地层层序与岩石成因问题：岩石水成说与火成说之争的历史

地层层序与岩石成因问题：岩石水成说与火成说之争的历史

18世纪下半叶，通过野外考察，地质学家在诸多方面已取得很多进展，但地层层序与岩石成因问题仍是一个谜。

1787年，德国地质学家维尔纳出版了一部仅有28页的著作《岩层的简明分类和描述》。 他认为，在地球生成的初期，地球表面被原始海洋所覆盖，溶解在其中的矿物通过结晶逐渐形成岩层。 后来，在外力作用下大洋洋面下降，水下高地露出形成陆地。 他设想，位于地层层序下部的花岗岩、玄武岩等各种结晶岩石是深水沉积物，灰岩和砂岩是浅水沉积物，砂、砾和泥炭之类则是陆地沉积物。 维尔纳还认为这个层序适用于全球。

维尔纳自1775年起就在弗赖贝格矿业学院（今弗赖贝格工业大学）任教，讲授采矿和矿物学。 作为一名教师，他机智善辩，口若悬河，颇受学生拥戴，声誉遍布欧洲。 由于他的威望，弗赖贝格矿业学院很快成为当时欧洲的一所名校，大批学生从各地蜂拥而来，跟随他学习。 学生们大力宣传维尔纳的学说，从而形成了“水成学派”。

然而，半路出家的英国地质学家赫顿却对此不以为然。 赫顿早年曾先后学习法律、化学、医学和农学，1768年放弃农学，转而从事地质学的研究。 1785年，他曾在英国爱丁堡皇家学会宣读论文，提出“均变说”。 他认为，现代地质过程在整个地质时期内以同样方式发生过，并且基本上有相同的强度。 由于该文实证不多，此后赫顿致力于野外地质考察和资料搜集，来论证自己的观点，并在1788年发表论文《地球的理论》。

赫顿在1795年又以专著形式出版了《地球的理论》一书。 他在书中指出，在地表看到的岩石是一系列地质变化的结果，由于内力作用，某些地区可能上升，然后遭受侵蚀；而另一些地区可能下降，成为沉积物淤积的盆地。 花岗岩等岩石不可能是在水里产生的，而是与地下的岩浆作用有关，是由高温的岩浆冷却结晶而成。

这个学说震惊了地质界，赫顿因此成为火成说的代言人，与水成论者展开了激烈的论争。 刚开始，由于赫顿的观点有悖于传统宗教观念，所以水成说占据上风。 在争论过程中，各派都倾向于用各自观察到的证据来支持自己的地质理论。 在英国爱丁堡召开的一次国际学术会议中，这两个学派在附近的火山脚下，对那里的地层结构成因展开了激烈的现场辩论。 由于两派都各持己见，导致双方互相攻击和谩骂，最后竟互动拳脚，演出了科学史上少有的科学家用武力来解决学术问题的闹剧。

“水成派”与“火成派”一直争论了几十年。 但随着火成说不断得到观察和实验的证实、补充，人们转而开始支持火成说。 1830年，英国地质学家莱伊尔吸收并发展了赫顿的“均变说”思想，出版《地质学原理》一书，正式提出了均变论。 在书中，他根据成因将岩石分为水成岩类、火山岩类、深成岩类、变质岩类，到这时“水火之争”才平息了下来。 应该说，赫顿对陆地形成、消失和再生的观点，最终赢得了广泛的支持，为现代地质学的产生奠定了基础。

现代地质学将岩石分为三大类：一类是由岩浆冷却形成的火成岩，如花岗岩；一类是由母岩风化产物及有机物等经流水或冰川搬运、沉积、成岩作用而形成的沉积岩，如石灰岩；一类是由于某种岩石经高温高压等变质作用而形成的变质岩，如大理石。

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