巖石形成之爭

眾所周知，自然界中千姿百態、色彩斑斕的巖石大致分為巖漿巖、變質巖和沉積巖三大類。它們三者之間有著錯綜復雜的關系，可究竟是哪類巖石最先形成的呢?它們又是怎樣形成的呢?這些謎團困擾了一代代的科學家，為此，科學界還曾展開過一場場曠日持久的激烈爭論。

“水成說”與“火成說”

18世紀中期，隨著資本主義經濟的迅速發展和工業革命的興起，開礦山、挖運河“運動”搞得如火如荼，在此過程中獲得的巖石和化石資料越來越多，為地質學提供了大量可觀察證據，地質學開始由思辨走向訴諸經驗與觀察。英國地質學會甚至將“收集實證材料而不急于構建理論”作為學會的宗旨，在這種注重實證的學術背景下，出現了以德國地質學家A.G.維爾納為代表的水成說學派，和以英國地質學家J.赫頓為代表的火成說學派。

在對礦物的形態、成份、分類和用途作了大量的考察和研究之后，A.G.維爾納于1791年系統地闡述了水成說理論。他認為，在地球生成的初期，表面被原始海洋所掩蓋，溶解在其中的礦物質通過結晶，逐漸形成了巖層。維爾納并不否定熱力的作用，但他認為地下的熱，如火山是煤的燃燒引起的，只是一種較晚的、輔助性的地質力量。他堅信所有巖石都是由原始的海水或洪水中的沉積物形成的。也就是說，天下的巖石都是水成巖，人們稱他的觀點為“水成派”。

以英國地質學家J.赫頓為代表的一些科學家們提出與“水成派”針鋒相對的觀點，即用自然過程來解釋地球的歷史，并在1795年系統論述了火成說理論。他們認為花崗巖等巖石不可能是在水里產生的，而是與地下的巖漿作用有關，是由高溫的巖漿冷卻結晶而成。赫頓并不完全否定水的作用，但他認為河水只是把風化了的巖石碎屑沖到海里才逐漸積累，形成石礫、砂土和泥土。赫頓認為地球既沒有開始，也沒有結束；同時他也認為維爾納的原始海洋的觀點沒有根據。

“水火之爭”

由于赫頓的地球永恒性觀點違反了傳統宗教觀念，開始并未得到人們的認同，甚至受到一些人的攻詰。水成說在初始時占據上風，英國地質學會的大部分會員也贊成維爾納的觀點。但由于火成說不斷得到觀察和實驗的證實、補充，人們開始轉而支持火成說。在爭論過程中，各學派傾向于用各自觀察到的經驗證據來支持自己的地質理論。由于受到觀察范圍的限制，各學派難免局限于區域性或地方性的證據。大凡居住在沉積巖地區或專門從事沉積巖研究的人傾向于水成說；而居住在火山地區和專門研究火山的人則傾向于火成說。因此，在英國愛丁堡召開的一次國際學術會議中，這兩個學派在附近的火山腳下，對那里的地層結構成因展開了激烈的現場辯論。由于兩派都以偏概全，只相信自己，導致了雙方互相攻擊和謾罵，最后竟然拳打腳踢，演出了科學史上少有的科學家用武力解決學術問題的鬧劇。“水成派”與“火成派”一直爭論了幾十年，史稱“水火之爭”。

多成因巖石分類觀點

后來的科學研究證明，巖石的成因是多元的：不僅有水成巖、火成巖，還有些是由天外來的隕石生成的。1830年，英國自然科學家C.萊伊爾提出巖石的成因分類，將巖石分為水成巖類、火山巖類、深成巖類和變質巖類，深成巖類包括花崗巖和片麻巖類。他認為三大類巖石具有不同的形成條件和環境，而巖石形成所需的環境條件又會隨著地質作用的進行不斷地發生變化。沉積巖和巖漿巖可以通過變質作用形成變質巖。在地表常溫、常壓條件下，巖漿巖和變質巖又可以通過一系列的沉積作用而形成沉積巖。當變質巖和沉積巖進入地下深處后，在高溫高壓條件下又會發生熔融形成巖漿，經結晶作用而變成巖漿巖。因此，在地球的巖石圈內，三大巖類處于不斷演化過程之中。萊伊爾以多種成因觀點代替巖石的單一成因觀點。至此，“水火之爭”才告一段落。

19世紀中期至20世紀40年代末，科學研究確定了各類巖石組合與其形成地質環境的聯系，加深了對巖石成因的了解，顯微巖石學、巖石化學以及變質巖巖石學等學科理論相繼提出。隨著科學技術的不斷發展，如X光及電子顯微技術、光譜、質譜等新技術、新方法的應用為地殼早期巖石、洋底和深部地幔巖石的研究積累了大量的資料，進一步推動了現代巖石學理論的完善。

責任編輯 李 軍