科学技术史-2.6地质学的建立(图文教程)

第六节 地质学的建立

6.1关于岩石成因的水成论与火成论之争

在地质学史上，关于地球表层演化及其成因问题曾发生过多次不同学派之间的论争。其中发生在18世纪末的水成论与火成论之争尤为激烈。最早提出水成论的是英国的物理学家约翰·伍德沃德(John Woodward，1665—1728)。他在1695年发表的一文中认为，在诺亚时代，集积的大洪水爆发，把整个地球淹没，万物被洪水冲走并同水相混，后来的沉积物以它们的重量为序：重的物体在最低层，轻的物体则在上层。他与基督教经典相一致的正统观点是那个时代的典型代表思想。

首先对具有宗教内涵的水成论提出批评并系统提出火成论思想的是意大利人安东·拉札罗·莫罗(AntenMoro，1687—1740)。他经过对维特纳火山和维苏威火山以及希腊群岛中1707年出现的新火山岛的研究和考察，认为地球表面原先是光滑的岩石，上面全部覆盖着水，后来地下火使地表裂解，陆地、岛屿和山岭升出水面，同时地球内部的泥沙、沥青、硫、盐等排放出来，从而在原始岩石表面形成新地层。类似这样的多次火山爆发所形成的每一新岩层由于所含物质种类的不同而相区别。

对水成论进行批评的还有英国人赫顿(J．Hutton，1726—1797)。他由于使地质学说摆脱神学而被称为近代地质学之父。他在其代表作《地球的理论》(1795)一书中提出：地球的历史不是在人类历史的记录中，而是在自然界的记录中，它在时间上是无限的，从而批判了“地球只有4000年历史”的宗教教义。他在此书中认为，地心是熔融的岩石，坚固的地壳将它们紧束其中。它们不时地有一部分从地球内部被挤入地壳，从下面侵入各种地层，使其上面的岩层发生倾斜，并产生新的岩层——侵入岩。粗玄岩(包括玄武岩)、斑岩和花岗岩就是这种侵入岩，而不是如水成论所说的由上面的海洋沉淀所生成。赫顿是个均变论和火成论者，但他也承认水在地质演变中所起的作用。然而，由于教会的反对以及信奉神学的地质学家的猛烈批评，使火成论思想长期被埋没，后来，在赫顿去世当年出生的赖尔(C．lyell，1797～1875)才继承和发展了他的思想。

水成论所以在19世纪初以前长期占统治地位，除了教会的因素外，还由于它的主要代表人物德国矿物学家维尔纳(Werner，1749—1817)的影响。维尔纳是一位出色的教育家，他以其十足的教条主义以及善于思辨和极富魅力的演讲征服了他的听众，热衷于他的观点的生充当他的地质学信条的门徒和传教土云游四方，他所在的弗赖堡矿业学校也因此而成为世界闻名的地质学校。他一生著述很少，其观点的完整阐述只能从他的门徒的著作中去寻觅。维尔纳仅仅根据对他的家乡萨克森地区的有限观察，就片面地作出一般结论，断定绝大多数岩层系都是在海水中通过沉淀、结晶而形成的，惟独火山岩例外，但它也不是由地下熔岩喷发所生成，而是因地壳中积聚的煤燃烧所致。弗赖堡学派成员的能言善辩和赫顿的不善表达，使得维尔纳及其门徒在两派争论中可以轻易地占上风，尽管火成论包含有更多的真理因素。作为两派多年唇枪舌剑的插曲，有一次甚至在英国爱丁堡会议上双方年轻学者发生了争执，甚至动了拳头。尽管维尔纳派很顽固，但这次会议结束不久即宣告瓦解。在科学史上这恐怕也是惟一的一次武斗。不过它相对于本世纪某些国家把学术上的少数派逮捕入狱乃至迫害致死而言，毕竟性质极不相同。

6.2地壳运动变化的灾变论与渐变论之争

19世纪的前30年被科学史家称为地质学的英雄时代。这个时代不仅争论很多，而且硕果累累。英国地质学家赖尔的名著《地质学原理》(1831)不愧是对这个英雄时代的总结。他提出了关于地壳缓慢进化的学说，也叫渐变论或均变论。他根据前人和本身的地质考察结果，提出一个很重要的思想：即地球表面以及地层的种种现状，是长期的地质年代中缓慢变化的结果。这是针对宗教宣扬的所谓地球只有四千年历史的说法，而特别是针对法国古生物学家居维叶的“激变论”提出的。

古生物学家、比较解剖学家居维叶在1812年根据自己对古生物和地层情况的研究，提出了与布丰灾变论在哲学思想上一脉相承的“激变学说”。他根据地层之间质的不连续性，特别是不同地层中古生物化石之间的不连续性，认为在地球历史上曾发生过多次巨大的灾变(如洪水灾害、地震、大的火灾等)，从而造成地球表层地质、地貌的现有状况。

与居维叶用“激变论”来概括古生物学的研究成果和大量事实材料不同，赖尔认为，地球上一切变化都是一种缓慢进化(当然他还没涉及生物物种)。他全面地考察了各种地质作用(包括水成作用和火成作用)如何经过长期缓慢变化的结果而造成海陆变迁以及如何会出现各种地质地貌现象的。比如他专门考察了世界上某些大河的三角洲(即冲击洲)，说明它们就是由于水的搬运力量而造出了陆地。他还考察了地震、火山爆发和雨水的长期冲刷对地壳和地质的影响，如阿尔卑斯山山区由于长期的雨水冲刷而形成的石林等。他的结论是，地壳的逐渐变化，是自然力量本身作用(包括现实存在的各种水成作用和火成作用)的结果。这就用科学代替了地质学中的宗教神话传说。正如恩格斯所说，“只有赖尔才第一次把理性带进地质学中，因为他以地球的缓慢的变化这样一种渐进作用，代替了由于造物主的一时兴发所引起的突然革命”。可以说，地质学从此不再处于胚胎阶段(即矿物学阶段)，而作为成熟的学科出现了。