第二章 早期的地球理论
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。在这个过程中,这些岩石已经遭到了扭曲。地球深处的熔岩可能通过裂缝涌现出来。如果熔岩达到地表,可能会形成火山,但是当火成岩慢慢冷却,形成结晶状岩石时,如花岗岩,可能会挤入沉积岩地层。新形成的陆表还是要经受侵蚀。(3)这时,侵蚀可能会洗刷一些沉积岩,使花岗岩裸露出来。在海床正在形成新的沉积岩层;最终,由于地球运动,这些新形成的沉积岩层可能也会隆起,形成新的干燥陆地。注意,因为赫顿的体系是稳态的体系,所以(1〕中显示的最初陆地在低于海面时,会被形成的沉积岩所覆盖。
这种立场是一个重要的创新,而且因为现代地质学家依然倾向于怀疑剧变,所以赫顿被奉为这门科学之父。在许多方面,他确实预见到了现代的观点——唯一的不同是人们认识到陆地并不是从深深的海床隆起的,而是随着板块运动形成的,板块由相对较轻的岩石组成,附着在致密的物质上。然而通过赫顿体系的一个侧面,我们不能将他纯粹当作科学的地质学家。有一个问题可能会给现实论的方法带来挑战:我们怎能确定在岩石中没有地球最初形成时的痕迹?那时的条件与今天的相比可能有很大的不同。现代的地质学家的确相信他所获得的一些岩石属于远古时期。但是,在赫顿看来