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              EN
              地質學中的“圈地運動”
              2023-09-13 11:46:34

                  說到“圈地運動”,大家一定先想到清王朝初期的“跑馬圈地”。

                  1644年,順治剛入關當上皇帝就連頒三道圈地令,強占大量民田,安置八旗兵馬,導致民不聊生??滴跤H政后,于1685年明令“嗣后永不許圈”,歷時40多年的圈地運動正式告終。 

                  和英國持續了400多年的“圈地運動”比起來,清朝的“跑馬圈地”不過是小case。15世紀末,歐洲毛紡織業興旺發達起來,英國的地主們開始圈占土地,通過養殖業獲利,形成“羊吃人”局面。

                  資產階級革命爆發后,英國政府于1688年立法公開支持圈地,導致更大規模的暴力圈地運動。直到完成資本的原始積累后,英國的圈地運動才于1876年被議會明令禁止。

                  地質學中的“圈地運動”差不多與此同時,也發生在歐洲。不過,地質學家們并不是真的去圈地,而是搶先去命名地層。這里就來說說它的始末。


              NO.1緣起

                  1669年,丹麥業余地質學家史丹諾醫生提出了三條地層學原理,其中的“地層疊覆原理”指出,未經變動的地層上層新、下層老。

                  火成論早期代表人物莫羅(A. Moro,1687~1764年)曾把見到的山脈分成兩類:一類是層狀山,另一類是非層狀山,層狀山蓋在非層狀山之上。

                  他按照史丹諾提出的疊覆原理,把形成較早的非層狀山稱為“第一代山(Primary mountain)”,形成較晚的層狀山稱為“第二代山(Secondary mountain)”。

               

               
              阿杜諾于1759年手繪的地層剖面(圖片來源:維基百科)

               

               

                  阿杜諾(G. Arduino,1714~1795年)被譽為“意大利地質之父”。

                  1759年,他把意大利北部的山脈分成三個時期的產物:

                  由片巖組成的山脈核部最老稱為原始統(Primary series);

                  山脈翼部堅硬的沉積巖稱為第二統(Secondary series);

                  山腳處不太硬的沉積巖稱為第三統(Tertiary series)。

                  在同一時期,其他國家的地質學家都認識到山脈的分層性。

                  例如德國地質學家萊曼(J. G. Lehmann,1719~1767年)于1756年實測了層狀巖石的實際剖面,建立的地層序列與阿杜諾的層序類似。

                  德國動物學家巴拉斯(P. S. Pallas,1741~1811年)在俄羅斯圣彼得堡科學院任教授期間,曾到烏拉爾山考察,在他1777年發表的考察報告中也指出了山脈的三分性序列。

               

               
              萊曼于1756年實測的地層剖面(圖片來源:維基百科)

               

               

                  地質學家們開始思考,各地山脈的三分性序列無疑代表了先后不同的年代,又都把它們叫做“老大”(Primary)、“老二”(Secondary)和“老三”(Tertiary)。

                  那么,“老大”們會不會是同一時間段形成的呢?

                  老二”們或“老三”們呢?

                  于是,地質學家們開始在歐洲各地進行巖層的年代對比研究。

                  這就是本文要說的“圈地運動”。


              NO.2“圈地法”

                  歐洲真頒布了關于地層年代對比的“圈地法”嗎?

                  當然沒有。那時候還沒有“歐盟”吶!

                  只有一些區域性民間或半官方的科學學術組織,例如,意大利的齊曼托學院(成立于1657)、英國皇家學會(于1662年成立)、巴黎科學院(于1666年成立)、柏林科學院(于1700年成立)及彼得堡科學院(于1725年成立)等等。

                  再說啦,科學家的腦子是頒布什么“法”也束縛不住的,他們只認“死理”。

                  這些“死理”就是自然規律,就是科學定律。

                  對于地層年代新老關系的研究,當時各國的地質學家們已經先后提出了七大定律。

                  其中,丹麥的史丹諾于1669年提出三條:地層原始水平律、地層側向連續律和地層疊覆律;

                  英國的赫頓于1795年提出“地層穿切關系律”;

                  法國的居維葉于1811年提出“生物群災變更迭律”;

                  英國的史密斯于1815年提出“動物群順序律”;

                  英國的萊伊爾于1830年提出“包含物律”。

                  這七大定律是地質學家們判斷地層新老關系的重要依據。

                  其實,其中只有四條定律在遠距離進行地層時代對比時最為實用。

                  這就是史丹諾的“地層疊覆律”與“地層側向連續律”,史密斯的“動物群順序律”和居維葉的“生物群災變更迭律”。

                  地質學家先在一個地區根據“地層疊覆律”理清地層新老關系,建立起地層柱子;然后根據“動物群順序律”和“生物群災變更迭律”,鑒別地層柱中化石群的新老關系;再根據“地層側向連續律”,按照化石層位進行側向對比,把不同地區的地層柱子連接起來,建立起更大范圍的地層年代關系;最后,把含相同化石的地層命名成一個地層單位。

                  由于這個地層單位是在一定的時間段內形成的,因此,就有了時間屬性,成了“年代地層單位”。

               

              根據化石確定地層時代
              史密斯(1769~1839年)
              (圖片來源:公共網絡)

               

                  科學家們思想雖然難以用法律去束縛,但他們的行為有自己的道德底線。

                  那時的地質學家都是“科研個體戶”,研究工作以單干為主。

                  不過,他們都在學術組織中參加學術交流和討論,對于不同的認識會進行坦率的爭論,但對于經過爭論達成的共識都能接受。

                  涉及到研究成果的名稱時,會默認約定俗成的“命名優先原則”。

                  例如,意大利阿杜諾1759年命名的Primaryseries(原始統)、Secondary(第二統)和Tertiary(第三統)就被大家接受了。

                  德國的維爾納在1787年對薩克遜地區的地層進行研究時,就采用了阿杜諾命名的地層名稱Primary、Secondary和Tertiary。

                  不過,地質學家們都感到Primary和Secondary的劃分方案太過粗略,它們名下的地層中包含了不同的巖石和巖層,甚至還包含了不整合面。

                  因此,應該把Primary和Secondary進一步細分。

                  于是,“圈地運動”開幕了。

                  地質學家們爭先恐后地建立和命名新的“年代地層單位”!


              No.3群雄并起

                  德國地理學家洪堡(A. von Humboldt,1769~1859年)曾是維爾納的得意門生。

                  1795年,在“水火之爭”中,他到意大利、法國等地進行地質考察。

                  當走到法國和瑞士交界的侏羅山(Jura)時,他發現那里出露的都是灰巖,其中可以找到史密斯在英國鑒定出的同種化石。

                  但這些灰巖在老師維爾納的“第二統”中并沒有提到。

                  于是,洪堡就指山為名,把這些灰巖命名為“侏羅灰巖(Jura-Kalkstein)”。

               

               
              侏羅山的灰巖(圖片來源:公共網絡)

               

               

                  布魯塞爾科學院首任院長叫奧馬利達魯瓦(J. d'Omalius. d'Halloy, 1783~1875年),年輕時曾在法國和意大利進行了近20年的地質考察。

                  1822年,他在研究巴黎盆地時,識別出一套富含海相貝殼化石的灰巖。這些灰巖很容易風化成白堊土,奧馬利達魯瓦就用Cretaceous命名了這套地層。

                  詞根“creta”是白堊的拉丁文名稱。

               

               
              英吉利海峽的白堊層(圖片來源:公共網絡)

               

                  在歐洲有一套產煤的地層,為第一次工業革命提供了重要的能源。

                  史密斯最早研究了其中的化石,但沒給這套地層命名。

                  在1822年出版的《英格蘭和威爾士的地質報告》中,英國地質學家科尼比爾(W. D. Conybeare,1787~1875年)和菲利普斯(W. Phillips,1775~1828年)直白地把這套地層叫成“含煤的”。

                  拉丁文的“煤”是carbō,“帶有”是ferō,寫成英文就是“Carboniferous”。

                  1829年,法國地質學家德努瓦耶(J. Desnoyers, 1800~1887年)在研究巴黎盆地沉積物時,發現在阿杜諾命名的Tertiary series(第三統)上還疊覆著更年輕的地層。

                  德努瓦耶按照年代順序向上排,把這套地層稱為Quaternary(第四統)。

                  德國鹽礦老板阿伯蒂(F. A. von Alberti,1795~1878年)學過地質學。

                  為了擴大產業,他到處尋找巖鹽,發現在侏羅灰巖之下,總有一套由紅砂巖-白色灰巖-黑色頁巖組成的地層,其中就有他渴望的優質巖鹽。

                  這套地層紅白黑三色十分引人注目,在德國和歐洲西北部廣泛出露。

                  1834年,阿伯蒂發表專著,把這套地層稱為Triassic巖系(三疊系)。

                  拉丁文trias的含義是“三分性”。

                  英國的莫企遜(R. I. Murchison, 1792~1871年)年輕時曾在軍隊服役8年,26歲退役后才開始學習地質學。

                  他很活躍,參加倫敦地質學會后和塞奇威克(Adam Sedgwick,1785~1873年),科尼比爾、萊伊爾、達爾文等都成了好朋友。

                  1831年,莫企遜和塞奇威克一起去威爾士,對“老紅砂巖”之下的一套沉積巖進行研究,1835年聯合發表研究論文《英格蘭和威爾士的寒武系和志留系》。

                  莫企遜把這套地層的上部命名為Silurian系(志留系),詞根Silures是威爾士一個古老部族的名稱。

                  塞奇威克把下部地層命名為Cambrian系(寒武系),詞根Cambria是古威爾士的英文名。

               

               
              英國的老紅砂巖不整合覆蓋另一套沉積巖之上(圖片來源:公共網絡)

               

               

                  在德文郡(Devon),莫企遜和塞奇威克命名的志留-寒武系被“老紅砂巖”覆蓋著。

                  “老紅砂巖”中化石很少,難以判斷年代。

                  有人說“老紅砂巖”就是志留系。

                  莫企遜當然不同意,他說服塞奇威克一起去尋找證據。

                  遠征開始了。

                  他們從英格蘭向東追索到德國的萊茵河谷,又繼續向東一直追到俄羅斯。

                  他們發現,萊茵河谷有一套和德文郡“老紅砂巖”完全類似的地層,夾在有化石的石炭系和志留系之間。

                  于是,塞奇威克和莫企遜就把這套夾在中間的地層命名為Devonian system(泥盆系),并于1840年聯合發表了他們的研究成果《德文郡的物理結構和老地層的劃分》。

                  正是在這次考察中,莫企遜熟悉了烏拉爾山的地質構造。他在烏拉爾山脈西坡的彼爾姆地區(俄文ПермЬ,英文Perm)發現了一套富含化石的地層。

                  這套地層覆蓋在石炭系之上,具有雙層結構,下部是砂巖,上部灰巖。

                  于是,莫企遜于1841年依據出露地點把這套地層命名為Permian。

                  這套具有雙層結構的地層還有個德文名字Dyas(二元性),“二疊系”就是按照德文意譯的。


              No.4

              “圈地”戰火

                  莫企遜和塞奇威克雖然聯合發表了包括《英格蘭和威爾士的寒武系和志留系》在內的一篇又一篇重磅論文,但他倆對寒武系和志留系的界限卻一直爭論不休。

                  這兩套地層的確切界限究竟在哪里?

               

               
              莫企遜(1792~1871年)塞奇威克(1785~1873年)


              (圖片來源:公共網絡)

               

               

                  于是,兩人約定分頭尋找。

                  莫企遜在北威爾士開始從地層頂部向底部工作,塞奇威克則在南威爾士開始從地層底部向頂部工作。

                  威爾士出露的這套志留-寒武系地層頂部含化石較多,底部含化石較少。

                  莫企遜仔細收集化石,一層層地劃分地層歸屬,而塞奇威克只能靠巖性的差別劃分上下歸屬。

               

               
              莫企遜靠化石(星號)追索志留系(S)的底界

               

               
              塞奇威克憑巖性(水平線段)追索寒武系(Cam)的頂界

               

               

                  沒想到,當他們倆相遇時,各自追索出的地層界限竟然接不起來!

                  中間有一段地層,所含化石像上面的志留系,巖性又像下面的寒武系。

                  地層界限究竟應該放在哪兒?

                  中間這段地層到底歸誰?

                  兩人相持不下,互不讓步。

               

               
              中間這段地層化石像上面的,巖性像下面的,到底歸誰?

               

               

                  他倆可都是辛辛苦苦仔細追索過來的呀!

                  然而,由于他們使用了不同標準去劃分地層,一個憑化石,一個靠巖性,結果,就出現了這樣的局面。

                  莫企遜和塞奇威克都認為,對方把手伸到了自己地盤里!兩人進行了激烈的爭吵。

                  莫企遜18歲參軍,在軍隊服役8年,養成了倔強的性格和從不服輸的脾氣。

                  塞奇威克31歲就被劍橋大學聘為教授,在1831年和莫企遜開始野外考察之前,剛剛當選為倫敦地質學會主席。

                  他怎么會在莫企遜面前退卻!

                  最終,他們的學術爭論導致了私人友誼的破裂!

                  直到他們去世,兩人也再沒有來往,而他們的爭論也沒得到解決。

                  《英格蘭和威爾士的寒武系和志留系》發表44年后,另一位英國地質學家拉普沃思(C. Lapworth,1842~1920年)最終解決了莫企遜和塞奇威克的爭端。

                  拉普沃思一直致力于志留系地層和化石的研究,創立了使用標準化石研究地層時代的方法。

                  1879年,拉普沃思在威爾士地區進行詳細的研究后,發表了題為《論下古生界巖石的三分性》的論文,指出莫企遜和塞奇威克發生爭執的地層是客觀存在的,既不是“寒武系上部”也不是“志留系下部”。

                  拉普沃思給這段地層起了個名字,叫Ordovician System(奧陶系)。

                  詞根Ordovices是威爾士一個古老部落的名字。

               

               
              拉普沃思把莫企遜和塞奇威克發生爭執的地層命名為奧陶系(O)

               


              No.5

              尾聲

                  從1759年阿杜諾命名“第一統”、“第二統”和“第三統”,到1879年拉普沃思命名“奧陶系”,“圈地運動”整整經歷了120年。

                  不過,這些“圈地”成果還需要得到“官方”的認證。

                  另外,究竟是叫“××統”還是叫“××系”?

                  也還有待統一。

               

               
              地質系的命名地點(據張守信,1992)

              1-侏羅系;2-第三系;3-白堊系;4-石炭系;5-第四系;6-三疊系;

              7-寒武系;8-志留系;9-泥盆系;10-二疊系;11-奧陶系。

               

               

                  1878年,第一屆國際地質大會在巴黎召開了。

                  會議授權一個14人委員會去解決這些問題。

                  這個委員會制定了一個地層劃分和單位術語名稱的草案,提交給1880年召開的第二屆國際地質大會。

                  草案經過激烈的辯論后表決通過,于1881年公布實施,史稱“1881年方案”。

                  考慮到地層既有巖石屬性,又有時間屬性,“1881年方案”定義了兩套術語,一套是巖石地層單位術語,一套是地質年代單位術語,把地層單位劃分為界、系、統、階四級,相應的時間間隔劃分為代、紀、世、期。

                  這樣,已經命名的地層從老到新劃分為11個系:寒武系、奧陶系、志留系、泥盆系、石炭系、二疊系、三疊系、侏羅系、白堊系、第三系和第四系

                  相應的時間劃分為11個紀:寒武紀、奧陶紀、志留紀、泥盆紀、石炭紀、二疊紀、三疊紀、侏羅紀、白堊紀、第三紀和第四紀。

                  需要說明的是,這些地層的中文名稱絕大多數是借用了早期日本學者的漢字譯名,只有“奧陶系”是1916年由章鴻釗和翁文灝兩位先生共譯的。

                  “圈地”雖近尾聲,但在寒武系之下,還有很多巖石地層哦!

                  早在1841年,英國地質學家菲利普斯(J. Phillips,1800~1874年)就發表了一個全球地質年表。

                  他給寒武系之下更古老的巖石地層起了個名,統稱Precambrian。“pre-”是個前綴,意為“先于”、“在…之前”。

                  那時人們還不知道地球有46億年的歷史,更不知道前寒武紀的時間跨度竟占了地球歷史的88%!

                  那是一片更廣闊的“荒地”......

               

               

               


              —END—




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