[地质趣谈]地质学中的水火之争

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(选自《地球》1981年第二期。作者张庆麟)

18世纪初期,欧洲文艺复兴后,各门科学已经初步摆脱了神学的束缚,迈向了蓬勃发展的道路。但地质学却仍然遭受着神学的严重禁锢。

1775年,德国萨克森地区一所没什么名气的弗莱堡矿业学院,聘请25岁的阿布拉罕·维尔纳任教,第一次开设地质课,从此地质学才成为一门独立的学科。维尔纳具有丰富的地质学知识,又有雄辩的口才,使许多本来只打算学习一些矿物知识的人,在听了他的课以后,决心终身从事矿物学的研究。因此,维尔纳的名声渐渐地传播出去,使他成为名噪一时的地质矿物学大师。许多人不远千里,慕名而来。小小的弗莱堡矿业学院,也成了欧洲门庭若市的大学。

然而,由于维尔纳思想方法的某些片面性,以及神学的控制和影响,而且他忽视了野外实地考察的重要性,因此他的理论存在许多明显的错误。例如,他仅根据化学家玻意耳关于晶体从溶液中结晶出来的实验,就认定花岗岩和各种金属矿及其矿脉,都是从原始海洋中结晶沉淀出来的。他根本否认地球上存在火山作用,并把现代的火山活动解释为“那是煤炭和硫磺燃烧后剩下的灰烬”!他在哈兹看到花岗岩时,否认它与岩浆活动有任何关系,不做深入的调查研究,不顾花岗岩有分支插入上部地层的现象,武断地肯定这里的花岗岩是所谓“山脉的核心”,是原始地壳。为了解释这种原始地壳的成因,他搬出了圣经《创世论》中的洪水说,认为“原始的混沌之水”曾经淹没全球,然后又从洪水中沉积出了岩石和矿物,生成原始地壳。

尽管维尔纳的某些理论与事实有矛盾,但他那口若悬河的演讲,经常激起弟子们的热情,并以他为核心形成了一个学派。由于他们主张所有的岩石和矿物都是从水中结晶沉积而成的,所以被称为“水成论”派。他们的观点迎合圣经中的洪水说,因而得到宗教势力的积极支持,这就使水成论派更加显赫,成为当时最主要的地质学派。

许多在火山和火山岩分布区工作过的地质学家,都反对水成论派的观点。例如,法国地质学家法玛列斯就是其中之一,他在法国中部的一个采石场发现和研究了典型的黑色玄武岩,他沿着玄武岩脉找去,终于找到一个古火山口,证明了这种玄武岩是来自火山喷发的岩浆。主张存在火山作用的地质学家们,被称为“火成论”派。

水成论派的观点流传到英国爱丁堡时,酷爱地质学的詹姆斯·赫顿已经50岁了,他敏锐地洞察到了水成论派观点的错误,加入了反对的行列。由于赫顿孜孜不倦地从事科研,又谦逊好学,待人诚恳,所以他深受大家的敬爱。在反对水成论派的论战中,赫顿逐渐成为公认的带头人。

为了证明花岗岩并不是从“原始的混沌之水”中沉积形成的“山脉的核心”,1785年,59岁的赫顿特地跑到格伦提尔特进行调查。在那里,他终于发现了红色的花岗岩呈岩脉状,由一个大岩体向外分支,并贯穿了上覆的黑色云母片岩和石灰岩,还引起了石灰岩的接触变质。这一现象充分证明了花岗岩是后来的,是呈岩浆状态侵入的。

为了进一步证明矿物晶体可以从炽热的熔融体中凝结出来,赫顿的朋友霍尔根据从列斯玻璃工厂中得到的启示,特意弄来了一些意大利维苏威火山和埃特纳火山的火山岩,放到炼钢高炉中熔化,再让它慢慢冷却,实验结果生动地证明了赫顿“火成论”的正确。

由于赫顿不仅主张火成论,而且强烈反对把宗教偏见带进地质学中,因此,他的学说不仅受到水成论派的极端敌视,也招来了宗教界的反对。爱丁堡的地质调查员威廉斯就攻击说:“这种观念会引起不尊重宗教和宣传无神论的后果,并且无异于将万能的造物主罢免了”。在一次爱丁堡的讨论会上,两派人员从唇枪舌战,发展到恶意辱骂甚至拳脚相加,使会议不欢而散。

由于水成论派同宗教反动势力结成反对火成论派的统一战线,使火成论派处于守势,后来几乎到了奄奄一息的地步,赫顿的理论及其著作,在他生前竟然无法刊印!

1797年,赫顿在一片恶毒攻击声中愤然离世。但仍有一些忠于客观事实的科学家和赫顿的弟子及好友们,继续高举火成论派的旗帜坚持斗争。

不久以后,水成论派内部发生分裂。首先是维尔纳的大弟子布赫的倒戈,他在调查法国和意大利的一些火山岩区域时,终于发现这里根本不存在什么煤层,更谈不上煤炭的燃烧。继布赫之后,维尔纳的另一位弟子洪堡德也倒戈了,他远渡重洋到南美洲去做地质调查,登上了厄瓜多尔的皮钦查火山,冒着生命危险在火山口边缘俯视,终于认识到火山作用的重要性。布赫和洪堡德的转变就像一枚重型炸弹,从水成论派的内部爆炸了。

水成论派的瓦解,使本来几乎被扼杀的火成论派又重新振作起来。赫顿的一些论著,由他的朋友兼学生普雷菲尔整理后,以《赫顿关于地球的理论》为名问世了。

不过,赫顿的理论也存在某些缺陷,有些地方过分强调了“火”的作用,以及把那些确实存在“水”的作用而形成的矿脉,也误认为是岩浆活动的产物。但是,总的来说,赫顿摆脱宗教信条的羁绊,注重实践,实事求是,他的理论对促进地质学的发展是具有积极意义的。

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