石头是咋形成的(2)

http://www.100md.com 2020年8月15日 《百科知识》 202016

     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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