世界近代中期科技史-第19章
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幕，抬升为陆；第三幕，发生断裂与岩层倾斜；第四幕，再次沉降接受沉积，
并出现化石生物；第五幕，重新抬升为陆，成为滨海平原；第六幕，在流水
①
和地下火的联合作用下，相继形成河谷和峭壁，构成现今地貌 。可见，斯台
诺所编制的该地区的这个地质史年代表中，已孕育着近代最初的地质演化思
想。
① 孙荣圭：《地质科学史纲》，北京大学出版社1984年版，第8页。
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斯台诺不仅在化石学、地层学和地史学等方面为近代地质学的诞生作了
开拓性的工作，而且开创了近代地质学的一些主要科学方法，如化石比较法、
历史分析方法等。因此，就他的地质学成就与地质学方法而言，他不愧为近
代地质学的伟大先驱。1669年，斯台诺在他的著名论文《天然固体中的坚强
物》以及其他一些论文中，阐述了他的地质学理论。自此以后，早期地质学
开始萌芽，进入最初的生长期。
2。水火之争
（1）早期水火之争
①伍德沃德与早期水成论。当早期地质学最先在意大利萌芽时，它也在
手工工场发展比较迅速的英国产生了萌芽。在英国，由于采煤场与采矿场的
迅速发展，化石的发现也日趋增多，引起人们对地质现象的关注。
在英国，最早对化石进行认真研究的代表人物，是剑桥大学的牧师、著
名的植物学教授约翰·雷伊（1627—1705年）。他早年在剑桥大学进行植物
教学与植物分类学研究，并在 1660年首创植物分类的自然分类法体系。此
后，雷伊又与英国地质学家维路比（1635—1672年）一起进行过广泛的生物
和地质考察，开始致力于动物分类的自然分类法体系的建立，在此过程中，
雷伊研究了动物的比较解剖学，并由此走向了对生物化石的研究。
在对化石的看法上，当时的英国仍普遍受神学自然观的影响，即认为化
石是上帝创世留下的废品，那些在高山上发现的海生生物化石，是由于《圣
经》中所说的摩西洪水的作用，对于这种对化石成因的神学解释，雷伊在1660
年以后发表的一些论文中提出了质疑，雷伊指出，化石并非上帝创世时留下
的废品，而是古生物的遗迹。至于海生生物的化石出现在高山地层之中，他
觉得那是难以用《圣经》中的摩西洪水说解释的。
当时，水成论尚未明显地形成一种学说，只是由于《圣经》中有关于摩
西洪水的传说，而早期地质学先驱斯台诺在论述地质作用时，即提到过“地
下火”的作用，又提到过水成作用，因此早期的水成论似乎既有神学背景，
又有科学依据。因此它比早期的火成论似乎更有影响。反之，当植物学家雷
伊在批驳水成论时，他也尚未形成系统的火成论思想。
雷伊在对早期水成论提出质疑时，虽然尚未形成系统的火成论，但是他
对水成论的质疑却引来了一些对化石与地质持有神学见解的人的不满，并因
此对雷伊的非神学见解提出了反驳。其中，对雷伊反驳得最起劲的人物，要
数格雷山姆学院的医学教授、英国早期地质学的先驱伍德沃德 （1665—1728
年）。
伍德沃德早年学医，后因医学化学的关系，转为研究早期的矿物化学，
并因此进行过一些地质考察。他考察了一些在水成作用下生成的地层及其化
石，形成了较系统的水成论见解。他曾向剑桥大学赠送了一批能证明水成作
用的化石，以示向雷伊证实水成论的正确性。1695年，他出版了他的地质学
著作《地球自然历史试探》，论述了他的水成论思想。
对于地质的变化原因，伍德沃德以《圣经》的摩西洪水为依据，论述了
地质变化中的水成作用。他认为，摩西洪水之大，比雷伊所设想的规模还要
大得多。他说：“那时整个地球被洪水冲得土崩瓦解，而我们现在看见的地
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①
层都是从混杂东西中沉积而成的，就像含土液体中的沉淀一样。”这说明，
伍德沃德是把 《圣经》中的摩西洪水说作为地层变化的主要原因的。
对于地层的变化过程，伍德沃德也阐述了他的一套比较系统的水成论的
见解，他认为，摩西洪水作用于地层变化的过程，基本上可分为两个过程：
破坏过程与沉积过程。在破坏过程中，摩西洪水不但毁灭了地球上大部分生
物，而且粉碎了地表构造，使地表的岩石、土壤、杂物以及各种无机物全部
被冲击起来，整个地球就成了一片包括人体、生物遗体、岩石，以及各种杂
物在内的沉渣泛起的汪洋。他认为，在水成作用下的地层变化的第二个过程
是沉积过程，他认为，在摩西洪水的后期，洪水慢慢澄清。最重要的金属矿
产、骨头化石先沉积到最底层；海生动物的遗骸沉积到白垩层；而最轻的人
体和高等动物的遗骸则沉积古沙土层。由于动植物遗体被卷入了整个沉积过
程，因此在地层最深处也能见到生物化石。至于海生生物中的贝壳化石之所
以在高山地层中出现，那是由于它们比较轻的缘故。
在论述地层变化原因与变化过程的基础上，伍德沃德指出：地层中的所
有生物化石，都是古代曾经有过的生物的遗骸。只不过是由于摩西洪水所造
成的弥天之灾，使其中的某些物种绝迹了。无论是仍然流传下来的生物化石，
还是已经完全绝灭的生物的化石，他认为它们都是《圣经》中所提到的摩西
洪水的见证。
以伍德沃德为代表的早期水成论，虽含有浓厚的神学色彩，但也确实含
有一定的科学成分，因此，英国不少科学家也持有类同于水成论的见解，如
牛顿、哈雷等。
②雷伊与早期火成论。伍德沃德的水成论著作发表之后，雷伊即著文反
驳，并在反驳中较为系统地提出了他的火成论学说。
1693年，雷伊在他的最初的比较解剖学研究的基础上，建立起了动物分
类的自然分类法系统。在建立动物的自然分类系统的过程中，雷伊通过对不
同地层的化石的考察，朦胧地发现了生物化石在地层中的新老迭加现象。他
认为，含有不同化石的地层的一层一层地堆积现象，用水成论的摩西洪水的
一次破坏和一次沉积作用是无法解释的，因此他也根据人们当时所关心的地
质的变化原因和地质的变化过程这两个基本问题，阐述了他的火成论见解。
对于地层变化的原因，雷伊认为，岩石和地层的形成，化石在不同的地
层中的分布，并不是摩西洪水的作用，而是地球内部的火运动的结果，即火
山运动的结果。而地球内部的火的运动，乃是出于上帝的命令。在上帝的指
令下，由于地球内部火的作用，山岳和陆地便从大海深处升起，最后升出水
面形成现在的地层与地表构造。
对于地质变化的过程，雷伊认为，地球内部的火在持续的运动中，因此
使火山不断爆发，生物不断死亡，这样就使火山熔岩与生物遗体混杂在一起，
一层一层地堆积起来，于是在不断的堆积中形成现在的新老迭加堆积的地层
产状。如果说，伍德沃德的水成论把地质变化过程看作是水成作用的一次沉
积过程的话，那么雷伊则把地质变化过程看作是火成作用的多次堆积过程。
对于化石的成因和分布，雷伊也运用他的火成论进行了解释。雷伊认为，
化石是在火山爆发时被毁坏的生物遗体与火山熔岩混杂堆积的结果。而高山
地层中之所以出现贝壳化石之类的海生生物化石，说明该地区在漫长的地质
① ［英＇斯蒂芬·F·梅森： 《自然科学史》，上海译文出版社1980年版，第370页。
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年代以前是海洋，由于火山爆发使该地区隆起，并最终升出水面成为高山。
反之，现在是海洋的地方，可能是以前的高山沉降的结果。
雷伊的火成论虽然带有一定的神学色彩，但也含有重要的科学成分，特
别是在那些仍有活火山的国家，雷伊的火成论更易于为人们所接受。继雷伊
之后，在18世纪前期持火成论观点的著名代表人物，是意大利威尼斯一个修
道院的院长莫罗 （1687—1764年）。
18世纪初，莫罗对意大利的一些山地地层进行了考察，在高山上发现了
不少海生生物贝壳的化石。莫罗认为，高山上存在的贝壳化石用摩西洪水说
是解释不了的，而只能用火山的作用才能加以解释。为此，他在1740年发表
了一篇题为《论在山里发现的海洋生物》的论文，论述了他的火成论见解。
莫罗的火成论继承和发展了雷伊的火成论。他认为，地质的变化原因，纯粹
出于地球内部的炽热的熔岩的运动，引起一系列的火山爆发。每次火山爆发
之后，冷却的熔岩都与混杂在其中的生物遗骸堆积成新的岩层。火山不断爆
发，岩层不断堆积，也就逐渐形成了现在的地质结构。至于在不同的地域所
表现出来的地质差异，他认为，那是因为每次每处的火山爆发存在着时间和
地点的差异，所以在地质结构上也就表现出了差异。对于摩西洪水的作用，
他认为，它可能是地质作用中的一种因素，但在整个地质作用中，它并不占
主要地位。
由于莫罗的火成论继承和发展了雷伊的火成论学说，同时也概括了南欧
地区的一些近代地质史实，因此它产生了比雷伊的火成论更为深远的影响。
到了18世纪后期，尽管水成论仍具有神学背景，但火成论已发展为一种可以
与水成论势均力敌的地质理论了。
（2）重起的水火之争
①新的地质考察。17世纪末18世纪初的早期水火之争后，水火之争曾
一度处于相对沉寂的状态，到了18世纪末期，水火之争又重新爆发。爆发的
主要原因，是18世纪中后期采矿业的迅速发展，特别是随采矿业的发展而发
展起来的广泛地质考察。
在法国，地质学家盖达尔 （1715—1786年）和德马雷 （1725—1815年）
进行了最初的地质考察。盖达尔是医生，他从医药化学的研究中产生了对地
质学的兴趣，他的地质考察遍及法国各地。他在地质考察中发现，地层中的
矿层与岩层总是并列存在，他从这种夹层的走向来断定地层的走向。他在考
察法国的海岸地层时，发现一个夹层因陷入英吉利海峡而消失，他断言，这
一夹层应当在英国重新出现，后来，他在英国南海岸的考察证实了他的这一
推断。在地质考察的基础上，盖达尔还在巴黎科学院的赞助下，与化学家拉
瓦锡合作，于 1780年绘制并出版了第一张大型的法国地质图。在地质理论
上，他倾向于水成论的观点。他认为，爱尔兰的“巨人堤道”上的“石柱”
型的玄武岩，正是由于水成作用形成的。但由于他对被认为是死火山地区的
奥汶地区也进行过考察，因此他也相信火成论的某些观点。德马雷在地质理
论上倾向于火成论，他在考察中发现，在年代久远的死火山附近，也有由玄
武岩构成的“石柱”。因此他认为这些“石柱”型的玄武岩，是火山熔岩冷
却的结果，即是由火成作用形成的。由于他们两人的主要注意力在地质考察
方面，而且他们在地质理论上倾向于一派时，对另一派的理论也并不完全拒
绝。因此，在他们之间虽然已重新发生了水火之争的思想交锋，但尚未形成
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新的水火之争的激烈论战。
在德国，柏林大学的地质学教授勒曼 （？—1767年）和医生富克泽尔
（1722—1773年）曾对哈尔茨山脉产煤区的地层进行过地质考察。他们根据
在矿区断层中发现的岩层的区别，对岩层进行了分类研究，他们认为，所有
的岩层，基本上可分为三类：第一类是原始岩层，这种岩层不含化石，是年
代最为久远的古老岩层，它们是构成山峦地层的核心。第二类是沉积岩层，
其中含有简单的海生生物化石，它们在历史年代上比原始岩层年轻。第三类
是堆积岩层，其中含有大量陆生生物化石，在历史年代上，它们又比沉积岩
层年轻。根据地质年代学与岩层分类学的研究，勒曼与富克泽尔兼取了水成
论与火成论的观点。
此外，在英国，在西欧和北欧的一些国家，也有一些地质学家进行了地
质考察。
新的地质考察的发展，推动了新的地质理论的研究，而作为当时地质理
论的两大支柱：水成论和火成论，也就随之相应地重新活跃起来。
②维尔纳和水成论。18世纪末19世纪初，使水成论重新兴起于地质界
的，是这一时期水成论的新的代表人物，德国地质学家维尔纳（1749—1817
年）。
维尔纳生于一个矿业世家，在莱比锡大学毕业之后，即转入了地质学研
究。1755年，26岁的维尔纳即开始在当时德国著名的弗赖堡矿业学院任教
授，主讲矿物学、采矿学、岩石学和地球构造学等多门课程。在此后的 40
年左右，他以弗赖堡矿业学院为基地，创立了新的水成学派。
在任教期间，维尔纳曾对弗赖堡所在的萨克森和波希米亚地区进行过多
次较为深入的地质考察。在考察中，他采集到了大量的岩石与矿物标本，他
以这些标本为基础，对岩石进行分类研究。他认为，就岩石所含的化石的状
况而言，可将所有的岩石分为四类：第一类是原始岩石，这类岩石是在原始
海洋中结晶而成的，因此它里面完全没有化石；第二类是过渡性岩石，如石
英、板岩等，这类岩石是在海洋沉淀过程中形成的，因此含有海生生物化石；
第三类是沉积岩，它们是在洪水沉积过程中形成的，因此其中含有大量的生
物化石；第四类是次积岩与异生岩，即由沙石与粘土组成的岩石，它们是其
他岩石风化之后形成的。维尔纳对岩石所进行的分类学研究，奠定了早期岩
类学的基础。
由于维尔纳所考察过的地质区域有限，他所考察过的萨克森与波西米亚
地区是以水成岩为主的地区，因此，在地质理论研究中，他就无条件地接受
了水成论学说，并以他的岩石学和矿物学为基础，进一步发展了水成论学说。
维尔纳认为，所有岩石和矿石，最初都是由于原始海洋的沉积作用形成
的，因此，水成作用是地质起源与演化中的主要地质作用，至于火山，那不
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