引到弗莱堡,启发他们在回到家乡以后运用水成论原理来研究他们祖国的岩石。一些历史学家一直对为什么海退理论能那么流行迷惑不解,在人们的印象中那显然是一个荒谬的理论,史学家很难理解为什么人们对这个理论还很在意(Geikie ,1897;Gillispie,1951)。然而正如亚利山大·奥斯波万特(Ospovat,1969)表明的那样,支持这个理论有一定的理由,最近出现了对此问题更合理的解释(如hallam,1983)。因为维尔纳将海退理论与一个非常有用的矿物分类系统联系了起来,因此这个理论就给了地质学家们一个概念框架,以便他们把握所搜集到的大量数据。这个理论并不像有些史学家认为的那样简单。这个理论并没有认为在古海洋中沉积的一系列均一的岩石层包裹着地球,就像洋葱外面包裹着洋葱一样。通过承认原初的地表并不均匀,水的退去并不规则,维尔纳能够解释为什么在不同的地区形成的岩石不一样。他并没有期望在水平地层总是均匀地分布着同样的岩石。火山的广泛存在是主要的障碍,这一点最终要动摇水成论。在这期间,维尔纳的水成论起到了有价值的作用,它使地质学家认识到有大量的数据存在,这些数据可能会带来混淆。
后来反对水成论的人一直在追问,所有的水来自何方,如何消失的。维尔纳绕过了这些恼人的问题,他宣称,这些问题不属于科学地质学(或者按他的叫法,岩石学)范畴。没有证据表明地震可以使山隆起;因此我们必须设想整个地球曾经被水覆盖。我们通过研究现存的岩石无法得知这个星球本身是如何形成的,真正的科学家应该不考虑这些猜测性的问题,而应该去更加详细地研究我们所能观察到的地层中岩石的序列。
维尔纳对《圣经》中关于创世和大洪水的解释不感兴趣,他并不相信地球的历史才有几千年。然而,他的追随者却不得不面对18世纪末产生的新的保守氛围。特别是在英国,由于害怕法国大革命,人们不再相信启蒙运动时期的无神论哲学。地质学家重新关注能否将他们的系统与《圣经·创世纪》协调起来。在这方面水成论提供可能性,而维尔纳本人则没有预料到这一点。有人提出,地球历史的明确开始等同于创世,而利用远古的水可以解释《圣经》中的大洪水。于是,通过后来的水成论者,如让·安德雷·德鲁克,将维尔纳的理论与圣经地质学的复活联系了起来(Gillispie,1951)。
维尔纳及其学生提出了两个重要的假定。第一个假定是,在整个地质史上,火山的活动相对来说比较微弱。他们认为火山是地下煤床燃烧引起的区域效应。因此,大面积的岩石的起源不可能是火成的,整个地壳一定是直接来自水中的沉积。有人甚至提出,花岗岩和玄武岩也是在水中结晶形成的,尽管事实上这种岩石根本就不溶解。维尔纳理论的核心是,具有结晶的岩石一定来自于水中的溶解,因为熔化岩石(例如火山岩)冷却并不能导致结晶化的发生。到了18世纪末,越来越多的证据支持花岗岩的火成起源,甚至维尔纳的追随者也开始拒绝接受他们的导师在这一点上的教诲。如果花岗岩是火成岩石,随着冷却而结晶,构成现在地表的岩石中有多少可能是火成的起源,而不是水成的起源?
图4.维尔纳的理论:水成论(1)最初,广袤的海洋覆盖着地球,导致大量的物质悬浮或溶解。随着海平面的降低,原岩通过结晶化沉积在海床上。这种岩石的形成具有普遍性,覆盖了最初地球的整个表面。(2)经过一段时间之后,海平面的降低使最早的陆地暴露出来。从这时起,不再存在普遍性的地表形成。过渡岩石出现,部分来自于海洋结晶化产生出的物质,而且也来自陆表侵蚀形成的沉积层。(3)海洋继续退去,暴露出更大的陆地区域。过渡岩石这时暴露出来,但是山脉中还含有原岩。大面积的侵蚀将大量的沉积冲到海洋中,在那里形成了次级岩或弗洛茨岩。有时,存在着巨大的暴风雨,甚至海平面的暂时上升,二者都导致这些岩石的沉积不规则。最终,随着海平面的进一步降低,暴露出了一些次级岩,随着最近的冲积形成,进一步的侵蚀开始形成物质沉积。只是到了现在,海平面的进一步降低暴露出一些冲积岩,所以只能在深处发现冲积岩。
水成论的第二个假定是,没有什么力量能使地表隆起。现代的地震似乎不能引作这种力量,因为一旦地震最初的震荡平息了,岩石的位置并没有根本的改变。胡克已经提出,在过去可能有更剧烈的地震,也许能够隆起新的陆地。这对于沉积岩如何隆起形成新的干燥陆地提供了另一种解释,但是这种观点要求人们相信在地球深部有很强的力量在起作用。后来,有证据表明过去的火山活动更加广泛,从而为这种信念奠定了基础,因此将地震和火山视为同一种基本现象的体现。于是,火成论应运而生。
1740年,安东拉扎洛·莫洛形成到那时为止唯一完整的火成论学说。他认为,沉积岩地层是广泛的火山喷发期形成的火山灰层。少量岩石确实是这样产生的,但是无法解释为什么在许多沉积岩地层中发现石化的海洋