在斯坦诺撬开石头的“嘴巴”一百年后,他的推理被一位名叫詹姆斯·赫顿的英国地质学家进一步验证,并产生了新的地质学理论。
赫顿看到,在自家农庄周围的山边,岩石长年累月地受到日晒雨淋等风化作用,逐渐变成越来越小的沙粒,被雨水冲进附近的小河里;然后,小河随百川入海,又把河底的泥沙搬运到海底沉积下来;海底的沉积物经过高压——脱水——固化等一系列过程,最终变成了岩石。后来,由于地壳运动,海底抬升,沧海变成了桑田,这些岩层暴露到地表,又开始了新一轮“风化——沉积——成岩”的循环。
赫顿把岩石循环的这一理论称作“均变论”。
大约40年后,英国地质学家莱伊尔进一步完善了赫顿的这一理论,并通过《地质学原理》一书,使其得以广泛传播。
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《地质学原理》的作者是英国地质学家查尔斯·莱伊尔。此书是一部伟大的地质学启蒙书,不仅奠定了现代地质学的基础,而且启发了达尔文的生物演化理论。
丰子恺先生有篇经典散文《渐》,也可以看作对“均变论”的解读,文中写道:
这真是大自然的神秘的原则,造物主的微妙的功夫!阴阳潜移,春秋代序,以及物类的衰荣生杀,无不暗合于这法则。由萌芽的春“渐渐”变成绿阴的夏;由凋零的秋“渐渐”变成枯寂的冬。
由于他们是根据目前能观察到的自然现象去解释地球历史上发生的事件,所以这一理论也被称为“将今论古”原则( “现在是了解过去的一把钥匙” )。
运用上述原理,地质学家就可以把地层当作一本地球历史的大书来读了。
地层里面保存的化石可以告诉我们许多故事。比如:它们是什么样的动植物?它们生活在什么样的环境里?它们大概生活在多少万年之前?并且,石头自身也能诉说自己的身世。比如:它们是如何形成的?是在水域里沉积形成的,还是由地球内部的岩浆冷却之后形成的?它们在形成之后经历过什么变化?
不仅如此,连组成岩石的矿物颗粒也能叙述自己的故事——借助高精度的仪器,矿物学家能确定这些矿物颗粒形成的年代,还能揭示它们形成的过程。
有些方面,地质学家用一个放大镜就能解读出来。如果你去黄山旅游,会看到那里的石头主要是肉红色的花岗岩。仔细观察,你会发现石头里的矿物晶体比较大,这说明岩浆在上升的过程中,侵入先前存在的岩层里,冷却速度缓慢,其中的矿物有足够的时间结晶成比较大的颗粒。
然而,如果你到南京的方山或六合地质公园,可以看到黑色的玄武岩。把玄武岩用锤子敲开,你会看到新鲜的表面像玻璃般光滑,说明它们的晶体极为细小,肉眼很难辨别。这是因为在火山喷发时,岩浆迅速涌出地表,冷却速度很快,其中的矿物来不及结晶成较大的晶体。
你看,地质学家像不像神探福尔摩斯?
同样,岩石表面书写着它们新近的历史“遭遇”,记录着同样精彩的故事。
它们成年累月地受到风沙、雨水、冰雪乃至植物根系的风化和腐蚀,更不要说偶尔的火山、地震等大规模构造运动的剧烈影响了。我们通常观察到的地貌和风景,就是它们遭受各种风化和剥蚀作用之后留下来的容颜。
“魔鬼城”的雅丹地貌
广西桂林“甲天下”的山和著名的云南石林就是主要由石灰岩组成的山峰,经过地表水和地下水的侵蚀,塑造出各种各样奇妙美丽的外表及溶洞。
中国几大名山展示出各不相同的外貌,也是由于不同的岩石组成。
我在电影《卧虎藏龙》的外景地“魔鬼城”( 位于新疆克拉玛依 )做过野外考察,那里魔幻般的地貌是由于强烈的风沙对山岩的剥蚀作用形成的,在专业上称作雅丹地貌。
被称为“万卷书”的山东临朐页岩层,以及保存了孔子鸟和披羽恐龙的辽西热河生物群的泥岩和页岩,都是极细的泥沙在平静的湖水中沉积形成的。它们保存了无数精美珍贵的化石,记录了当地的地质历史,是地质古生物学家的宝地。
分布在南京西善桥至雨花台一带的古砾石层( 含有著名的雨花石 ),又讲述着另一番故事。那些岩层是在流水冲刷下堆积形成的。
所以,真可谓“一沙一世界”。每一块石头都写下了“自传”,地质古生物学家已经认识了它们的文字。
读书先识字,从下一节开始,我们也来学习这些文字。以后你们到了野外风景区,就知道该如何去阅读那里有趣的“石头记”啦!