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编号:13818186
石头是咋形成的(2)

     实际上,维尔纳是一个只注重理论思考而不善于进行野外考察的地质学家,这也可能与他一生体弱多病有关。维尔纳的一生几乎都是在弗赖贝格度过的,他的脚步从未踏出过德国萨克森州以外的任何地方。对于地质学家而言,如果不到野外进行实地考察,只凭自己的想象和空泛的理论去解释地质现象,总会出现一定的偏差,甚至是错误。

    根据现代地质学的观点,说岩石是水成的确实具有一定道理,只不过,并非所有的岩石都是水成的。地质学界曾经有过“水成岩”的称呼,但现在我们称这种因沉积作用形成的岩石为沉积岩。它们的覆盖范围很广泛,大约占地球表面的73%;但沉积岩只是地壳上部薄薄的一层而已,实际上,它们占地壳岩石总体积的比率很小,只有8%左右。

    

赫顿的“火成论”



    在很长一段时间里,“水成论”统治着学术界,不过,还是有一些问题用该理论无法解释清楚:既然岩石是洪水和海洋沉积的结果,那么,洪水过后,这些水都去了哪里呢?

    1726年,在苏格兰一户富裕的家庭里,一位名叫詹姆斯·赫顿(1726—1797年)的男孩诞生了。这是一位怪人,他在少年时期就表现得与众不同。最初,他喜欢的是医学,学了不久就心生厌倦而改学农学。在继承了父亲的一座农场之后,赫顿有了大量的时间到野外进行观察;于是,他对地质学表现出了极大的兴趣,经常好奇地观察见到的每一个洼坑、沟谷和河床。最终,赫顿将自己的目光盯在了地球的岩石上。到了晚年,赫顿最终自学成才,取得了丰硕的成果。

    ▲ 花岗岩海岸

    ▲ 熔岩石

    ▲ 波浪砂岩

    1785年,年近60岁的赫顿在苏格兰高地的凯恩戈姆山进行考察时发现,这里的花岗岩呈岩脉状,具有从一个大岩体向外侵入围岩的分枝,围绕着花岗岩的围岩石灰岩还出现了变质现象。这表明,当时的花岗岩是在上覆岩层形成以后才侵入的。也就是说,花岗岩的年龄应该比围岩年轻,而且这里出现了熔融现象。这说明,花岗岩是炽热的熔岩冷却之后形成的,而不是从水中结晶出来的。这与当时流行的“水成论”明显不符。

    经过详细的研究,赫顿写了一篇很长的学术论文,并在爱丁堡皇家学会的会议上宣读,题目是《地球学说,或对陆地组成、瓦解和复原规律的研究》。遗憾的是,没有人对他的论文感兴趣,原因并不是赫顿的研究内容没意思,而是他的语言表达实在令人着急。赫顿那蹩脚的文字和枯燥的叙述让每一个听众都昏昏欲睡,没有人听得懂赫顿到底在讲些什么,甚至有人毫不客气地说他“几乎完全不懂得怎么使用语言”。

    后来,赫顿的朋友劝他将自己的理论再丰富一下,讲得更透彻一些。于是,赫顿花了整整10年时间,于1795年写出了两卷本的巨著《地球的理论及其证据和解说》。没想到,事情还是很糟糕,这部将近1000页的鸿篇巨著依旧没有人能读懂—确切地说,是没有人愿意去读。就这样,直到1797年赫顿病逝,也几乎没有人理解他的伟大理论。

    ▲ 熔岩河洞穴

    要不是后来赫顿有一位文笔极佳的好友来帮忙,恐怕我们永远都不知道他的成就有多么重要。爱丁堡大学的数学教授普莱费尔(1748—1819年)称得上是赫顿的人生知己,为了传播赫顿的学术思想,他对赫顿的著作进行了深入研究,并亲自到很多国家进行野外考察,重新整理了赫頓的理论,普莱费尔在1802年写出了著作《关于赫顿地球理论的说明》。这是一本数学家所写的关于一位地质学家的地质理论的简写版,竟然比原著者本人阐述得还要清楚,其中还著述了一些普莱费尔自己的地质发现,可谓是一部奇书。从此之后,赫顿的理论才被慢慢传播出去,不仅形成了“火成论”的系统学说,吸引了越来越多的支持者和继承者,而且为赫顿带来了巨大的荣誉,后世尊称他为“现代地质学之父”。

    “火成论”的主要观点包括:火成作用是主要的地质作用,陆地上的花岗岩和玄武岩是由岩浆形成的;水成作用也是一种重要的地质作用,陆地上的岩石受到风雨和流水的侵蚀,然后流向海洋并沉积下来,固结以后形成岩石,升出海面以后才形成了陆地。这也就意味着,虽然赫顿提出了“火成论”的观点,但并没有完全否认“水成论”。

    地质学的研究过多地依赖于观察,缺乏实验研究,所以当某种新的理论提出以后很难得到证实。不过,在“火成论”提出后,有人通过实验帮了赫顿一个大忙。苏格兰的詹姆斯·霍尔(1761—1832年)原本是赫顿的反对者,虽然曾与赫顿一起多次到野外考察,但他仍然怀疑赫顿的理论。后来,霍尔做了一些实验,逐渐转变了原来的看法,成为赫顿的重要支持者。

    维尔纳“水成论”的追随者认为,熔融的岩石不会结晶,只能像火山喷发那样,变成玻璃状的东西。但是,霍尔在玻璃厂中观察到一个奇怪的现象:如果让熔融的玻璃非常缓慢地冷却,它就会变成白色不透明的结晶体;再次熔化之后,如果让其快速冷却,它就会变成透明的玻璃状态,重新恢复玻璃光泽。霍尔由此认为,熔岩应该也是这样。他从火山附近取回来一些暗色的岩石,放在铁厂的高炉里熔化,结果正如他所料:如果让其缓慢冷却,这些岩石会结晶成与原来一样的暗色岩;如果让它们快速冷却,岩石会变成玻璃状的东西。霍尔的实验证明了那些暗色岩就是熔岩缓慢冷却的产物。(马志飞)
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