11世纪

沈括《梦溪笔谈》中的地学认识

我们今天所说的地学主要包括地质学和地理学，前者研究地球系统运动的规律和运动过程，比如大陆漂移、板块构造、火山地震、风化剥蚀等；后者研究地球系统运动的结果和表象，比如高原、平原、山脉、河湖、气候、植被等。相对于地理学而言，地质学的研究更加困难，因为地质运动往往持续亿万年，在有限的人类历史中，无法看到明显的地质变化过程。尽管如此，中国古代仍有一些杰出人士，通过敏锐的观察和朴素的唯物主义思想，对一些地质现象形成了正确的认识。

今天江西省南城县西有一座道教名山，名为麻姑山。唐大历六年（771年），著名书法家颜真卿任抚州刺史时，登临麻姑山，留下了著名的书法作品《麻姑仙坛记》。在这篇文章中，颜真卿写道：“东北有石崇观，高石中犹有螺蚌壳，或以为桑田所变。”颜真卿看到山峰峭壁中有海洋生物的化石，便猜测此处以前可能是大海。今天看来，颜真卿的认识无疑是正确的。300年后，北宋科学家沈括在《梦溪笔谈》中，记录了更多的地质现象并描述了自己的认识。

沈括，字存中，北宋钱塘（今浙江省杭州市）人。沈括出身于官宦家庭，为官期间积极参与王安石变法，曾担任北宋政府负责财政事务的最高长官。北宋历来有任命文官担任军事统帅的传统，1080年，沈括出镇延州（今陕西省延安市），担任防御西夏的西北边疆军政长官。2年后，因军事行动失利，沈括遭到贬黜，晚年隐居润州（今江苏省镇江市），筑“梦溪园”，潜心著书。

沈括是一位具有实业兴国思想的技术官僚，他关心科学技术，在很多科技领域都有真知灼见。《梦溪笔谈》是沈括晚年创作的一部综合性笔记体著作。全书共26卷609条，255条属于科学技术范畴，其中记述了不少地学方面的内容。

据《梦溪笔谈》记载，北宋治平年间（1064—1067年），泽州（今山西省晋城）有人在打井时发现一具石化的蛇状生物骨骼，身上还能看到鳞甲的痕迹。沈括认为，这是蛇类生物死后埋于地下，逐渐石化所致。沈括的推测与古生物化石的形成过程相符。

《梦溪笔谈》内页Ⓞ

沈括在书中回忆，在他担任延州知府期间，有一次延州境内河岸崩塌，露出一大丛竹类植物化石。北宋时期，延州地区气候寒冷干燥，竹子根本无法生存。他因此推测，延州很久以前的气候可能和当时的南方一样，适合竹子生长。沈括通过观察思考，认识到地质历史上的气候变化现象。

同样在延州，沈括发现地下有黑色油脂涌出，当地人采集后作为燃料使用。沈括将其称为“石油”，石油一词由此而来。沈括还曾利用石油制作书写用的墨，大获成功。当时，他敏锐地意识到“此物后必大行于世”，令人不得不佩服他的先见之明。

中国南方高温多雨，水的侵蚀作用普遍而强烈。雁荡山位于今天浙江省温州地区，属于中国南方常见的丹霞地貌，这种景观是流水不断侵蚀红色砾岩的结果。沈括发现，雁荡诸峰都包在山谷之中，从下往上望是高岩峭壁，而顶部则与周围山地平齐。沈括据此认为，雁荡山所在地原是一块平坦高地，由于水流不断冲刷，松散沙土逐渐被侵蚀，只留下峭壁般的巨石。他还将此结论推广到豫西大峡谷，认为峡谷中的土山也是流水侵蚀形成的，区别只是豫西大峡谷中留下的是土状山峰，而雁荡山留下的是岩石山峰。