《人類科學(xué)技術(shù)史-255》近代地質(zhì)學(xué)的興起

近代地質(zhì)學(xué)的興起

近代地質(zhì)學(xué)是一門起步較晚的科學(xué)。因?yàn)樵诮茖W(xué)發(fā)展的初期，工場(chǎng)手工業(yè)尚不發(fā)達(dá)，社會(huì)對(duì)金屬礦產(chǎn)和其他礦產(chǎn)的需要量不大，因此使采礦業(yè)還只處于最初的發(fā)展之中，這樣使得人們對(duì)地球的地質(zhì)狀況缺乏了解，但隨著手工工場(chǎng)在17世紀(jì)的進(jìn)一步發(fā)展，社會(huì)對(duì)于煤和金屬礦產(chǎn)的需求逐漸增加，到了17世紀(jì)中后期，采礦業(yè)與采煤業(yè)迅速發(fā)展起來(lái)，因此人們的地質(zhì)知識(shí)也就逐漸豐富起來(lái)，特別是由于不同地層中的大量化石的發(fā)現(xiàn)，直接推動(dòng)了近代地質(zhì)學(xué)的誕生。

17世紀(jì)中后期，第一個(gè)真正屬于近代類型的地質(zhì)學(xué)家，是意大利醫(yī)學(xué)家、比較解剖學(xué)的先驅(qū)斯臺(tái)諾(1638-1687年）。斯臺(tái)諾原是丹麥人，青年時(shí)期留學(xué)于意大利后，即留居意大利任佛羅倫薩宮廷的御醫(yī)。在行醫(yī)之余，他通過(guò)解剖學(xué)研究走向了對(duì)化石的研究。在解剖研究中，他把現(xiàn)代鯊魚和狗魚與當(dāng)時(shí)已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的一種化石作了比較，發(fā)現(xiàn)它們之間有相似之處。因此他認(rèn)為，那種化石是現(xiàn)代鯊魚和狗魚的祖先，并由此得出化石是古生物遺跡的結(jié)論。通過(guò)對(duì)化石的研究，斯臺(tái)諾不僅奠定了比較解剖學(xué)和古生物學(xué)的最初基礎(chǔ)，而且還由此走向了地質(zhì)學(xué)的研究。

在地質(zhì)學(xué)中，斯臺(tái)諾以化石鑒別為基本內(nèi)容和主要方法，對(duì)地層學(xué)進(jìn)行了初步的研究。他認(rèn)為，化石是鑒別地層的主要依據(jù)，而含化石的地層則是地層演化史的直接記錄。他指出，若某一地區(qū)的地層中的化石生物與現(xiàn)代海洋生物相似，則可以證明該地區(qū)的地層為海洋沉積；若某一地區(qū)的地層中化石生物與現(xiàn)代陸地生物相似，則可證明該地區(qū)的地層為陸地沉積，這樣，斯臺(tái)諾就以化石鑒別為實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)，建立起了地層學(xué)的基本原理。而由于實(shí)驗(yàn)方法的初步引入，屬于近代科學(xué)范疇的近代地質(zhì)學(xué)，也才產(chǎn)生了自己的萌芽。

斯臺(tái)諾把實(shí)驗(yàn)方法初步引入地層學(xué)之后，還對(duì)地層演變規(guī)律進(jìn)行了初步探討。通過(guò)對(duì)化石的鑒別和佛羅倫薩郊外的考察，他提出了地層演變?nèi)桑旱佣伞⒃歼B續(xù)性定律、原始水平性定律。他在三定律中指出，若地層未經(jīng)變動(dòng)，則下層地層老于上層地層，而上層地層新于下層地層，這是迭加定律；若地層未經(jīng)變動(dòng)，則地層應(yīng)呈現(xiàn)連續(xù)性減薄，這是原始連續(xù)性定律；若地層未經(jīng)變動(dòng)，則地層應(yīng)呈現(xiàn)出水平或接近水平的產(chǎn)狀，這是原始水平性定律。他認(rèn)為，運(yùn)用他所提出的地層三定律，就可以從未經(jīng)變動(dòng)的地層產(chǎn)狀來(lái)鑒別發(fā)生過(guò)地層變動(dòng)的地層演變。

在提出地層演變?nèi)傻幕A(chǔ)上，斯臺(tái)諾還對(duì)地史學(xué)進(jìn)行了最早的研究。他通過(guò)對(duì)佛羅倫薩郊外的托斯卡納地區(qū)的地層考察，把這一地區(qū)的地質(zhì)史劃分為六個(gè)演變時(shí)期，亦即六個(gè)地質(zhì)幕：第一幕，沉降而接受沉積；第二幕，抬升為陸；第三幕，發(fā)生斷裂與巖層傾斜；第四幕，再次沉降接受沉積，并出現(xiàn)化石生物；第五幕，重新抬升為陸，成為濱海平原；第六幕，在流水和地下火的聯(lián)合作用下，相繼形成河谷和峭壁，構(gòu)成現(xiàn)今地貌。可見(jiàn)，斯臺(tái)諾所編制的該地區(qū)的這個(gè)地質(zhì)史年代表中，已孕育著近代最初的地質(zhì)演化思想。

斯臺(tái)諾不僅在化石學(xué)、地層學(xué)和地史學(xué)等方面為近代地質(zhì)學(xué)的誕生作了開拓性的工作，而且開創(chuàng)了近代地質(zhì)學(xué)的一些主要科學(xué)方法，如化石比較法、歷史分析方法等。因此，就他的地質(zhì)學(xué)成就與地質(zhì)學(xué)方法而言，他不愧為近代地質(zhì)學(xué)的偉大先驅(qū)。1669年，斯臺(tái)諾在他的著名論文《天然固體中的堅(jiān)強(qiáng)物》以及其他一些論文中，闡述了他的地質(zhì)學(xué)理論。自此以后，早期地質(zhì)學(xué)開始萌芽，進(jìn)入最初的生長(zhǎng)期。