石头是咋形成的

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  石头算得上是我们生活中最普通的东西,随处可见,很少有人真正去留意它们。不知道你有没有想过:石头究竟是如何形成的?对于这样一个看似极其简单的问题,在地质学史上曾经掀起过“水火不容”的激烈纷争。

古希腊的水火之说


  在人們认识世界的过程中,当科学还没有成为一种有效的工具时,很多人试图从传说中寻找答案。关于岩石的成因,很多学者一开始就是从传说中的大洪水来研究的,如女娲补天、大禹治水、诺亚方舟等,在诸多古代文明中都出现过类似的传说,只是关于洪水灾害发生的时间不同而已。尽管传说扑朔迷离,亦幻亦真,但仍有很多人坚信不疑,并努力从传说中寻找科学的答案。
  在回答“万物的本源是什么”这个哲学问题时,古希腊著名的思想家、科学家和哲学家泰勒斯提出,水是世界的本源。泰勒斯极度崇尚水,他在对埃及尼罗河水每年的涨退记录进行研究后发现,每次洪水退去都会留下肥沃的淤泥,还有无数的幼虫。于是,泰勒斯得出了这样的结论:“万物源于水。”即水是世界初始的基本元素,地球也是漂浮于水上的。按照他的观点,地球的岩石也是由水生成的。
  后来,古希腊又出现了一位名叫赫拉克利特的著名哲学家。他认为,万物的本源是火,世界万物都是由火产生的,即使万物消亡,也要复归于火。从他的观点来看,地球的岩石应该也是由火生成的。

第二次“水火之争”


  如果说,泰勒斯和赫拉克利特的争论属于第一次“水火之争”的话;那么,伍德沃德与莫罗的争论就算是第二次。
▲ 巴勒莫帕拉提那礼拜堂中关于诺亚方舟的马赛克壁画

  伍德沃德(1665—1728年)是英国格雷山姆学院的一位医学教授,也是一位地质学家。在1695年出版的《地球自然历史试探》一书中,伍德沃德以传说的摩西洪水说为依据论证了水成作用。他认为,洪水曾经把地球冲击得分崩离析,地表的岩石、土壤以及各种杂物都被冲垮,所形成的汪洋大海就是一片包含着各种物质的混合物。当洪水退去后,这些物质慢慢沉淀,现在的地层也是从洪水中沉积下来的,重的物质沉淀到底层,轻的东西沉淀在上层,之所以还能在高山上发现海洋生物的化石,正是由于它们比较轻。
  安东·拉扎罗·莫罗(1687—1764年)是意大利威尼斯一所修道院的院长。他认为,地质变化的原因在于地球内部熔岩的运动,正是由于熔岩的运动,引起了火山爆发;待熔岩冷却之后,包裹着其中的生物遗骸堆积成了新的岩层;所以,高山上发现的海洋生物化石并不是洪水造成的,而是火山作用的结果。
▲ “巨人之路”的玄武岩

  用现在的观点来看,伍德沃德与莫罗的认识都存在明显误区,但与之前古老的哲学观点相比已经有所进步。尽管他们二人都过于强调水或火在地质变化中所起的决定性作用,但都承认世界物质的复杂性和变化性,突破了把世界的本原简单地归结为水或火这样具体的物质形态的局限性,这种思想与泰勒斯和赫拉克利特的古代朴素唯物主义有着本质的区别。
  这两次争论都为第三次争论,即维尔纳和赫顿的争论做好了铺垫。

维尔纳的“水成论”


  英国著名的化学家波义耳曾发现,盐能从溶液中结晶出来,这为德国弗赖贝格矿业学院的亚伯拉罕·戈特洛布·维尔纳(1749—1817年)教授的新观点提供了理论支撑。维尔纳出生于矿业家族,从小就对矿物学产生了浓厚的兴趣,他不仅狂热地收藏各种矿物,还对岩石进行过深入研究。通过对岩石的观察,维尔纳认为,地球上所有的岩石都是从大洋深处“结晶”或“沉淀”出来的。这就是所谓的“水成”观点,该观点支持的理论便是“水成论”。
  “水成论”的主要观点认为,地球上的一切岩石都是在水中沉积形成的—注意,这里说的是“一切岩石”。维尔纳认为,在地球早期,地表全部被原始海洋(混沌水)所淹没,从海水中不断沉淀、结晶出来的物质慢慢形成了岩石。它们按照先后顺序进行沉积,早沉积的位于下面,越往上的沉积越晚。首先沉积的是花岗岩,被称为“原始层”,它们是覆盖在地球表面的第一批岩石,也是地球上数量最多的岩层。后来,原始海洋的水位逐渐降低,“原始层”露出水面,遭受侵蚀,然后再次沉积,这便是第二批岩石,主要为粗砂岩、石灰岩等,为“过渡层”。最后,“过渡层”上面再沉积下来一些含有化石的岩层,为由松散泥沙组成的“冲积层”。
▲ 著名地质学家亚伯拉罕·戈特洛布·维尔纳
▲ 詹姆斯·赫顿被后世尊称为“现代地质学之父”

  总而言之,在维尔纳的观点里,水是形成岩石的根本力量。可是,火山活动又该如何解释呢?维尔纳解释说,那是因为煤和硫磺在地下燃烧,玄武岩则是它们燃烧之后的灰烬。
  维尔纳是一位能言善辩之人,他不仅是一位科学家,还称得上是一位演说家,他总能自圆其说,滔滔不绝,妙语连珠,让听众沉浸于他的理论中如痴如醉。据说,当年很多人慕名而来,投奔到其门下学习地质科学。维尔纳由此培养了一大批人才,当然,基本上都是自己学术理论的追随者以及维护者。维尔纳被后人尊称为“德国地质学之父”。
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