему явлениями поднятия и опускания материков и морского дна, в существовании которых он наглядно убедился, изучая в течение нескольких лет восточные и западные берега Южной Америки с их береговыми террасами, которые тянутся в виде гигантских ступеней на многие тысячи километров вдоль берегов. Эти террасы, состоящие из песка и гальки и усеянные многочисленными остатками (раковинами) вымерших моллюсков, представляют собой древние берега, оказавшиеся высоко над уровнем моря в результате поднятия материка и морского дна.
Понимая, что решение загадки атолловых островов невозможно, если рассматривать их изолированно от других типов коралловых рифов, Дарвин подразделил все рифы на три группы: береговые; окаймляющие и атолловые. Первые образуются непосредственно у берегов материка или острова; вторые окаймляют берега материка или острова таким образом, что между ними и берегом располагается более или менее узкая и неглубокая полоса воды — канал; наконец, третьи окружают сравнительно неглубокую лагуну — озеро.
Дарвин, как он сам рассказывает в «Автобиографии», построил свою замечательную теорию происхождения атоллов, когда он находился на западном берегу Южной Америки и не видел еще ни одного кораллового острова, ни одного рифа. Исходил он из следующих соображений. Если береговой риф возводится кораллами на побережье материка или острова, испытывающих движение опускания, то слой кораллов, опустившийся на глубину более 50 метров, вымрет и останутся только их известковые постройки. Наиболее интенсивный рост кораллов происходит ближе всего к поверхности моря и особенно в зоне, постоянно освежаемой морским прибоем. По мере опускания материка и дна верхние кораллы будут, размножаясь, продолжать постройку рифа по направлению к поверхности моря, а так как кораллы, расположенные со стороны берега, растут значительно медленнее, чем кораллы, обращенные в сторону моря, то между полосой коралловых рифов и берегом начнет образовываться постепенно расширяющийся канал и таким образом по мере понижения, опускания берега и дна береговой риф превратится в окаймляющий. Если же цепь коралловых рифов образуется вокруг продолжающего опускаться острова, то настанет момент, когда остров, наконец, полностью исчезнет под водой. Тогда окаймляющий риф превратится в кольцевой, в атолл, а канал — в лагуну.
«Я нее время, — пишет Дарвин в своей «Автобиографии», — имел возможность наблюдать то действие, которое оказывало на берега Южной Америки перемежающееся поднятие суши совместно с процессами денудации и отложения осадков. Это с необходимостью привело меня к длительным размышлениям о действии, производимом опусканием суши, и было уже нетрудно заменить непрерывное отложение осадков ростом кораллов, направленным вверх. Сделать это — и значило построить теорию образования барьерных рифов и атоллов… Мне оставалось поэтому лишь проверить и развить свои взгляды путем тщательного исследования живых рифообразующих кораллов». Это было осуществлено Дарвином главным образом на коралловых островах Килинг в Индийском океане. После возвращения в Англию изучение литературы вопроса потребовало еще нескольких лет. Поэтому изумительная по своей стройности и убедительности теория, созданная юным натуралистом в 1834 году, когда он находился на берегах Чили, увидела свет лишь в 1842 году.
