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地质学原理
地质学原理
英莱伊尔著
北京大学出版社
读完本书的每一个字，我心中充满了钦佩之感……《地质学原理》的伟大功绩完全改变了我的精神状态，结果使我感到，击实我看到莱伊尔没有看到的事实，也总是部分地通过莱伊尔的眼睛看到的。
——【英】达尔文（CharlesRobertDarwin,1809-1882）
《地质学原理》与《物种起源》被后世并称为进化论思想的两座高峰。
——《科学时报》
弁言
哥白尼的《天体运行论》是人类历史上最具革命性的震撼心灵的著作，它向统治西方思想千余年的地心说发出了挑战，动摇了“正统宗教”学说的天文学基础。
伽利略《关于托勒密与哥白尼两大世界体系的对话》以确凿的证据进一步论证了哥白尼学说，更直接的动摇了教会所庇护的托勒密学说。
哈维的《心血运动论》以对人类躯体和心灵的双重关怀，满怀真挚的宗教情感，阐述了血液循环理论，推翻了同样统治西方思想千余年、被“正统宗教”所庇护的盖伦学说。
笛卡尔的《几何》不仅创立了为后来诞生的微积分提供了工具的解析几何，而且折射出影响万世的思想方法论。
牛顿的《自然哲学之数学原理》标志着17世纪科学革命的顶点，为后来的工业革命奠定了科学基础。
分别以惠更斯的《光论》与牛顿的《光学》为代表的波动说和微粒说之间展开了长达200余年的论战。
拉瓦锡的《化学基础论》中详细论述了氧化理论，推翻了统治化学百余年之久的燃素理论，这一智举被公认为历史上最自觉的科学革命。
道尔顿的《化学哲学新体系》奠定了物质结构理论的基础，开创了科学中的新时代，使19世纪的化学家们有计划地向未知领域前进。
傅立叶的《热的解析理论》以其对热传导问题的精湛处理，突破了牛顿《原理》所规定的理论力学范围，开创了数学物理学的崭新领域。
达尔文《物种起源》中的进化论思想不仅在生物学发展到分子水平的今天仍然是科学家们阐释的对象，而且100多年来几乎在科学、社会和人文的所有领域都在施展它有形和无形的影响。
《基因论》揭示了孟德尔式遗传性状传递机理的物质基础，把生命科学推进到基因水平。
爱因斯坦的《狭义与广义相对论浅说》和薛定谔的《关于波动力学的四次演讲》分别阐述了物质世界在高速和微观领域的运动规律，完全改变了自牛顿以来的世界观。
魏格纳的《海陆的起源》提出了大陆漂移的猜想，为当代地球科学提供了新的发展基点。
维纳的《控制论》揭示了控制系统的反馈过程，普里戈金的《从存在到演化》发现了系统可能从原来无序向新的有序态转化的机制，二者的思想在今天的影响已经远远超越了自然科学领域，影响到经济学、社会学、政治学等领域。
第一篇
第一章绪论
地质学是研究自然界中有机物和无机物所发生的连续变化的科学；同时也探讨这些变化的原因，以及这些变化在改变地球表面和外部构造所产生的影响。
第二章地质学发展史
东方的创世论印度和埃及哲学学派的最早教义，都是把世界的创造，归功于万能的上帝。
地质学家对东方创世论最感兴趣的部分，是它常常提到的、陆地屡被普遍大洋淹没的学说。
埃及的创世论连续灾难的教义与人类道德品质的反复堕落的关系，比我们最初所想象的要密切得多，自然得多。
因为在社会未开化的时期，所有大灾难都被认做上帝对人类罪恶的惩罚。
希腊人的意见据一些人提到安纳希门德的教义：
“最初的人类，起源于鱼，由鱼抚养到能自由行动之后，即被抛弃，于是开始登陆。
”“人类一定是由和他不同种类的动物衍生出来的；因为其他的动物，都可以自己觅食，唯有人类需要抚养；没有一种像他初生时那样的生物，可以生存。
”
裴塔哥拉的学说地球本身所固有的一种永不中断和逐渐变革的原理。
但此学说没有直接用来解释地质现象，换句话说，没有企图估计这种永不停息的变迁，在过去已经产生的结果和今后可能产生的总结果是怎样。
“在这个世界上，没有一样东西会消灭的；但是万物仅仅改换和变更他们的形状。
所谓出生，不过表示事物开始形成和它以前的原形有些不同的事物；所谓死亡，不过意味着一种事物终止其为原物。
虽然没有一种事物能于长久保持原状，但是一切事物的全部总和是不变的。
”
亚里士多德的意见从亚里士多德和裴塔哥拉体系看，二者都承认现时促成自然变化的各种作用，经过若干时代之后，可以使地面完全改观。
《气象论》中提到：
“一个区域的海陆的分布，不是永久不变的，原来的陆地，可以变成海洋，原来有海的地方，又可以变成陆地。
我们应该这样想，这些变迁是按照一定规律在一定时期内发生的。
”结论中说：
“因为时间是无穷的，而宇宙是不灭的，唐纳斯河和尼罗河却不能永远川流不息。
它们现在所占的位置，以前是干涸的；它们的作用，有时或尽，但是时间却没有限度。
所有其他河流也都是如此；它们发生，他们灭亡；海水也继续放弃某一部分陆地，而向另一个地方侵犯。
所以，地球上的海洋，大陆也不是永久是大陆，一切事物都随着时间发生变化。
”
史脱拉波学说史脱拉波讨论了在很高的山上和离海很远的地方，何以有如此之多的海生生物埋在泥土内的问题。
他说：
“水的上升或降落，或者水从一个地方撤退而向另一个地方泛滥，不是因为海水下面陆地的高度现在与以前不同。
他的理由是：
同一个陆地，有时隆起有时沉陷，海水也同时随着涨落，因此有时发生泛滥，有时又回到原位。
所以我们应当把这种现象归因于地面，不是归因于海底的地面，就是归因于被海水所泛滥的陆地，但是以归因于海底下的地面为合理，因为后者比较易于移动，并且由于比较湿润，变动也比较快”。
他又继续说，“正当的方法，应当从明显的实例和多少是日常发生的实例中，寻求我们的解释，例如洪水、地震和火山喷发，以及海底陆地的骤然隆起；因为后者也使海水上升；当这一块陆地又沉陷时，它也使海水下降。
不但小岛是如此，大岛也是如此，不但岛屿如此，大陆也是如此，它们都可以和海水一同上升；不论大小的区域，都可以沉陷，因为像步亚、比松那和其他地方的房屋和城市，曾因地震而被陷入海里去了。
”
普林内
第三章地质学发展史（续）
阿拉伯的作者
阿维森纳《矿物的形成与分类》
奥玛——古兰经的创世论奥玛著作，《海的退却》
早年的意大利作家直到16世纪早期，地质现象才开始引起各基督教国家的注意。
关于生物化石真相的争辩
马提奥里-法罗披奥认为一些物质经发酵后形成有机物形状的化石。
卡丹诺《精确论》在讨论石化的介壳时，他肯定的说，它们是海水过去曾经在山上停留的明显迹象。
塞萨尔宾诺-马焦里塞萨尔宾诺推想，化石介壳是由海洋后退时遗留在陆地上的动物，当泥土固结时，它们凝成了石块。
马焦里进一步说，味罗那和其他区域的介壳和海底物质，可能是由火山喷发抛到陆地上来的。
柏里西“他是第一个人敢于在巴黎说，介壳和鱼的化石，原来是海生的动物”
柯隆那他把埋在地层中的介壳分为三种，第一种是外模或印迹；第二种是内模或核胚；第三种是介壳本身的遗体。
史登诺史登诺论文《天然含在坚硬物质中的坚硬物质》,意思是“坚硬岩石中所含的宝石、结晶和有机化石”。
在它的岩层分类中，他坚持说，含有动物遗迹的和含有较老岩石碎块的沉积物都是次生的产物。
他区分了海相建造和河相建造，后者之中含有芦苇、杂草和树木的枝干。
他极力主张，沉积地层的位置原来是水平的；它们的倾斜和垂直位置，是由于地下蒸汽宣泄时地壳向上隆起所致，或者由于地下空洞上面的岩块向下陷落所致。
西拉因为偶然的事件，绝不可能完整地模仿实物。
洪水学说凡是否认有机遗体是摩西洪水的证据的人们，都有受到怀疑全部圣经的惩罚的危险。
奎里尼批判西拉的见解说，洪水不能把重的物体搬运到山顶上去，因为正如波义耳所证明，海水的激动，不能达到很深的深度；介壳动物更不能像有些人所假想的那样生存于这种洪水之中。
普罗特-李斯德普罗特博士把介壳和鱼化石的起源，归因于“地球所固有的塑造力。
莱布尼茨《原始地球》，照其想象，地球原来是一个燃烧的发光体，从创造时起，立即开始冷却。
当外壳冷却到足以使蒸汽凝聚的时候，降落的水，形成一个淹没了最高的高山和包围了整个地球的普遍海洋。
从熔融状态凝固成的地壳，具有气泡和洞穴的构造；因为在有些地方有裂缝，于是地面的水流入地下洞穴，使原始大洋的水平降低。
巨大洞穴的破裂，也是发生“史登诺所说的”地层变位和紊乱的原因，而这种骚动，也使覆盖在上面的水发生剧烈运动，于是造成洪水。
经过这样的激动之后，水在静止期间沉积了许多沉积物质，因而形成了许多泥质的和石质的地层。
莱布尼茨说，“所以原始的岩体，有两种起源，一种是由火成熔融体凝冷而成，另一种是由液体溶液中的物质固结而成。
”这些作用的反复出现（地壳的破裂和后来的洪水），产生新地层的交互现象，直到最后，这些作用达到了平静的平衡，建立了比较稳定的情况。
胡克他说：
“在有些人看来,腐坏的介壳可能是无关轻重的东西，然而用来证明时代的古远，这种自然界的遗物，比古币或纪念章更为可靠，因为，许多学者现在都深知道，凡是可以伪造的，或者可以用艺术和意匠制造的最好的古币，如同图书、手稿和碑刻等一样，事实上一向有人在那里做”，等等；“然而我们必须承认自然界的记录是很难阅读的，同时也很难应用它们来定出一个年代表，说明如此如此的灾害和变化发生于那一段时期，然而却不是不可能。
”
他说，有些物种，是“某些地方所特有的而为其他地方所找不到的，因此，如果这样的地方陷落了，那些生物很可能都同时被毁灭。
胡克的洪水说“在大灾难期间，陆地的干燥部分，可能因陷落而变成海洋，原来的海洋，可能因隆起而变成陆地，海生生物，可能就在创造和洪水时期之间的一段时期中，埋在海底的沉积物里面。
”
雷依他把普遍洪水的成因，归因于地球重心的变化，而否认为地震的结果。
伍德沃德照其想象，“洪水发生的时候，整个地球都被破碎而溶解了，而地层像泥浆水沉积的泥土那样，从这种混杂溶液里堆积下来。
”并坚持说，“海生物体按比重堆积在地层里。
”但雷依揭发了其错误，并且说，“轻重化石，常常混合在同一个地层之中。
”
波纳特“地球说”
惠斯顿他认为在圣经中的普遍洪水和普遍火灾等的教义，是完全符合于推理和哲学的。
但其信仰被牛顿所动摇，因为牛顿说，从天文学的各方面来推断，地轴斜度的变迁来解释现在的陆地以前曾被海水所淹没的推断，不正确。
赫清孙
西尔塞斯
萧许佐《鱼类的控诉和申辩》
意大利地质学家——瓦利斯内里《泉水的成因》中，说明泉水的流动是依靠地层的次序，而且往往依靠地层的错断，并说泉水不是海水通过地下虹吸和洞穴向上流动而在其行程中失去了它的盐度的。
莫罗莫罗用阿尔卑斯山等山脉断层和瓦利斯内里所说的地层移位，来证明他所主张的大陆曾受地下运动的影响而隆起的学说。
吉纳勒里对莫罗学说的说明地球内部谨慎地保存有记载过去事迹的遗物，山中常见的海生生物，便是这种事实的明证。
如果地震在过去有如此巨大的变迁力量，何以有史以来的效果却如此微笑呢？
莫罗体系中最大弱点，是把所有成层岩石，都归因于火山喷发。
马西里他发现在帕尔玛区域岩石中的介壳化石不是随便散步的，而是按照一定的种和属顺着有规律的次序分布的。
多纳提
巴尔达沙里
柏芳地球上现在的山川，都是次生作用造成的，这些作用，终于会毁灭所有的大陆、山脉和河谷，并且再产生和他们相同的其他大陆、山脉和河谷。
塔奇奥尼
勒门他将山脉分为三类：
一是与世界同时形成的，时期在动物出现之前，并且不含其他岩石的碎块；二是原生岩石受了普遍变革的局部破坏的结果；三是局部变革的结果，其中一部分是由于诺亚洪水。
格斯纳
阿杜诺根据原始观察，将岩石归为第一纪、第二纪和第三纪。
密契尔
克特可特
福提斯-奥多阿提提出“不整合”
莱斯普
福许赛尔
白兰多
梭尔丹尼
福提斯-特斯塔
科特西-史巴兰山尼-瓦勒利斯-怀特侯斯特
帕拉斯-沙修亚将近18世纪末期，把地球上的岩石分成组别和研究它们的相互之间关系的观念，已经非常普遍。
第四章地质学发展史（续）
维尔纳他在同时代学者的意见中所获得的无上权威，终于损害了地质科学的进步；同时也抵消了他的努力所获得的成就。
火成论派和水成论派之争莱普斯在1768年正确的断定赫斯玄武岩的火成成因。
阿杜诺曾指出，维生丁的各种暗色岩，是与火山产物类似的，并且可以显明的归于古代的海底喷发。
柯林尼在1774年认识了莱茵河沿岸安德那赫和波恩之间的各种火成岩的真正性质。
1775年，戈他德访问了维瓦雷斯，建立了玄武岩流和熔岩的关系。
最后，1779年，福加斯发表了他所著的维瓦雷斯和维雷火山的叙述，并且指出这些玄武岩流如何从至今还很完整的火山喷口中流出。
德斯马列士特
陶乐美-孟特罗西陶乐美在埃特纳山的古代熔岩中，找到了柱状玄武岩；1784年，他在西西里的诺陀谷中，看到了海底熔岩和钙质岩层的交互层。
赫顿
赫顿学说赫顿说，“在地球现在的构造中可以看到旧世界的废墟；现时组成我们大陆的地层，原先是在海水下面，而且是由先存大陆的残屑所构成。
同样的力量，现时还在用化学分解或机械破坏的方法，毁坏最硬的岩石，还在把物质向海里搬运，他们在那里散布开来，形成与较古地层相同的地层。
他们虽然疏松的铺在海底，但是将来会受火山热的影响而发生变化和固结，最后则被隆起、破裂和扭曲。
”
赫顿虽然没有考察过任何活动火山区域，但是他深信玄武岩和许多其他较老的暗色岩，都是属于火成成因，而其中的一部分，是以熔融状态灌注在较古地层的裂隙之中的。
花岗岩中没有层次，以及其中的矿物性质与他认为是火成成因的岩石中的矿物的类似性，使赫顿断定花岗岩一定是熔融物质所形成。
在世界的法则中，我找不到开始的痕迹，也没有结束的瞻望。
浦雷弗尔对赫顿学说的说明
伏尔特亚
考波-威廉斯
第·乐克-寇万
威廉·史密斯他步行了全国，没有以前观察者的指导，也没有共同工作者的帮助，竟然完成了不列颠全部岩石的分类。
地质学的近代发展
火成论者和水成论者的敌对争辩，达到了如此的高峰，致使这两个名词变成了骂人的术语，双方用于寻求真理的精力，反而少于寻找可以加强他们自己的理由或者可以损害敌人的议论。
最后终于产生了一个新学派，自以为绝对中立，对维尔纳和赫顿的学说都持冷淡的态度，并且决心致力于观察。
毫无节制的党派争辩所激起的反应，现在产生了极端谨慎的倾向。
玄想的意见，受到抑制，恐怕犯偏于一党的嫌疑，有些地质学家竟至对任何现象的原因都不愿发表意见，甚至于对从观察事实推得的无可置疑的结论，也宁可持怀疑态度。
伦敦地质学会1807年成立，增加观察和记录观察，忍耐地等待将来的结果，是他们提出的目标，他们最得意的格言说，为地质学作出普遍原理，为时尚早，为将来的概括建立基础，在许多年内大家必须以专心从事于供给资料为满足。
从18世纪起，地质研究三个主要部门的进步，是由欧洲三个国家促成的——德、英和法。
所谓矿物地质的系统研究，起源于德国，维尔纳首先在那里准确地叙述了岩石中的矿物。
第二级地层的分类，每层都用化石为标志，是英国人的功绩。
第三纪地层的基础，是居维叶和勃朗尼亚特在法国建立的。
许多简单矿物和岩石的名称，至今还是用德文，欧洲第二纪地层的名称，大部分用英文，而且过分偏重于英国的类型。
巴黎盆地内确定的分层，一直被用作整个欧洲其他第三纪沉积物的比较标准。
“使已死的东西复活，其愉快不下于创造。
”
第五章阻碍地质学进步的各种偏见
许多普通作用的不同配合，可能足以产生无穷种类的结果，并且把他们所造成的遗迹，保存在地壳里面；照这种原理推测，同样的变迁，将来还可以重复出现。
关于过去时间长短的存见地球上有生物的时期比最初所假定的早得多，他们绝想不到，过去时期的时间量和有史以来时间的比例，有我们现在一般所想象的那样大。
假定在细读一个民族的民事或军事历史的时候，我们的印象中把2000年的经过，缩为200年。
这样的一段历史，立刻会变成一本传奇小说；许多意外的事件，会紧密地互相连接在一起。
研究自然界遗迹的人，如果受了这种错误观念的影响，也必定对各种作用的力量和猛烈程度，作出同样过于夸大的描写，而对过去和现在自然情况的调协也必定会遇到难以克服的困难。
……那么除了承认自然界曾经经过一次彻底大革命之外，不可能达成其他的结论。
过分低估过去时间长度的后果之一，是使毫无关系的事件，似乎同时发生，或者在任何条件下没有机会同时发生的稀有事件，似乎会同时发生。
由于我们陆居的特殊地位所引起的偏见
由于我们看不见地下的变迁所引起的偏见
如果有人告诉一个不肯轻信自然秩序有任何非常偏差的自然哲学家说，在他们的时代发生了这一类的偏差，他一定也像地质学家一样，希望在过去的每一时代中，也能找到这些偏差的证据。
远古时期的水成力量比现在强大的假定
水成作用的强度问题：
地质学研究所揭露的地球的过去变化，其性质和程度是否和现实每天正在进行的变化相同。
剥蚀作用沉积作用和剥蚀作用是不能分割的两种过程。
漂砾和冰的作用拥护过去时期流水力量比现在大的学者们，根据另一种现象支持他们的见解，就是散布在欧洲北部和美洲的巨大石块，又叫漂砾。
他们是经过长距离搬运而来，但绝不是通常的河流或洋流的力量所能搬运。
应该为各种的联合活动：
一为冰的搬运力与流水的配合，二是海底逐渐变成陆地的上升运动。
大洪水大洪水原因似乎有两种：
一是水平高于海面的湖水的溃决；二是海水向高度比平均海面低的洼地流注。
但似乎又不足以形成大洪水。
古代沉积物的假定普遍性颜色、结构和成分完全不同的地层，可以属于同一时代。
古代的火成力量比现在强大的假定
地下运动的渐进发展
断层最后一次的运动，会抹杀以前碎末的痕迹
平行山脉突然上升的学说波蒙关于山脉成因的理论：
一是各种各样的独立山脉，是在特殊时期内突然上升的；二是同时上升的山脉，彼此保持平行的位置。
白垩的沉积，或者任何一组地层的沉积，可能是在表示这种地层特性的化石物种所属的那一个地质年代的小部分时期内完成的。
也就是说，白垩纪和白垩纪沉积的地层的时间不等。
进一步分析平行学说，几乎没有必要，因为整个辩论的重点，是决定于是否有准确的证据可以用来说明两个独立山脉的隆起是同时还是不同时。
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