地質(zhì)學(xué)中的“水火之爭(zhēng)”
17世紀(jì)時(shí),,宗教勢(shì)力還很大,人們的意識(shí)自覺(jué)或不自覺(jué)地受到《圣經(jīng)》的影響,。
其中有兩條信念對(duì)研究地質(zhì)的學(xué)者們影響很大,,一條是上帝在6000年前創(chuàng)造了世界;另一條是上帝在公元前2370年發(fā)動(dòng)了諾亞大洪水,。
巖層中美麗的化石總在吸引人們的眼球,。
17世紀(jì)時(shí),英國(guó)有個(gè)醫(yī)學(xué)教授叫J.伍德沃德(1665~1728年),,非常喜歡收集化石,。他收藏了大量化石標(biāo)本,保存在劍橋大學(xué),。
他認(rèn)為,,這些化石是以前生物的遺跡。
他在1695年出版的《地球自然歷史初探》一書(shū)中解釋說(shuō):諾亞大洪水淹死了大部分生物,,死亡的生物被沖到泥沙中埋藏后,,就形成了化石,。
這是最早的“水成論”。
海洋生物化石:菊石(圖片來(lái)源:公共網(wǎng)絡(luò)) 18世紀(jì),,人們普遍接受伍德沃德的“水成論”觀點(diǎn),。 例如,法國(guó)的蓋特爾,,他于1746年填制了一幅地質(zhì)圖提交給法國(guó)科學(xué)院,,其中標(biāo)注了三個(gè)巖帶:砂巖帶、泥灰?guī)r帶和金屬礦帶,。在金屬礦帶中包括花崗巖,、大理巖、片巖等,。 蓋塔爾認(rèn)為:這些都是同時(shí)沉積下來(lái)的沉積物,。 就連奧弗涅地區(qū)的玄武巖也被他認(rèn)為是從原始大洋中結(jié)晶出來(lái)的。 德國(guó)地質(zhì)學(xué)家維爾納(A. G. Werner,,1749~1817年)在弗萊堡礦業(yè)學(xué)院任教授,。 1787年,他出版了《巖層的簡(jiǎn)明分類(lèi)和描述》一書(shū),,書(shū)中把薩克遜地區(qū)的地層由老到新劃分為5個(gè)層序: Primitive series(原始統(tǒng)),包括花崗巖,、片麻巖,、板巖、玄武巖,、斑巖等,; Transition series?(過(guò)渡統(tǒng)),包括硬砂巖,、砂質(zhì)板巖,、灰?guī)r等; Secondary series(第二統(tǒng)),,包括砂巖,、灰?guī)r、石膏,、巖鹽,、煤等; Tertiary series(第三統(tǒng)),,包括現(xiàn)代粉砂,、黏土、礫石,、泥炭等,; Volcanic series(火山統(tǒng)),是從火山裂縫中流出的巖漿凝固后形成的年輕火山巖。 維爾納描述的地層結(jié)構(gòu)示意圖 維爾納認(rèn)為:薩克遜地區(qū)的層序在全球各地都能見(jiàn)到,,是一種“普遍的層系”,。 他提出地球最初被一個(gè)“原始海洋”包圍著,水是最重要的地質(zhì)力量,,所有的巖層都是在海水中結(jié)晶,、化學(xué)沉淀和機(jī)械沉積形成的。 他設(shè)想:原始統(tǒng)的花崗巖,、玄武巖等是從深水中結(jié)晶的,,沒(méi)有化石;灰?guī)r是在淺水中通過(guò)化學(xué)沉淀形成的,,有少量化石,。 自“原始海洋”開(kāi)始到諾亞大洪水結(jié)束,水面在不斷下降,,使原始統(tǒng)巖石露出水面,,然后發(fā)生風(fēng)化,形成砂,、礫和泥炭,,沉積在陸地上,所含的化石最多,。 維爾納也承認(rèn)火山爆發(fā)是一種地質(zhì)力量,,但他認(rèn)為火山是地下煤層燃燒形成的,不起主要作用,。 于是,,維爾納成為“水成論”的旗手。 如果說(shuō)J.伍德沃德的“水成論”只是在解釋化石的成因,,那么,,維爾納的“水成論”就已經(jīng)升級(jí)到解釋地球的演化歷史了。 (二)“火成論”的崛起 “水成論”盡管流行,,但也時(shí)常受到質(zhì)疑,,甚至是針?shù)h相對(duì)的爭(zhēng)論。 例如,,法國(guó)奧弗涅地區(qū)的玄武巖就被德馬雷解釋為火成的,。他在那里進(jìn)行了詳細(xì)的研究,發(fā)現(xiàn)一些熔巖流和火山口相連,。 1765年,,他向法國(guó)科學(xué)院提交了一篇論文,構(gòu)建了熔巖流的形成歷史,,并附上了詳細(xì)的地質(zhì)圖,,用實(shí)際資料反對(duì)蓋特爾的玄武巖“水成”說(shuō),。 最早明確提出“火成論”的學(xué)者是意大利的安東尼奧·莫羅(1687~1764?年)。 他是一位神學(xué)院的教授,,后來(lái)到威尼斯一個(gè)教堂任神父,。莫羅對(duì)解釋地中海出現(xiàn)的新島嶼非常感興趣。 他注意到,,在從愛(ài)琴海的水下升起的小島上,,巖石表面覆蓋著牡蠣,然后又被火山灰覆蓋,。 于是,,莫羅于1740?年發(fā)表《論在山里發(fā)現(xiàn)的海洋生物》一文中,認(rèn)為地球內(nèi)部溫度很高,,所有的巖石都來(lái)源于火山噴發(fā)的物質(zhì),。 他提出:原始地球有一個(gè)光滑的石質(zhì)表面,被不深的淡水覆蓋著,。 火山活動(dòng)把巖漿和地球內(nèi)部的粘土,、泥、沙,、瀝青,、鹽等物質(zhì)排放出來(lái),在石質(zhì)地表上形成了一層新的地層,?;鹕奖l(fā)不斷重復(fù),形成了更多的地層,,其中埋藏的化石是動(dòng)、植物遺骸,。 淡水中溶入了噴發(fā)出的鹽,,變成苦澀的海水。地下熱力的作用使陸地和山脈隆出水面,,化石就被帶到了高山上,。 “火成論”者莫羅提出的地層結(jié)構(gòu)示意 既有錢(qián)又有閑的J.赫頓(1726~1797年)在蘇格蘭高地的地質(zhì)考察中看到了各種結(jié)晶巖石,一些花崗巖脈穿插進(jìn)片巖中,,像是熔巖冷卻的結(jié)果,,而不是在水中結(jié)晶的。 這使赫頓對(duì)維爾納的“水成論”產(chǎn)生了懷疑,。在考察蘇格蘭期間,,赫頓和瓦特經(jīng)常通信,看到了瓦特發(fā)明的蒸汽機(jī),。 復(fù)雜的機(jī)械靠單一熱源就能維持運(yùn)動(dòng),,這給他留下了深刻的印象,,啟發(fā)他提出:地球內(nèi)部的熱能是造成地質(zhì)變化的主要?jiǎng)恿Α?/p>
1788~1795年間,赫頓發(fā)表了一系列論文,,其中最著名的是1788年發(fā)表的《地球的理論》,。 赫頓指出,地球內(nèi)部是一個(gè)火熱的燃料庫(kù),,當(dāng)巖漿沖破巖層到達(dá)地表時(shí),,會(huì)形成火山,如果在向上運(yùn)動(dòng)中停止,,就會(huì)形成大大小小的山脈隆起,。 火山噴發(fā)出來(lái)的熔巖固化后成結(jié)晶巖。 河水只是把風(fēng)化形成的礫石,、砂子和泥土等沖到海里,,蓋在結(jié)晶巖表面。 這些沉積物的固結(jié)是在地球的內(nèi)熱和陸地及海洋壓力的共同作用下造成的,。 由此,,赫頓成為“火成論”的領(lǐng)軍人物。 為判斷“水成論”和“火成論”的正確性,,蘇格蘭地質(zhì)學(xué)家詹姆士·霍爾在1790~1812?年間進(jìn)行了一系列實(shí)驗(yàn),。 他從維蘇威火山和埃特納火山弄來(lái)熔巖,放在煉鐵爐里熔化,。當(dāng)熔融的巖漿慢慢冷卻后,,就變成像玄武巖那樣的結(jié)晶巖。 他把石灰石放在封閉容器中加熱,,果然像赫頓所說(shuō),,冷卻后形成了大理石。 霍爾的實(shí)驗(yàn)結(jié)果有力地支持了“火成論”,。 維爾納的口頭禪是“百聞不如一見(jiàn)”,。 他有兩個(gè)最優(yōu)秀的學(xué)生,洪堡和布赫,。 他倆對(duì)法國(guó)和意大利火山地區(qū)的地質(zhì)情況進(jìn)行了考察,,結(jié)果發(fā)現(xiàn),在那里并沒(méi)有發(fā)現(xiàn)地下煤層,。 那些火山呈帶狀分布,,與深入地球深部的斷裂有關(guān)。這使他們認(rèn)識(shí)到,,自己的老師錯(cuò)了,。 于是,他們拋棄了“水成論”,,轉(zhuǎn)而支持“火成論”,。洪堡后來(lái)成為火山學(xué)的創(chuàng)始人之一,。 堡壘是最容易從內(nèi)部攻破的。洪堡和布赫的180度轉(zhuǎn)變對(duì)“水成論”的優(yōu)勢(shì)地位形成了致命的打擊,。 赫頓于1788年發(fā)表《地球的理論》,,在批評(píng)“水成論”時(shí)還尖銳地指出,維爾納的“原始海洋”沒(méi)有任何根據(jù),,不應(yīng)該用假想的“原始海洋”來(lái)解釋地質(zhì)體形成的過(guò)程,,而要用“現(xiàn)在還在起作用”的地質(zhì)力量去解釋。 他依據(jù)沉積巖層的多層結(jié)構(gòu)提出:地質(zhì)變化的進(jìn)程是非常緩慢的,,看不到開(kāi)始,,也看不到結(jié)束,那些在遙遠(yuǎn)的過(guò)去曾經(jīng)改變地球面貌的作用過(guò)程,,在遙遠(yuǎn)的未來(lái)也將繼續(xù)進(jìn)行,。 赫頓提出了“自然規(guī)律的同一性(Uniform)”,又稱(chēng)“現(xiàn)實(shí)主義原理(Actualism)”,。 赫頓的地質(zhì)演化時(shí)間觀念顯然不符合《圣經(jīng)》的教義,,如同1749年時(shí)說(shuō)地球年齡有75000年的布豐一樣,遭到了神學(xué)家和信奉基督教的地質(zhì)學(xué)家的反對(duì),。 赫頓去世后,,他的思想沒(méi)被人們忘記。30多年后,,萊伊爾(1797~1875年)對(duì)赫頓的現(xiàn)實(shí)主義原理大加贊揚(yáng),。 萊伊爾實(shí)地考察了法國(guó)奧弗涅地區(qū)的玄武巖和意大利的埃特納大火山。 他根據(jù)熔巖層的厚度,、山脈的增高速度及山脈的高度估算出,,火山噴發(fā)至少有幾十萬(wàn)年歷史。 萊伊爾在那不勒斯參觀了一座羅馬時(shí)代的建筑,。在海邊的三根石柱上,,他看到有淺海動(dòng)物鉆孔留下的印記。 這表明,,自羅馬時(shí)代以來(lái),在1700多年中,,這里的地面曾經(jīng)下降了2米多,,海水淹沒(méi)這些柱子的下半截;其后,,地面又上升了6米多,,這些柱子上的蟲(chóng)孔被抬升到水面之上。 萊伊爾就此指出,,重大的地質(zhì)變化能以“漸變的”方式發(fā)生,。 那不勒斯的石柱(圖片來(lái)源:公共網(wǎng)絡(luò)) 萊伊爾以自己的地質(zhì)考察資料為基礎(chǔ),,出版了三卷本《地質(zhì)學(xué)原理》(1830~1833年)。 這是一部地質(zhì)學(xué)的經(jīng)典性著作,,反映了19世紀(jì)地質(zhì)學(xué)的理論發(fā)展水平,。 萊伊爾在書(shū)中明確指出:地殼巖石記錄了億萬(wàn)年的歷史,降水,、風(fēng),、河流、潮汐等這些通??磥?lái)是“微弱”的地質(zhì)力量在漫長(zhǎng)的地質(zhì)歷史中緩慢地作用著,,會(huì)使地球的面貌發(fā)生改變。 萊伊爾的觀點(diǎn)被當(dāng)時(shí)的學(xué)者們稱(chēng)為“均變論”,。 萊伊爾強(qiáng)調(diào)“現(xiàn)在是認(rèn)識(shí)過(guò)去的鑰匙”,。 這一“將今論古”的思想方法與赫頓的“現(xiàn)實(shí)主義原理”一脈相承。 (圖片來(lái)源:公共網(wǎng)絡(luò)) 居維葉(1769~1832年) (圖片來(lái)源:公共網(wǎng)絡(luò)) 法國(guó)古生物學(xué)家居維葉(1769~1832年)對(duì)比較解剖學(xué)很有造詣,,提出生物器官相關(guān)原理(principle of the correlation of parts),,被稱(chēng)為“古生物學(xué)之父”。 應(yīng)用這一原理,,可以由動(dòng)物殘存的骨骼復(fù)原整個(gè)軀體,。 例如,當(dāng)你發(fā)現(xiàn)了一副動(dòng)物的尖牙利齒,,就可以知道這是一個(gè)食肉動(dòng)物,,它必定有鋒利的爪子、發(fā)達(dá)的咬肌以及發(fā)達(dá)的顴骨弓等,。 居維葉和布容尼亞特一起研究過(guò)巴黎盆地的動(dòng)物化石,,先后發(fā)現(xiàn)了4個(gè)不同的動(dòng)物群。 在沖積層中含有現(xiàn)代物種,,在第三紀(jì)最老的地層中發(fā)現(xiàn)了原始的哺乳動(dòng)物和胎生四足獸,,其下伏白堊系中的四足類(lèi)是卵生的,還有恐龍等大型爬行動(dòng)物,,而在更古老的地層中見(jiàn)不到四足類(lèi),,只有魚(yú)類(lèi)和介殼類(lèi)化石。 他們的研究成果于1811年發(fā)表,。居維葉確信,,那些與現(xiàn)代動(dòng)物不同的古老化石代表了已經(jīng)滅絕的動(dòng)物群。 居維葉和布容尼亞特描述的法國(guó)巴黎盆地古生物化石群 受到1789~1799年法國(guó)大革命的影響,。 居維葉在1813年出版的《地球理論隨筆》和1826年出版的《論地表的革命》中指出,,地層中不同生物化石種屬的滅絕是一次又一次的大洪水災(zāi)變?cè)斐傻模?dāng)一個(gè)地域動(dòng)物群發(fā)生滅絕后,,又會(huì)有其他地域遷移來(lái)的生物種屬接替它們的空間,。 他根據(jù)巖層不整合面上下生物群的不同提出,,海盆一定經(jīng)歷過(guò)革命,并認(rèn)為自然的進(jìn)程改變了,,沒(méi)有一種現(xiàn)在還在起作用的因素足以產(chǎn)生古代地質(zhì)作用的結(jié)果,。 居維葉的觀點(diǎn)被貼上“災(zāi)變論”的標(biāo)簽。 應(yīng)該指出的是,,居維葉的“災(zāi)變論”不是依據(jù)《圣經(jīng)》提出來(lái)的,,而是根據(jù)地層的客觀記錄歸納出來(lái)的。 他的觀點(diǎn)衍生出一條重要的地層學(xué)原理—“生物群災(zāi)變更迭律”,。 居維葉的著作被翻譯成英文傳入英國(guó),。 那時(shí)英國(guó)的地質(zhì)學(xué)界還或多或少地受到《圣經(jīng)》大洪水觀念的影響。 翻譯居維葉著作的是一位蘇格蘭礦物學(xué)家,。 他在英譯本中以“編者按語(yǔ)”的形式說(shuō):居維葉所說(shuō)的最后一場(chǎng)大革命就是諾亞大洪水,! 另一位曾宣稱(chēng)找到了諾亞大洪水證據(jù)的英國(guó)古生物學(xué)家不惜歪曲居維葉的本意,把居維葉所說(shuō)的“長(zhǎng)時(shí)間淹沒(méi)的地域性大洪水”說(shuō)成是“短期泛濫的世界性大洪水”,。 顯然,,他們是在借居維葉的喇叭吹自己的調(diào)。 居維葉“躺槍”了,。 隨著《圣經(jīng)》影響在地質(zhì)學(xué)界的淡出,,居維葉的“災(zāi)變論”也被當(dāng)作無(wú)稽之談拋棄了。 直至20世紀(jì)70年代,,地質(zhì)學(xué)家們?cè)谘芯靠铸垳缃^原因時(shí),,才發(fā)現(xiàn)地球上確實(shí)發(fā)生過(guò)大規(guī)模災(zāi)變事件。 后來(lái),,又進(jìn)一步發(fā)現(xiàn),,在恐龍滅絕以前,地球歷史上還發(fā)生過(guò)另外4次生物大滅絕事件,。 由此,,建立了“現(xiàn)實(shí)主義的災(zāi)變論”。 白堊紀(jì)末的恐龍大滅絕事件(圖片來(lái)源:公共網(wǎng)絡(luò)) 從解釋巖石成因角度看:“水成論”和“火成論”都只是部分的正確,,一個(gè)解釋了沉積巖,,一個(gè)解釋了巖漿巖。 從論證地球演化動(dòng)力角度看:“火成論”無(wú)疑更正確些,。在地球演化過(guò)程中,,地球內(nèi)部的熱能是引起地質(zhì)作用的主要能量,而外部能量主要來(lái)自太陽(yáng)輻射能,。 從地質(zhì)學(xué)思想發(fā)展角度看:“水成論”推崇諾亞大洪水的虛擬神力,,而“火成論”推崇大自然的真實(shí)力量,。 因此,,“火成論”戰(zhàn)勝了“水成論”,。 經(jīng)過(guò)130多年的“水火之爭(zhēng)”,地質(zhì)學(xué)確立了自己的“現(xiàn)實(shí)主義原理”和“將今論古”的方法論,。 當(dāng)然,,在緩慢作用的地質(zhì)進(jìn)程中,也會(huì)出現(xiàn)突發(fā)性災(zāi)變事件,。
評(píng)論
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