火成論（Plutonism）是一種地質(zhì)學(xué)理論，它認(rèn)為地下熱能是地質(zhì)現(xiàn)象的主要?jiǎng)恿Γ?a href="/hebeideji/7196471799734190132.html">地球核心是熔融的液態(tài)。這一理論的代表人物是蘇格蘭地質(zhì)學(xué)家詹姆斯·哈頓，他提出巖石是由地下熱能所改變的，特別是在火山活動(dòng)區(qū)域，地?zé)岬臏囟葧?huì)對(duì)巖石產(chǎn)生影響。
簡(jiǎn)介
火成論把“地下邁阿密熱火隊(duì)”看成地質(zhì)現(xiàn)象的主要?jiǎng)恿Γ厍蚝诵氖侨廴诘囊簯B(tài)。由于意大利西海岸火山石帶的強(qiáng)烈活動(dòng)，古羅馬人相信有一位主管火和鍛冶的神，稱“沃爾坎”（Volkan）。火山（Volcano），火山學(xué)（Volcanology）等詞即來(lái)自意大利語(yǔ)的Vulcan。
在教會(huì)統(tǒng)治的中世紀(jì)，“圣經(jīng)”是唯一的真理。“圣經(jīng)”里說(shuō)有諾亞的大洪水，水成說(shuō)在很長(zhǎng)一段時(shí)期里成為不可動(dòng)搖的信條。
水成論和火成論的正式交鋒始于18世紀(jì)中葉的法國(guó)。1746年，蓋塔爾送給巴黎科學(xué)院關(guān)于礦帶和巖石分布的記錄。他發(fā)現(xiàn)了地層的連續(xù)性和空間分布的規(guī)律性，并據(jù)之作出法國(guó)的地質(zhì)圖。顯然，巖石只有形成在水中才具有連續(xù)性和分帶性，對(duì)奧費(fèi)涅火山的玄武巖，他也認(rèn)為是水溶液的結(jié)晶作用形成的。1765年，迪馬雷送給巴黎科學(xué)院奧費(fèi)涅的地質(zhì)圖，提出玄武巖是附近的火山里流出來(lái)的，柱狀節(jié)理是玄武巖曾處于熔融狀態(tài)的證明。
從十八世紀(jì)七十年代起,經(jīng)過(guò)近半個(gè)世紀(jì)的激烈爭(zhēng)論,人們逐漸認(rèn)識(shí)到地殼中有二類不同的巖石—沉積巖和火成巖,且初步認(rèn)識(shí)了第三類巖石—變質(zhì)巖。此后,生物學(xué)、化學(xué)和物理學(xué)甚至數(shù)學(xué)等逐步滲透進(jìn)入地質(zhì)學(xué),使地質(zhì)學(xué)的內(nèi)容越來(lái)越豐富,日趨完善。
理論學(xué)說(shuō)
魏爾納是水成說(shuō)的集大成者。1775年起他任德國(guó)費(fèi)頓堡礦山學(xué)校的教授，以出色的教學(xué)吸引了大量青年學(xué)生。他認(rèn)為自原始海洋開(kāi)始到諾亞洪水結(jié)束，水的力量營(yíng)造了一切地質(zhì)系統(tǒng)，自原始海洋到現(xiàn)在，水面在不斷地下降，原始巖石露出水面后開(kāi)始發(fā)生風(fēng)化、堆積而形成新地層。他的口頭禪是“百聞不如一見(jiàn)”。他的學(xué)生，如達(dá)步松（1804）和布赫（1809），在考察 了玄武巖和花崗石之后，都發(fā)表了不同于魏爾納水成說(shuō)的觀點(diǎn)。
與魏爾納觀點(diǎn)大相徑庭的一個(gè)代表人物是赫頓。這位蘇格蘭天才的主要調(diào)查區(qū)是加里東造山帶的典型露頭區(qū)蘇格蘭高地，那里有花崗巖和礦脈。他認(rèn)為地層的固化和海洋上升為陸地是地?zé)岬淖饔茫鹕交顒?dòng)是釋放地下能量的出口，有點(diǎn)象瓦特的蒸汽機(jī)（當(dāng)時(shí)瓦特正在進(jìn)行這方面的試驗(yàn)）。他的地質(zhì)理論長(zhǎng)期被說(shuō)成火成論，其實(shí)他本人并不認(rèn)為所有的巖石都是火成的。他對(duì)不整合面的發(fā)現(xiàn)和解釋為18世紀(jì)的地質(zhì)學(xué)增添了光彩的一筆。水成論與火成論的論戰(zhàn)在19世紀(jì)初達(dá)到高潮。由于詹姆斯·哈頓學(xué)說(shuō)的發(fā)展，一系列新的地質(zhì)事實(shí)證實(shí)了赫頓闡述的觀點(diǎn)，火成論者終于取得了勝利。
火成論與水成論主要爭(zhēng)論有：
①魏納認(rèn)為“不整合”是偶見(jiàn)的,是沉積物在一個(gè)傾斜而上沉積形成的,而赫頓認(rèn)為所有地層沉積都是水平的,傾斜是后來(lái)地層抬升的結(jié)果,而抬升力主要是巖漿侵入巖體產(chǎn)生的擠推力。
②魏納認(rèn)為,原始海洋沉積的巖層是原始層,花崗石是地球上最古老的巖層,叫原生巖層,而赫頓認(rèn)為,凡沉積地層總是由已存在的巖層破碎、搬運(yùn)、沉積而形成,也就是說(shuō),最占老的沉積層之前必有更古老的巖層。
③魏納認(rèn)為,深海沉積是由于沉積物本身重量與海水重量固結(jié)而成巖的,而赫頓認(rèn)為上覆重量并不重要,關(guān)鍵是地內(nèi)熱使深海沉積物熔融成巖,強(qiáng)調(diào)玄武巖是火成成因。
赫頓假設(shè)大陸和海洋幾乎同時(shí)形成即地球處于“持續(xù)的”過(guò)程之中，并把這一過(guò)程看成是一個(gè)無(wú)盡的循環(huán)，“沒(méi)有開(kāi)始的痕跡也沒(méi)有終止的跡象”。陸地表面處于被風(fēng)、水和冰凍緩慢侵蝕的過(guò)程中。碎片被河流帶到海洋中又沉積在海底。在海底，來(lái)自地球深處的壓力和熱量“烘焙”地層，使之變成沉積巖。不同的巖石層源于被侵蝕陸地的特性。后由于一系列地震，導(dǎo)致海底向上隆起，沉積巖露出水面成為陸地。這種巖石在漫長(zhǎng)而緩慢的過(guò)程中變形，巖石的裂縫允許熔巖從地球深處滲出，達(dá)到地球表面時(shí)就形成了火山。由熱而形成的火山石還會(huì)進(jìn)入沉積巖層，在那里慢慢冷卻，形成諸如花崗石之類的結(jié)晶巖石。與此同時(shí)，穩(wěn)定地侵蝕過(guò)程繼續(xù)進(jìn)行，開(kāi)始磨損新形成的陸地表面。進(jìn)一步的侵蝕還會(huì)磨損沉積巖和暴露的花崗巖，于是新的沉積巖層在海底繼續(xù)形成。這些巖石也許會(huì)由于地球內(nèi)部的壓力和運(yùn)動(dòng)被迫隆起，由此構(gòu)成一個(gè)今天依然在持續(xù)的循環(huán)過(guò)程。
發(fā)展過(guò)程
劍橋大學(xué)的牧師和自然科學(xué)家約翰·雷（1627～1705 年）曾提出，山岳和 干燥陸地是在上帝的命令下，通過(guò)地球內(nèi)部的火的作用，從海里上升起來(lái)的。 當(dāng)時(shí)，在那些有活火山的國(guó)家中，這種說(shuō)法比水成論似乎更具有說(shuō)服力。
1740 年，意大利科學(xué)家、威尼斯一個(gè)修道院的院長(zhǎng)安頓·莫羅（1687～1764 年）在《論在山里發(fā)現(xiàn)的海洋生物》一文中，提出了巖石形成純粹是地球內(nèi)部 熱力所致的理論。他認(rèn)為摩西洪水是次要的，摩西洪水在地質(zhì)學(xué)上并不是重要 的事件。莫羅認(rèn)為，原始地球有一個(gè)光滑的、石質(zhì)的表面，被不深的淡水所覆 蓋。由于地下火的作用，破壞了地球的表面，使陸地和山脈隆起而升出水面， 同時(shí)包含在地球內(nèi)部的物質(zhì)如黏土、泥、沙、瀝青、鹽等都被排放出來(lái)，在石 質(zhì)的地表上形成了一層新的地層。地下火的這種爆發(fā)一再重復(fù)就形成了更多的 地層。由于每次爆發(fā)的噴出物不能立即蓋滿全球，所以在不同的爆發(fā)之后埋葬 在地層中的物質(zhì)就有差別。化石是埋藏在新形成的地層中的動(dòng)植物遺骸，它由 陸地的隆起而出現(xiàn)在高山上。噴發(fā)出來(lái)的鹽進(jìn)入淡水就形成了苦澀的海水。莫 羅承認(rèn)曾發(fā)生過(guò)摩西洪水，但是他認(rèn)為摩西洪水不足以形成覆蓋歐洲大部分地 區(qū)的海相構(gòu)造。在莫羅之后，有人在地質(zhì)調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，火山附近的玄武巖石柱 確實(shí)是由火山熔巖噴發(fā)固化而成的。 不過(guò)莫羅把包括沉積巖在內(nèi)的所有巖石的 成因都?xì)w結(jié)為地下火的作用，這種看法顯然有片面性，同時(shí)也是站不住腳的。 莫羅特別強(qiáng)調(diào)火，強(qiáng)調(diào)火在形成巖石及形成巖層中的化石的作用。
伍德沃德和莫羅兩個(gè)觀點(diǎn)的尖銳對(duì)立，標(biāo)志著近代后期關(guān)于地質(zhì)形成理論 爭(zhēng)論的開(kāi)端。從 18 世紀(jì)末到 19 世紀(jì)前的 25 年中，由于水成論的大師亞伯拉罕·維爾納的 威望使水成論占了優(yōu)勢(shì)。就在以維爾納為代表的水成論為大多數(shù)地質(zhì)學(xué)家承認(rèn) 的時(shí)候，維爾納的兩個(gè)學(xué)生奧玻爾德·馮·布赫（1774～1852 年）和洪堡德 （1769～1859 年）考察了法國(guó)和意大利的火山地區(qū)的地質(zhì)情況，發(fā)現(xiàn)了一些與 維爾納觀點(diǎn)相矛盾的事實(shí)。例如，在火山地區(qū)沒(méi)有發(fā)現(xiàn)地下煤層；火山呈帶狀 分布，與深入地球內(nèi)部的地下斷裂有關(guān)。這些材料使他們認(rèn)識(shí)到地下火在地殼 運(yùn)動(dòng)中有不可忽略的意義。因此，他們拋棄了水成論而轉(zhuǎn)向火成論。這一轉(zhuǎn)變 給了水成論的優(yōu)勢(shì)地位以致命的打擊。
與大陸上這一新的動(dòng)態(tài)相呼應(yīng)，英國(guó)人詹姆斯·哈頓（1726～1797 年）也反對(duì)亞伯拉罕·維爾納的理論，提出只能用現(xiàn)在還在起作用的地質(zhì)力量來(lái)解釋巖石的形成 過(guò)程。赫頓年青時(shí)本來(lái)學(xué)習(xí)法律、醫(yī)學(xué)和農(nóng)業(yè)，1768 年進(jìn)入愛(ài)丁堡大學(xué)開(kāi)始研究地質(zhì)。1785 年，他在愛(ài)丁堡皇家學(xué)會(huì)宣讀了一篇題目為《地球的理論——對(duì) 于在地球的構(gòu)成、分解和復(fù)原中觀察到的規(guī)律的研究》的論文，較系統(tǒng)地闡述了他的地球觀。他堅(jiān)信,自然界的有序性應(yīng)當(dāng)成為一切科學(xué)的基礎(chǔ),地球的歷史,只能用我們現(xiàn)在看到的、并正在進(jìn)行著的地質(zhì)作用來(lái)解釋。這就是后來(lái)由Charles Lyell加以進(jìn)一步闡發(fā)、并統(tǒng)治地學(xué)界達(dá)一個(gè)多世紀(jì)的“均變論”，或歐洲學(xué)者所謂現(xiàn)實(shí)主義原理(Actualism)的理論基礎(chǔ)。10 年后，他又出版了著作《地質(zhì)學(xué)理論》，更加充分地發(fā)揮了他的論點(diǎn)。
與亞伯拉罕·維爾納相反，赫頓主要強(qiáng)調(diào)地球內(nèi)熱的地質(zhì)作用。赫頓認(rèn)為地球的內(nèi)部 是溫度很高的熔融狀態(tài)的巖漿，地球的堅(jiān)固地表仿佛是它們的容器，容器封閉 得很緊，只有一些火山口算是地球內(nèi)部的安全活門。當(dāng)?shù)叵履芰烤奂揭欢ǔ?度時(shí)，熔巖就沖破地殼通過(guò)火山口而噴流出來(lái)，形成玄武巖的結(jié)晶構(gòu)造。在火 山爆發(fā)的過(guò)程中，海底地殼隆起，形成陸地和山脈，山脈上的巖石被風(fēng)化成碎 屑，碎屑又被河水沖入大海，經(jīng)過(guò)沉積作用和地下熱的作用固化成巖石，一層 層地覆蓋在海底。這些成分不同但彼此平行的巖石，經(jīng)過(guò)地殼的再隆起變成傾 斜狀態(tài)，所以我們?cè)诘孛嫔铣３？吹桨鼑?a href="/hebeideji/7273129584454893579.html">火山石核心的傾斜的沉積地層。從這一觀點(diǎn)出發(fā)，詹姆斯·哈頓把所有的沉積地層都看作是以前陸地的碎屑形成的，認(rèn)為 從現(xiàn)在的地質(zhì)構(gòu)造可以看見(jiàn)“舊世界的廢墟”。赫頓認(rèn)為，地球以進(jìn)化的方式無(wú) 止境地被改造著，地質(zhì)的形成過(guò)程沒(méi)有什么起點(diǎn)，也沒(méi)有什么終點(diǎn)，在現(xiàn)在的 地質(zhì)現(xiàn)象中“看不到開(kāi)始的痕跡和結(jié)束的前景”。赫頓是地質(zhì)學(xué)中進(jìn)化思想的先驅(qū)。
赫頓被認(rèn)為是火成論的代表和集大成者。其實(shí)用“火成論”這個(gè)名詞來(lái)表 達(dá)赫頓學(xué)說(shuō)并不十分恰當(dāng)，因?yàn)樗⒉环穸ㄋ闹匾裕⒉话阉懦庠趲r石 的成因之外。不過(guò)，他強(qiáng)調(diào)地球內(nèi)熱在地殼形成中的作用。這樣，詹姆斯·哈頓把地殼 的垂直運(yùn)動(dòng)看作是地球上發(fā)生各種作用的成因，這種思想在地質(zhì)科學(xué)史上是一 個(gè)極大的進(jìn)步，赫頓也因此被譽(yù)為“現(xiàn)代地質(zhì)學(xué)之父”。
赫頓雖被認(rèn)為是現(xiàn)代地質(zhì)學(xué)的創(chuàng)立者，但在他 1797 年去世以后，因?yàn)樗?著作文筆較差，而且敘述簡(jiǎn)略，所以并不流行。后經(jīng)他的友人、愛(ài)丁堡大學(xué)教 授普萊費(fèi)爾（1747～1819 年）加以改寫，于 1802 年出版了《赫頓學(xué)說(shuō)的例證》， 赫頓的思想才得以發(fā)揚(yáng)光大。另外，赫頓的理論還得到了愛(ài)丁堡皇家學(xué)會(huì)會(huì)員、 蘇格蘭地質(zhì)學(xué)家詹姆士·霍爾（1761～1832 年）的支持。 在地質(zhì)現(xiàn)象的研究中，霍爾第一個(gè)應(yīng)用了實(shí)驗(yàn)的方法，1790～1812 年間， 他進(jìn)行了一些支持詹姆斯·哈頓理論的重要實(shí)驗(yàn)。水成論派之所以反對(duì)赫頓，是因?yàn)樗?們認(rèn)為：
第一，熔融的巖漿凝固時(shí)只能形成玻璃體而不會(huì)結(jié)晶；
第二，有些巖 石如石灰?guī)r，在受熱以后還會(huì)被分解掉。
霍爾在玻璃廠看到，如果讓熔融的玻 璃非常緩慢地冷卻，它就結(jié)晶化而變成不透明的物體；如果讓它很快地冷卻， 它就會(huì)變成透明的玻璃。霍爾受此啟發(fā)，從維蘇威火山和埃特納火山弄來(lái)熔巖， 放在煉鐵爐里熔化。如他所料，如果讓熔融巖石慢慢冷卻，它就變成像玄武巖 那樣的結(jié)晶質(zhì)；如果讓它很快冷卻，它就變成了玻璃狀的東西。霍爾還進(jìn)一步 用實(shí)驗(yàn)表明，如果把碳酸鈣放在一個(gè)封閉容器中加熱，它并不像水成論學(xué)派所 說(shuō)的那樣分解掉，而是如赫頓所說(shuō)的，在冷卻后形成了大理石一類的東西。斯坦利·霍爾的實(shí)驗(yàn)有力地支持了赫頓的理論。 水成論和火成論這兩種對(duì)立觀點(diǎn)的爭(zhēng)論一直在持續(xù)。19 世紀(jì)，由于火成論 派強(qiáng)調(diào)火山的作用而逐漸地和巖石層是因地下巖漿的持續(xù)作用逐漸演化來(lái)的地 質(zhì)理論結(jié)合在一起，水成論派強(qiáng)調(diào)洪水的災(zāi)難而逐漸和巖石層主要來(lái)自突然爆 發(fā)的洪水災(zāi)害的地質(zhì)理論結(jié)合在一起。于是它們的爭(zhēng)論又和“漸變論”與“災(zāi) 變論”的爭(zhēng)論相互交織起來(lái)。結(jié)果使正確的理論在爭(zhēng)論中得到了進(jìn)一步的完善 和發(fā)展。
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