笔下文学

新地质学的诞生（第2页）

当更多的研究者开始探索这个领域时，一些情况很快就明朗了，某种岩石，叫做沉积岩，它们位于平行地层中，是由水下的沉积物而形成。埋于这些岩石中的化石有助于确证这一思想，但是一个棘手的问题依然存在——许多层积岩存在于山区，甚至是在最高的山峰被发现。显然，现在的大片陆地必定曾经处于海底，正是在那段时期，形成层积岩的物质被沉淀在那儿了。那么，在岩石形成之后，陆地又是怎样从海里出现的呢?就像许多在启蒙运动后兴盛起来的科学领域一样，地质学的早期岁月也是被机械论一统天下。

两个相互对立的新理论迅速崛起，并且最终它们都不再流行。但是每一方面都对莱伊尔（CharlesLyell，1797—1875）的先驱性工作有所贡献。莱伊尔是一位富有钻研精神的苏格兰地质学家，他为现代地质学打下了基础。他还为地质学家和生物学家提供了新的钥匙，使他们能够透过表面现象去理解地球和人类的历史。

魏尔纳和海神的遗迹

魏尔纳（AbrahamGottlobWerner，1750—1817），他那个时代最有名的地质学家，出生于普鲁士。他的父亲是一家大型炼铁厂的检验员，魏尔纳的年轻时代大多花费在他对采矿和矿产的兴趣上。在福莱堡的矿产学院学习了两年（1769—1771）之后，他转到莱比锡大学继续学习。作为一个出色的学生，他全身心投入学业中，吸取每一项与采矿、矿产、岩石和矿物学有关的知识。

地质学家魏尔纳提出了水成论，说的是在地球形成的过程中，地球上覆盖了浩瀚的海洋，所有岩石都是在沉积过程中形成的。

1775年，魏尔纳回到福莱堡学院成为一名讲师，他在这里生活了近40年，成为当时最有名也是最受欢迎的教师。作为一名精力充沛、身体力行的“动手型”教师，他鼓励学生们走向野外，亲自研究岩石和矿产，而不是仅仅听从别人的意见。

魏尔纳教的地球理论，后来被称为水成论（unism）。这个名字得自罗马的海神（unism），反映了魏尔纳的基本假定：地球起初完全被巨大的、泥泞的原始海洋所覆盖。海洋内悬浮着大量的物质，当海平面开始下降时，海底结晶出“原始的”岩石。魏尔纳解释说，这些岩石后来就覆盖了整个地球。魏尔纳并没有解释原始海洋是从哪里来的，或者它撤退的机理是什么。不过，据魏尔纳的说法，随着海水的持续消退，很久以后，第一块干燥的陆地（岩石的原始沉积）就露了出来。

然后，渐渐形成了新岩石层，它不再是原始形成的一部分，而是由海洋中的物质进一步结晶而成，此外还包括从原始的地球表面侵蚀出来的沉积物。随着海水进一步退去，更大的陆地面积出现了，其中不仅包括这些“过渡”岩石，还有许多年前形成的原始岩石所形成的高山。

魏尔纳继续说，后来大块的地表侵蚀物夹带巨量的沉积物返回海洋，在海洋里沉积并且形成“二次”岩石层。暴风和海面上的惊涛骇浪搅乱了这些沉积下来的“二次”岩石。然后，随着海水再度消退，这些“二次”岩石也露出水面，再度遭受侵蚀并沉积于海里，形成新的淤积。魏尔纳解释说，就在最近，海水还在消退过程中，于是，我们才能看见这些仅在最底层才能发现的岩石。

火山，似乎让魏尔纳的某些同代人感到困惑（有人认为所有陆地起初都可能源于火山），但是按照魏尔纳的说法，它们对于地球表面的形成影响不大，他解释说，它们也许是由于地球表面附近燃烧的煤层引起的。

在那些为火山感到困惑的人（但是并不认同所有陆地都源于火山的思想）中就有赫顿，魏尔纳的同代人和长者。尽管他在1788年以前并没有提出关于地球表面如何形成的思想，但是他的观点，后来人们称之为火成论，在18世纪后半叶引燃了一场最大的地质学争论。

赫顿和冥王的怒火

赫顿1726年生于爱丁堡，是一位注重实际的苏格兰人，在完成法律实习之后，1749年在莱顿大学取得了医学学位。不过他从未执过业，而是转向了农业。然后，经过一段节衣缩食的农民生活之后，他又成为制造商，建立了一座生产氯化铵的工厂，在这以后，他退休从事研究地质学。这可不是在人生旅途上兜圈子。他早期对化学的兴趣，使他转向医学，而当他开始研究农场里的岩石和土壤时，兴趣又移向了矿物学。

1788年，赫顿那引起争议的新理论第一次发表在爱丁堡的《皇家学会学报》上，尽管他已经为此工作了20多年。赫顿并不关注魏尔纳的论据，即沉积岩位于水下，而是质疑这一主张，亦即形成这些岩石的所有物质，都曾经悬浮在覆盖整个地球的原始大海里。

18世纪的火山爆发使许多地质学家把注意力聚焦在地球内部的热和它在形成地球外壳中的作用。

赫顿的理论基于系统的观察和思考，他不仅提出与水成论不同的主张，而且还建立了一个重要原理，为此他被称为地质学的奠基人。这个原理叫做现实论（Actualism），它主张，地球的表面是由各种因素——侵蚀和火山——形成的，这些因素今天仍然在起作用，并且仍然可以观察到。这个原理与19世纪莱伊尔进一步发展的均变论有密切联系，通过使现实论与其他若干因素相结合，这就形成了现代地质学的许多基本前提。

魏尔纳拒绝讨论地球和原始海洋的起源（尽管其他人，包括布丰，有所讨论）。他的理论只不过假设原始海洋存在过，其各种环境与今天大不相同。

赫顿假设，大陆和海洋几乎同时形成，这样我们才能理解眼前的事实，亦即地球处于“持续的”过程之中，并把这一过程看成是一个无尽的循环，“没有开始的痕迹，也没有终止的迹象”。

他解释说，陆地表面处于被风、水和冰冻缓慢侵蚀的过程中。碎片被河流带到海洋中，又沉积在海底。

在海底，来自地球深处的压力和热量“烘烤”地层，使之变成沉积岩。不同的岩石层源于被侵蚀陆地的特性。后来，由于一系列地震，导致海底向上隆起，于是，沉积岩露出水面成为陆地。赫顿继续说，这种岩石在漫长而缓慢的过程中变形，岩石的裂缝允许熔岩从地球深处渗出，当到达地球表面时就形成了火山。由热而形成的火成岩还会进入沉积岩地层，在那里缓慢冷却，形成诸如花岗岩之类的结晶岩石。与此同时，稳定的侵蚀过程继续进行，开始磨损新形成的陆地表面。进一步的侵蚀还会磨损沉积岩和暴露花岗岩，于是新的沉积岩层在海底继续形成。这些岩石也许会由于地球内部的压力和运动被迫隆起，由此构成一个今天依然在持续的循环过程。

赫顿明白，这一过程不仅是机械的，他还意识到，现在观察到的变化正是经长期演变后地表成为这个样子的原因。赫顿建议，这些长期循环在整个地球历史中，以同样缓慢的方式和同样缓慢的速率起作用。他还看出，地球历史一定非常之长——比大多数科学家设想的更长——所以，地球比人们相信的要古老得多。

1795年，赫顿扩充了他的理论，出版了两卷本的著作《地球理论》（TheoryoftheEarth）。他的书很难读懂，并且还引起争议。魏尔纳的追随者把它看成是对魏尔纳水成论的直接攻击，保守的神学家认为它是对圣经中创世说的攻击。尽管如此，赫顿的火成论（Plutonism，出自Pluto，意即阴间的冥王，因为赫顿的循环变化所需的能量大部分来自地球的内部）还是吸引了一些热心的追随者。1802年又有更多的追随者加入，因为普莱费尔（JohnPlayfair，1748—1819）写了一本名叫《赫顿理论说明》（IllustratioonianTheory）的书，使得赫顿许多晦涩的表述更为通俗直白，从而令赫顿的理论更容易被人接受。

如果就此能够得出结论，说赫顿是正确的，他的理论确已胜出，这当然不错。然而，历史和科学决不会如此简单。赫顿的基本前提——地球的地质变化是均匀和循环的，并且经历很长的时间——这些基本上正确，但是他对变化机制的解释却是错的。后来在19世纪，莱伊尔吸取了赫顿的均匀性原理，再经综合之后，给出了一个更真实的世界图景。

居维叶和灾变论

18世纪后半叶，水成论与火成论的争论成为当时地质学领域的主旋律——著名法国动物学家居维叶加入了这场争论，但他并未带来实质性突破。居维叶是当时最权威的科学家之一，他富有才华，善于把握机会，对自己的观点确信无疑。在广泛研究化石之后，他得出这一结论：仅当世界在其整个历史过程中，经历过一系列大洪水，各种化石的存在才能得到解释。居维叶论证说，每一场这样的大洪水都毁灭了地球上一切生物，只留下化石记录。每次洪水之后，生命又重被创造。这一观点迎合许多宗教思想家，特别是当居维叶解释说，最后一次大灾难（他的理论后来就叫灾变论）就是《圣经》第一篇《创世纪》中描写的那场洪水。居维叶解释说，在那次灾难中，上帝出面干预允许某些生物幸存下来，正如圣经描述的那样。显然居维叶是在宣布，地球并不像赫顿说的那样，经历一场缓慢和渐变的连续过程，而是一系列剧烈灾变的产物。

居维叶是如此强大，以致他的灾变论很快就取代了魏尔纳那乏味的“原始海洋”理论，并且还把赫顿和他的火成论说得一无是处。魏尔纳和赫顿都是专家，不是通才，两人都试图把地质学当做一门科学来处理，他们相信自己提出的机制符合观察事实。事实证明，两人都行进在一条死胡同里，尽管赫顿为未来开辟了一条充满前景的道路。

居维叶以其谨慎的方法和成熟的理论吸引了当时大多数科学家的想象力。但由此造成的巨大阴影却是严重压制了地质学中有益的争论，这一状况一直持续到19世纪。