地质学史上的一次次蹈险丨《改写地球历史的25种石头》

人类在生命中不断且连续地接触变化不停地、积极活动着的自然环境。在大多数时光里，我们能舒适地生活在这种环境变化。但是，当某一具体可感的变化在周遭发生，如高速公路被一次地震撕裂，或者洪水迫使我们抛弃家园，我们也许才突然认识到，我们要消耗一生中的大部分去应对自然环境带给我们的挑战。

这幅古老的石版画展示了煤矿开采的艰辛（图源：维基百科）

当然，包含在其中的，还有永无止境的认识过程。

01 火山与地质学的开端

摘编自《改写地球历史的25种石头》

火山凝灰岩

——火神之怒：维苏威火山喷发

公元79年8月24日，罗马人刚过完他们一年一度的火神节（Vulcanalia），维苏威火山再次喷发了。这次喷发将庞贝与赫库兰尼姆（Herculaneum）两座古城深埋地底，前者于1748年重见天日，后者直到如今仍仅有一小部分被发掘出。

庞贝城废墟，远处的背景是维苏威火山（图源：维基百科）

这次爆发导致大部分路段被2.8 米厚的火山灰和浮石覆盖，难以逃离；此外，漫天的火山灰也令很多人和动物难以呼吸，最终窒息而死。

幸运的是，目击者历史学家小普林尼的记述留了下来。灾难发生时，小普林尼17岁，这位年轻人在写给他的朋友—著名历史学家科尼利厄斯·塔西佗（Cornelius Tacitus）的信中写道，他56岁的舅舅，博物学家老普林尼，决定乘小船到火山附近解救他的朋友。

小普林尼雕像

科莫的圣母大教堂

老普林尼画像

绘于1859年

以下内容节选自这封信：

那云是从山上腾空而起，但因距离太远，我们无法分辨是哪座山，不过随后得知是维苏威火山。这团云的形状有点像松树（现在我们将其比作“蘑菇云”）。它直冲云霄，有着高大笔直的“树干”，树干再分出若干“枝杈”。我猜测，云朵可能是因火山突然喷发而上涌，后因上冲力减弱没了支撑，在自身重力的作用下向四周扩散开来。云朵有些部分呈现白色，其他部分则是主要由火山灰组成的暗斑。这一景象唤醒了舅父身上的科学精神，他决定到那座火山附近去看个究竟。（这种会形成由火山灰和浮石构成的蘑菇云的喷发类型被命名为“普林尼式火山喷发”，以示纪念。）

在罗马的传说中，火山喷发是火神伏尔甘（Vulcan）的怒火，因为他的妻子维纳斯对其不忠。

1944 年维苏威火山大爆发（图源：维基百科）

而在这几封简短的书信中，他们并没有将这次火山喷发看作神的复仇，而是以一种科学的方式来观察它，将它描述为一种自然过程。

这与老普林尼一生中所著的《博物志》（Natural History，共37 卷，是史上最早的博物志著作之一）所体现的科学思想是一致的。

小普林尼对浓密的火山灰很像地中海地区的松树的描写，及其对随后的火山喷发过程的描述，是史上第一次细节详尽、科学准确、不带神话色彩的火山喷发记录。因此，两位普林尼先生（老普林尼还在科学观察中不幸身亡）的记述标志着人类用自然观察法研究地质过程（我们现在将其称为地质学）的开端。

02 改写地球历史的25种石头

对于地理学家来说，事物决不是静止不变的。这不仅是指海洋中的冰山、出露的新岛屿或喷发的火山改变自身外形，还包括那些极为巨大的物体，诸如像流浪者一样漂浮着的大陆，以及扩展、收缩并在其中部像破旧长袍那样撕裂开的海洋盆地。

北冰洋的海底地形（图源：维基百科）

这其中包含着与我们生活息息相关的现象，也有亟待我们探索发现的另一些现象。两位普尼西林对火山的考察与记述，开创了地质学，也一定程度上改写了我们对地球的认知——从神话到科学。

而世界上被发掘出的地质现象都或多或少刷新着我们的认知，也让我们能舒适地生活在不断变化的环境中。

地质大发现及其背后的科学故事

人人都能读懂的地学史话

《改写地球历史的25种石头》

[美] 唐纳德·R.普罗瑟罗 著

周敏 译

《改写地球历史的25种石头》精心挑选了25种动摇地质学根基、改写地球演化史的岩石、露头或地质现象，从经典露头到月岩再到彻底改变我们对地球运作方式认知的板块漂移，讲述了科学家如何化身“侦探”，透过这些石头，寻找关于地球历史的蛛丝马迹，拨开重重迷雾，侦破“地质谜案”。25个地质发现如同25块拼图，拼凑出地质史的全貌，串起地球的演化历程。

唐纳德·R.普罗瑟罗（Donald R. Prothero）

作者唐纳德·R.普罗瑟罗，从事古生物学和地质学教学近四十年，现为加州州立理工大学波莫纳分校地质学客座教授、皮尔斯学院地质学客座教授，以及洛杉矶县自然历史博物馆古脊椎动物学副研究员。已发表多本著作，如《赋予化石生命：古生物学概论》（2013年，第3版）、《25种化石看生命的演化：化石猎人与演化奇迹》（2015年）、《进化：化石密语及其意义》（2017年，第2版）。

而这种非传统历史的叙述中不仅具有通俗性，而且有一定的推理性。将宏阔的事件当作“谜案”，科学家则是“侦探”，从蛛丝马迹出发，进而勾连出整个事件，通过历史的偶然与必然，丝丝入扣地讲解人类的蝴蝶效应。

本书参考目录如下（滑动查看）：

01 火山凝灰岩

——火神之怒：维苏威火山喷发

02 自然铜

——冰人与铜岛

03 锡 石

——“锡岛”与青铜时代

04 角度不整合

——“没有开始的痕迹”：地质长河浩瀚无垠

05 火成岩脉

——地球热引擎：岩浆的起源

06 煤

——点燃工业革命之火的岩石

07 侏罗纪世界

——改变世界的地图：威廉·史密斯和不列颠岩石

08 放射性元素铀

——地质时钟：阿瑟·霍姆斯和地球年龄

09 球粒陨石

——宇宙信使：太阳系的起源

10 铁镍陨石

——其他行星的核部

11 月 岩

——绿奶酪还是斜长岩？月球的起源

12 锆 石

——早期的海洋与生命？一粒沙中的证据

13 叠层石

——微生物席：蓝细菌和最古老的生命

14 条带状铁建造

——铁山：地球早期大气

15 浊积岩

——太古宙沉积物和海底滑坡

16 混杂陆源沉积岩

——热带冰川和雪球地球

17 外来地体

——岩石中的悖论：漫游的化石和移动的大陆

18 地壳拼图

——魏格纳和大陆漂移说

19 白垩岩

——白垩纪海路和温室星球

20 铱异常层

——恐龙灭绝

21 磁 石

——古地磁如何推动板块构造理论形成

22 蓝片岩

——俯冲带之谜

23 转换断层

——地震！圣安德烈斯断层

24 墨西拿期蒸发岩

——地中海曾是荒漠

25 冰川漂砾

——诗人、教授、政客、门卫，以及关于冰期的发现

03地质学史上的一次次蹈险

每一颗石头都有自己的故事，它们都是地球历史的见证者

地球的故事也是科学家的探索故事，地质学的发展史也是一代代科学家的奋斗史

地球大约形成于47亿年前。在这种情况下，我们生存于其上的地貌，只是被极其细微地建造和破坏。所有有关的作用进行得如此长久，以至于任何一处地方在它们过去的许多不同时间都极可能曾是大洋和陆地。

所谓地质学主要研究地球的物质组成、结构构造、各圈层之间相互作用和演化历史。探索地球的演化历史并探究演化规律，是推测未来发展的基础。这不仅需要厘清地质事件发生的顺序，还需要刻画重要/大地质事件发生的精细过程，以及与其他地质事件的潜在联系。

地质学时间螺旋（图源：维基百科）

地质年代学的主要任务是标定时间轴，因此这门学科是定量解释地质作用和地质过程的基础，是现代地球科学的支柱学科之一。而今，其不同定年方法在适用温度范围内相互衔接、相互印证，所能揭示的地质演化历史也更为完整。

地质年代是漫长的，但是塑造陆地形状的力量永无止境。建设作用和破坏作用持续不断地进行着，改变着人类生活和工作于其上的看似永恒的构造。

地质年代表

作者在本书的前言中写道：

每块岩石都有自己的故事。对大多数人来说，岩石或许仅仅是石头，但对术业专精的地质学家来说，岩石中藏着丰富且珍贵的信息——只要你知道如何解读它。我经常跟学生们说，地质学就像电视剧《犯罪现场调查》(Crime Scene Investigation)，地质学家和古生物学家相当于里面的法医，他们把碎片般的证据拼凑起来，深度还原“犯罪现场”。

本书沿用了《25种化石讲述生命的故事》(The Story of Life in 25 Fossils)一书的风格，希望写得既科学严谨又引人入胜，既能让普通读者感觉通俗易懂，也能让专业人士觉得逻辑缜密。和《25种化石讲述生命的故事》一样，本书每章都介绍了一种岩石，或某处经典地质露头，或重要地质现象，讲述了这些岩石或现象背后的有趣历史和文化背景，以及它们如何改变了人类对地球及地球运作方式的认识。此外，书中还穿插了这些岩石的发现过程及背后的人物故事。大多数情况下，认识是个慢慢积累的过程，这个过程中会有无数个小小的、难以解释的发现，它们就像拼图的一个个碎片,当这些碎片拼接在一起，整张拼图就变得清晰明了。本书许多章节就是按照这种思路来讲述地质学上的未解之谜及其解决之道的。

固然，石头讲述着地球的故事，但每个地质发现的背后都凝聚着无数科学家的心血和汗水。老普林尼为了考察火山而不幸身亡，魏格纳为了证明“大陆偏移”葬身北极……他们倾其一生，执着如一，被质疑、遭诽谤，历经各种困难，才终于真相大白。

透过岩石，透过那些尚可知的人们，他们在地质学史上的一次次的蹈险，于是我们得以了解地球，得以了解人类与岩石复杂而悠久的关系，得以了解科学精神之所存与其探索极富人性的一面。

参考文献

[1]李秋立,李扬,刘春茹等.地质年代学主要数据库现状分析与展望[J].高校地质学报,2020,26(01):44-63.DOI:10.16108/j.issn1006-7493.2019100.

[2]《地理学与生活（全彩插图第11版）》.后浪，2017