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进化思想史

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第二章 早期的地球理论(8 / 9)
生物遗迹。逐渐发展起来的一个更有效的火成论学派采纳了一种不太极端的观点:多数层化的岩石是在水中形成的,不过是由火山的力量抬升起来的。然而,首先必须要证明地球的中心确实非常热。这点最终得到了证明,途径是认识到火成(即曾经是熔化的)岩石在地壳上分布的程度。如果更加频繁地发现火成岩,超出了水成论者的预见,那么就不能将火山喷发仅仅地看成是一种局部现象,而应该视为是地球内部重要力量的显示。

    在18世纪中叶,许多博物学家开始猜测火山喷发曾经对地球的大部分地区造成影响。据让埃迪恩·盖塔报告(Guettard,1752),在法国中部,许多山都呈现出火山的圆锥形状,虽然在人类历史时期尚无记载那里的火山活动。尼古拉·德马雷坚持认为,诸如爱尔兰的贾恩茨考斯韦角等地区圆柱形片岩,是从熔化状态固化的,因此起源于火山喷发。虽然德马雷准备承认地球的历史很悠久,但是他仍然不能相信过去时代的火山喷发是决定整个地壳形状的力量(taylor,1969)。只是到了18世纪末,苏格兰地质学家詹姆斯·赫顿才创立了第一个真正完整的火成论学说。在这个学说中,他综合了各种证据,提出地球的内部非常热,而且他用这种热作为他的造山机制的基础。为了将这种地球中心非常热的学说与仅仅强调火成论区分开来,前者常又称作“深层论”(plutonism,是火成论的另一种叫法)。

    赫顿理论的早期解释发表在1788年爱丁堡皇家学会的《学报》上,接着于1795年又出版了两卷本的《地球的理论》(Bailey,1967;Gerstner,1968,1971;Dott,1969;Gou ld,1987)。赫顿自己的著述非常繁冗,不过不久之后,约翰·普雷菲尔出版了一本非常通俗的《赫顿学说的简述》(Playfair,1802)。对于沉积岩是在水中形成的这一基本假设,赫顿的学说并没有予以挑战,但是对于那种认为所有形成沉积岩的物质都曾悬浮在广阔的原始海洋的看法,赫顿的学说却断然否定。赫顿坚持认为。陆地受到风、雨和河流的不断侵蚀,侵蚀下来的碎片被冲到大海中,并沉积在大洋底。赫顿假设这时地球中心的热穿透沉积物,使之变硬,形成岩层。新的岩石可能随后在地震力量的作用下,隆起形成干燥的陆地,而地震则一再受地核的热和压力的驱动。对火山喷发的解释则是假定地球内部的熔岩偶尔找到了通向地表的途径。赫顿通过发现在一些地区的沉积岩层中存在着花岗岩和玄武岩,从而证明证明这两种岩石是火成的。然而,在这种情况中,熔岩并没有达到地表,而是在地下深处慢慢地冷却了。在这种环境中,玄花岗岩和玄武岩依然可以获得结晶的性质,维尔纳曾经以结晶作为它们是从水中沉积的证据。詹姆斯·霍尔通过一系列熔岩实验的演示,支持了赫顿关于花岗岩和玄武岩性质的观点。

    假如我们现在要求一个从来没有阅读过赫顿著作的人重新建立赫顿理论的可能基础,他的最符合逻辑的方法就是将地球中心热的观点与布丰的地球冷却理论结合起来。这样大概可以解释地表现在比地球内部冷得多这一事实,而且可能得出胡克的古代地震比现在的地震更有威力的看法。如果过去的地球内部温度更高,地壳更薄,地震的威力显然要更剧烈。然而这却不是赫顿方案的逻辑。相反,这是剧变论学说的基础,剧变论过了几十年后才开始流行。有一种悖论清楚地表明,科学并不呈现清晰的发展序列,赫顿的学说也来自不同的方向。他并不相信地球中心的热度是缓慢降低的,他也并不认为过去的地震就比现在的剧烈。相反,他将他的火成论与一种稳态的世界观联系了起来,因而建立的系统被查尔斯·赖尔在均一论的名义下作了修改。

    赫顿在方法论的基础上维护了他的稳态观。的确有人提出他的学说是他的基本经验主义哲学的扩展(ORourke,1978)。他认为,科学的地质学家应该最大限度地通过他现在能够观察到其运行的原因的运作,来解释地球的结构。这就是自然均一性原理,或更恰当的叫法,“现实论”方法(hooykaas,1970)。根据我们不可能再观察到的程度设想剧变,是不科学的,根据已知的原因以可观察到的强度在起作用,才能解释现象。因为我们现在观察到的缓慢变化,只有经过长时间的积累,才可以产生出明显的效果,因此赫顿要求地球的历史非常悠久。经过一定的时间,正常原因导致的侵蚀才能产生非常深的峡谷,或使一个大陆变得平坦。同样经过很长时间,一系列小的地震,虽然比今天的地震大不了多少,也能使山脉从海洋深处隆起。

    图5.赫顿的学说:火成论或均一论(1)受席卷陆表的风、水和霜侵蚀;河流携带着流向大海,在海底沉积。来自地球深层的压力和热“烘烤”着地层,形成次级岩。注意,不同的岩层可以一层一层地形成,因为沉积的性质依赖于在陆地上受到什么样的侵蚀。(2)最终,通过一系列的地震,作用于海床上的压力使海床隆起,直至形成现在的干燥陆地,并暴露出次级岩。在这个过程