地球探赜索隐录：地质学思想史（第五章）

作者：（澳）奥尔德罗伊德 译者：杨静一

2006，上海科技教育出版社

David Roger Oldroyd. Thinking about the Earth：A History of Ideas in Geology. Harvard University Press, 1996,PP410

 

第五章地质勘察和地质图的绘制

 

我们从第三章中看到，18世纪时就开始了地质图的绘制，表现在盖塔尔和拉瓦锡的工作中以及富克泽尔地图上。但是，对大部分早期地质图而言，与其说它们是有关地层的图，不如说是与“矿物”相关的图(Greenly and Williams，1930；Eyks，1972；llaybr，1985)。它们都标注了那些主要具有经济意义的岩石、矿物、矿藏的露头或产地的位置，而与讲述地球历史没有什么关系。为此目的，就需要某些用来对年可能相同而外表不同的岩石进行识别的标准。人们需要一种表述岩石情况的适当技术，这样，几乎瞥一眼就会了解到地图上的岩石情况。

 

 

如前所述，如在富克泽尔的工作中所看到的，已经开始了以地图的形式来梳理岩石的工作。然而，为此目的采用色彩表示岩石则是个很大的进步。就目前所知，首次使用色彩的是格拉塞(Friedrich   Gottlob Glaser，1749-1804)，他是矿业工程师，曾受教于弗赖堡矿业学院。那是一幅有关萨克森的苏尔的周围地区以及威拉河附近地区的地质图(Glaser，1775)，图中显示了村庄、工业区、矿井和矿藏的露头。划分出三种岩石类型：花岗岩(红色)、砂岩(黄色)和石灰岩(灰色)。十分粗略地画出了不同岩石之间的界限，基本上是三种颜色的色块。但是，也有一条大的花岗岩岩脉在图中正好穿过砂岩。

 

三年后，维尔纳在弗赖堡的同事W·T·沙尔庞捷(Wilhelm Von Toussaint charpentier，  1780—1847)根据维尔纳的建议绘制出萨克森的一张简单的带色地质图，图上有按照维尔纳的理论所划分的八类岩石(见图5·1)。

 

四年后，法国人帕拉松(Pierre Bernard Palassou，1745--1830)在一篇很长的文章中用8张矿物图来说明比利牛斯山脉的地喷情况，矿物图上有岩层的倾角和走向（Palassou，1781)。从对这些地质图的考证看，显然他沿着那些切割了比利牛斯山脉的河的河谷向上走，记录下在那里发现的不同种类的岩石和金属矿。然后他在图上用直线将各种露头连在一起。这些直线穿过了山坡，我敢说，他实际没有去过那里。看来，他就像现代制图者一样将获得的资料外推。从现在的角度看，帕拉松的工作是很粗糙、很简单的。没有一个现代绘图者敢以这样随意的方式画出边界。然而，应该注意到，除了花岗岩体中的各种不同的矿体外，帕拉松没有清楚地在地质图上划分出沉积岩层。他的书确实想展现出剖面中的大量褶皱地层。

 

1801年，意大利人布赖斯拉克(Scipione Breislak，1748—1826)在论文中用那不勒斯地区的一幅大地质图来说明意大利的火山情况。那幅地质图用红色表现火山和熔岩流(Breislak，1802)。在美国，一位苏格兰人麦克卢尔(William Maclure，1763—1840)绘制了该国东部的彩色地质图(Maclure，1809)，1817年又出了一版(Maclure，1817)，图中显示出按照“维尔纳派的思想”划分的六个岩性层，包括了“老红砂岩”或“第一砂岩建造”。海恩(Benjamin Heyne，1814)发表了印度两个地方的彩色地质图。尽管绘制彩色地质图仍存在着问题，但不久就被看作是传达地质信息的最有效的方式。早期在绘制地质图以及用不同颜色表示不同地层方面，作了最重要工作的是英国的工程师和勘测员史密斯(William Smith，1769—1839）。他所取得的成就特别有意义，因为他开始既用岩性也用化石来划分不同的岩石单位。

 

史密斯来自英格兰西部的巴斯(Bath)地区，在那里有现在称之为侏罗纪的岩石，有很好的露头。18世纪末，英国处于挖掘运河的繁盛时期，史密斯从事勘测员的工作，也从事排干沼泽地的工作。由于从事这类工作，他曾在英国很多地方工作过，这使他很熟悉英国南部的各种岩石。对奠定地层学基础来说很幸运的是，这些岩石大部分以简单有序的方式分布，而且在岩性上有很大的不同，如白垩、黏土、砂岩、煤、页岩等等。相对说，将这些不同岩石的分布很容易地标在地质图上，可以用深浅不同的色调，或是用不同颜色以取得更明显的效果。但是，史密斯的工作远不止于此。在靠近他老家巴斯附近，有所谓的鲕状灰岩，其中富含化石，但是，化石不总是相同的。事实上，鲕状灰岩的某一次级岩层会以一种化石群为特征，而另一次级岩层会有不同的化石群。其他不同岩性的岩石，例如白垩，会有自己的特征化石，不过也能根据化石对它进一步分层。

 

巴斯山区被河谷深深地切割了，使得这位勘测员好比是在各种岩石中间行走一样，并产生了岩石三维结构的完美设想。这样，最迟到1799年(而且几乎可以肯定还要更早)，史密斯在进行勘测运河或其他工作时收集到了足够的资料，能够列出这个地区从煤系到白垩的各种岩层的表，并给出厚度，也对每种岩石中可能发现的化石列成表。尽管这个表没有马上发表，其手抄本却已在人们中间传阅。不久之后，史密斯开始准备绘制英格兰、威尔士的彩色地质图，这是后来地质图的嚆矢。人们知道他从1801年起绘制的早期地质草图，甚至认为曾有更早的手稿存在过，但是现在已经遗失或毁坏了(Judd，1897；Cox，1942)。然而，第一幅完整的、并附有说明书的作品直到1815年才问世(Smith 1815)。

 

多年来，随着史密斯的实践经验的增长，他不断地修改这些地质图，并陆续出版。他在地质图绘制上有几个方面很了不起。首先，虽然他得到学识渊博的勘测员朋友法里(John Farey，1766-1826)以及他的侄子菲利普斯(John Phillips)(后来成为19世纪中叶英格兰最杰出的地质学家之一，最后成为牛津的教授)相当大的帮助，这项工作大部分是他独自一人做的。第二，史密斯使用尽管有些单调，却能十分清楚地划分出地层的方法。每一类岩石都用一种特征色表示(史密斯使用过的某些颜色在现代地质图中仍旧保留使用)，在每个地层单位的底部颜色都加深，以致能非常明显地与其他岩层区别开来。于史密斯很了解的地区，地质图上非常详尽地给出了有关信息，如萨默塞特(Somerset)和格洛斯特郡((Gloucestershire)，而对于安格尔西岛(Anglesey)这些他不怎么熟悉又较为复杂的地区，描述就模糊不清了。

 

如上所说，史密斯几乎是独立地绘制了英格兰、威尔士和部分苏格兰的地质图，随着一年年的过去，他又出版了更为详尽的修订过的多种版本。这些地质图因为太大而不便在这里复制。但是，作为史密斯工作的一个例子，图5．2是坎伯兰的地质图，这是他的郡级地质图系列中的一张(smith，1824)。史密斯和法里出版这个地质图系列主要出于商业目的，它们是史密斯绘制的主要地质图中的一小部分，对英格兰和威尔士各郡的商人很有吸引力。虽然史密斯由于他那最为重要的原则，即化石可以作为地层的指示物而闻名于世，R·劳丹(Rachel Laudan，1976)论证说，他并不总是将他所提倡的原则付诸于实践。因为在他的地质图上的某些地方，他用同种颜色标出了我们现在知道的那些不同的石灰岩(采用史密斯的原则，根据化石来划分岩石单位)；反过来，根据化石我们知道某些地层在地层柱状图中应属于同一层位而史密斯却在不同的地方用了不同的颜色。

 

劳丹的论点是，史密斯不总是依据化石来划分地层。如果我们查阅1799年在史密斯指导下绘制的第一张地层表的话。劳丹的论点就能得到支持。图中列出了从含煤层到白垩的23个岩石单位。每层都给出了估计出的厚度,描述了其岩性，并命名了化石。标为“红土”的(现在定为三叠纪)那个地层单位有这样的解释“没有已知的化石”。可这是巴斯地区尚存的地质图稿(制于1801年)中划分出的主要地层之一。显然，史密斯最初确定地层是通过岩性确定的。从逻辑上讲，他事实上几乎不可能采用别的办法。然而，这不是说，史密斯没有建立或使用由所含的特征化石来确定地层的原则。正如已经提到的，例如在巴斯地区，史密斯划分出两个岩性类似的地层单位，他以古生物化石为根据，划分了上、下鲕状灰岩层。即使他不总是采用这个原则或是在没有这样做的条件下，他也总是在考虑他的这一原则。此外，他还承担了英国地质研究的重要任务，划分了英国南部的主要地层顺序。 

 

 

史密斯出版的、给人以深刻印象的手绘彩图((伦敦至斯诺登的地质剖面》(Geological Section from London to Snomdon)(Smith，1819)很好地体现出他所做的工作。这张图的很多地方是按我们现在所理解的那样，描述了地层柱状图上部地层的相对厚度和空间关系。只是当画到威尔士复杂地形的剖面时，才可以说史密斯对那个剖面是“猜测”出来的，因为对那里的十分复杂的“过渡岩”(按维尔纳理论来称呼)甚至还没有作出令人满意的初步划分。 当然也就没有使用史密斯的依据化石来排列地层的方法。

 

 

图5．2  史密斯绘制的坎伯兰(Cumberland)的地质图(1824)(原版是手绘的彩色)

 

 

对现代地质学家来说，地质图和地质剖面图是不可缺少的工具，有了它们就可以估计出一个地区的地质历史。然而，史密斯是否对地层所揭示的地球历史特别感兴趣，这个问题问得不错。我认为，毕竟史密斯是勘测员，由于实践和经济的原因，从根本上来说，他关心的是地层的几何排列，正如早期萨克森的维尔纳学派的情况一样。史密斯相信，地层“很像是照现在所见到的那个样子成形的。自从地层形成之后，除了在大洪水时期仅仅发生在表层的变动之外，地球就没有发生过很大的扭曲和扰动”。地球的一般历史是其他人要研究的问题。

 

19世纪越来越多的地质学家群体怀着极大的热情从事地质工作，地质制图和古生物学对比成为他们的主要工具。在英国，全国地质图绘制工作虽然是以史密斯的工作为起点，却是与他的工作分开独立进行的。  1807年，在格里诺(1778-一1855)的领导下成立了伦敦地质学会。地质学会的绅士地质学家们进行了这项工作。他们的地质图于1819年出版(Greenough，1819)，并附有说明书(Creenough，1820)。20年后出版了第二版。格里诺地质图刻意要成为一种对经验事实进行的“客观的”、不隶属于任何理论的编纂。这些地质图包含的信息要比史密斯独自一个人所提供的多得多。

 

格里诺地质图是对伴随着水成论者与火成论者之争(尤其是在爱丁堡)而出现的思辨性理论的有力反击。但事实上，如果地质图向使用者传达了大量东西，则在某种意义上，有理论的头脑绘制它会更为可取。否则的话，地质图将不会含有什么“意义”。史密斯自己独特的理论很了不起。他想象在英国东边某些地方曾经有过一系列连续的地壳变动，使得连续沉积的沉积层分布于英国南部(它更像是海滨连续形成的泡沫层)，他所绘制的地质图揭示了由此而造成的岩石分布。他还忠于维尔纳的“全球”建造的理念。这些思想在今天可能不会吸引我们。至少，这些思想没有阻挡住史密斯绘制那些因精美、清晰而著称的地质图，以及对他的地质学思想的具体表述。在地质图的绘制中，虽说客观性是最重要的，但是有理论的要比没有理论的更可取。

 

这里值得注意的是，就英国来说，虽然大部分历史研究的注意力在史密斯和格里诺早期的巨幅地质图上，但在同一时代还有另一种更为详尽的绘图“传统”，几乎完全不为人们所注意地流传着。托伦斯(Torrens，1994)在近期的一篇论文中说明了史密斯、法里等等这些“实际工作者”在小范围的区域内怎样进行详尽的地质考察和地质制图，一般来说，他们是为那些希望知道自己土地上可能会有什么矿产资源的土地所有者工作的。

这样的一位绅士赞助者就是班克斯爵士(Sir Joseph Banks)，他是皇家学会有权势的会长。班克斯在德比郡的Ashover处有地产。在托伦斯论文中有一幅极为详尽的该处的彩色地质图，它是由法里按照史密斯原则绘制成的，时间是1812年。如果不知道成图时间，人们很容易从地质图的样子猜想它是19世纪晚些时候的作品。这个新发现表明，19世纪早期可能有着比以前想象的强得多的地质制图传统。但是，不能说这对一般受过教育的公众在认识地球的方法上有很大影响。由于史密斯出身于中低阶层，早期地质学会不欢迎他。班克斯具有必备的社会资历，为史密斯作了相当大的努力，支持他出版某些成果。但是，班克斯看到地质学会与“他的”皇家学会平起平坐甚为不悦，他没有加入到“地质学界”中。因此，班克斯可能促进了绅士地质学家与实际工作者的兴趣与活动的早期结合，而这种结合并不是普遍现象。在公众中主要流行的正是绅士思想，虽然史密斯后来也变得很有影响，被认为是地层学的奠基者，晚年时塞奇威克(Adam Sedgwick)授予他“英国地质学之父”的称号。

 

在法国，对地质制图作出重要贡献的是矿物学家布龙尼亚(Alexandre Brongnimt，1770一1847)和动物学家居维叶(Georges Cuvier，1769—1832)。居维叶是他那个时代最有影响的法国科学家，人们尤其因他的“灾变论”而记得他，对此我们将在第六章讨论。这时，我们可能会注意到，在与布龙尼亚合著的有关巴黎盆地的著作中，居维叶冥思苦想各种沉积岩石单位(有意义的是，作者称其为“建造”)沉积下来时的环境。例如，通过与现代沉积物对比，将淡水相沉积物与海相沉积物区别开来。这样，作者奉献给读者的是巴黎地区的地质历史：海进时期与海退时期；海水中布满了贝壳时期与全然无生物时期。用化石来区分那些看来相似但年代不同的地层。这就是说，他们采纳了史密斯原则。例如，对于那种由维尔纳曾经描述过的石膏层，由于考虑它与某些含壳层的关系，可与巴黎地区的石膏层区分出来。没有由那些亲眼见到实际地质事件的人提供的直接证据，所有这些也都能做到(Cuvier and Brongniart，1808，1811，1822)。

 

 

如我们所知，较早时胡克认为，为了了解地球历史，有必要查询古代记录、神话和传说。17世纪时，人们认为岩石和化石不足以用来认识地球历史。另一方面，拉瓦锡的工作为布龙尼亚和居维叶的活动开了先例，他与后两者在工作地域和工作的时期上都很接近。19世纪早期，人们所做的工作是为了将不同地区的地质观察相互联系起来。T·韦伯斯特(Thomas Webster，1773—1844)树立了这类工作的一个典范。韦伯斯特生于苏格兰，曾在伦敦任建筑师，继而为博物馆馆员、图书馆管理员、制图员，是羽翼未丰的伦敦地质学会的秘书之一，最后于1841年成为伦敦大学第一位地质学教授。在一篇经典论文(Webster，1814)中，韦伯斯特讨论了怀特岛、汉普郡(Hampshire)及伦敦盆地地质，他继续了布龙尼亚和居维叶的工作，并认识到海相和淡水相沉积物的相互交替。在古生物学的基础上，他对白垩层作了进一步的划分，用彩色地质图和剖面图来说明这部专著中的内容。对我们目前的讨论来说更为重要的是，韦伯斯特试图将他在英国南部所研究的岩石与跨过海峡由布龙尼亚和居维叶在法国描述的那些岩石联系起来，用图(他的图版10)对比了巴黎沉积盆地、伦敦沉积盆地、怀特岛、汉普郡的沉积物。“韦伯斯特还利用从怀特岛和波白克岛(Isle of Purbeck)的地层高角度倾斜以及断层的出现得出的证据，论证了过去地质时期发生过大规模的地球运动，其后是范围广泛的侵蚀。

 

我想，我们从韦伯斯特研究中了解到地质工作的开端：绘制地层图并尽力去解释图上的结果以便能够再现地质历史，这样的工作一直持续到现在。我把出现的这种实践活动称为地质学的“历史化”(historicizing)。”将地球上的沉积地层视为某种羊皮纸，地质学家(同时也是某种历史学家)的任务是鉴定出羊皮纸的各种要素，将羊皮纸碎块联系在一起，按照时间顺序加以排列。只要碎块的特征可以表明它们生成的方式，就可以从记录中读出整个历史。任何给定的建造从来不会在整个地球上都有分布，但是应该尽可能地将其侧向延续的范围确定下来。同时期的岩性在空间上可能也确实有变化(譬如，砂质海滨距离泥质河口不远)，化石也是这样。但是，借助于古生物学上的证据至少能够进行某种程度上的侧向对比。这样，从18世纪80年代的维尔纳时代到大约1815年这个期间，地质学被“历史化了”。维尔纳理论的“洋葱皮”模型(按照最简单易懂的形式来解释)，即随时间而形成的地层有着可发现的确定顺序，让位给对沉积岩进行羊皮纸式的历史研究。这种努力的结果充分表现在布龙尼亚绘制的出色的剖面图上(未注明出版日期[1829])，它充分表现出了19世纪30年代人们对欧洲地层的通用历史的认识(图5．3)。

 

 

  图5 3布龙尼亚(A陆0n印ia九)绘制的欧洲地层序列综合剖面图

 

可能有人认为，这是“洋葱皮”模型，老练的维尔纳学派的人、甚至莱曼和富克泽尔追随者中的领先人物都可以提出这种模型。我认为，它们之间的区别是，对于19世纪的布龙尼亚来说，这张图是个合成图。它展现了欧洲各地已知的地质历史的某种“平均状况”。它是几个地方或地区的历史综合。相反，富克泽尔的图只是用于图林根一个地方。维尔纳的序列虽然以富克泽尔和其他人提供的资料为基础，却具有高度的理论性——超出了历史(或历史化了的)地质学实践所必要的理论要求。  即使这样，维尔纳学派会很高兴地同意布龙尼亚得出的综合结果。  不过，维尔纳本人运用他的全部理论也得不出这种结果。地层学知识得在野外获取。

 

出现这种情况一点也不惊奇。然而，应该注意的是，地质学历史化必定是个需要多方协作的事物，要得到某种建制上的支持。不可能是单独一个人在一夜之间完成。史密斯绘制过地质图、提出过地层生成的(冗长)理论，并清楚地了解到英国地层的几何分布。他没有提供岩石形成的复杂历史详情。然而，这种地质学的历史化确实在19世纪早期就开始出现了。布龙尼亚和居维叶是带头人。不过，像韦伯斯特这样名气较小的人物也贡献了力量。

 

随着地质学的历史化，为地质学研究开拓了新的吸引人的前景。要绘制各个国家的地质图，这就需要相互之间的某种配合。随着国家地质图的编绘，这个国家的地质历史会确定下来，同时，详细绘图的每个过程都会揭示出这个国家的矿产丰富的情况，因而也揭示出了它的经济发展前景。随着工业革命的急速发展，国家地质勘察越来越引人注目，从19世纪起直到前不久，它越来越成为人们百折不挠地追求的事业。

 

19世纪头30年，某些人大胆地声称他们能绘制整个国家的地质图。正如我们所见，W·史密斯从事了英格兰、威尔士及部分苏格兰的地质图绘制。在爱尔兰工作的格里菲斯(Richard Griffith，1784一1878)(见Herries Davies and Mollan，1980; Herries Davies，1983，1995)早在1814年就展出过他的地质图初稿，虽然到了1838年才有了正式出版的版本。1808年，日内瓦人内克尔(Louis Albert Necker，l786)向地质学会提交了一幅很粗糙的苏格兰地质图，他曾于1806年在爱丁堡学习，他的后半生是在斯凯岛度过的。麦卡洛克(John  Macculloch，1773—1835)的工作更为重要，他一个人绘制了整个苏格兰的地质图，这幅图在去世后才发表(Macculloch，1836;Cumming，1981)。虽然一开始将这项工作作为个人冒险活动，麦卡洛克最终还是于1825年得到了政府的财政支持，这样，实际上他进行的是一个人的官方勘察。他的理论在很大程度上具有维尔纳学派的特点。早在19世纪初也有人成功地绘制了英国较小区域的地质图，如亨斯洛(J．S．Henslow)绘制的安格尔西岛地质图(Henslow，1822；Oktroyd，1993)。

 

 

英格兰和威尔士的官方勘测也是以独角戏开始的，主持人是德拉贝奇(De la Beche，1796—1855)。德拉贝奇出身于富足的军人家庭，曾在Great  Marlow军事学院学习。他在牙买加住过一个时期，在那里他继承了由奴隶劳动维系的甘蔗种植园。他研究了岛上的地质，成为这个地区的权威。1824年他回到了英格兰，在西部安顿下来，继续探究他感兴趣的地质。

虽然那时德拉贝奇是一种被称为“绅士地质学家”的人(Rudwiek，1985)，其财政状况是没有保障的(尽管如此，19世纪20年代晚些时候他还是有时间到大陆进行了地质旅行)。这样，作为个人对这门科学的兴趣，他开始了对德文郡(Devonshire)l地区的地质图绘制工作，其后不久他就像之前的麦卡洛克一样，转而向政府寻求财政支持。军事测绘局愿意帮忙，于是，在1832年德拉贝奇开始为政府做了一项可称作“合同工”的工作，即以300英镑的价钱向政府提交德文郡的地质图。军事测绘局对这项工作的成功完成留下了印象，1835年便开始全职雇用德拉贝奇。于是，英国地质调查所成立了。到了1839年，在伦敦成立了经济地质博物馆，到40年代中期，已经组成了一个约有10个人的员工队伍。英伦三岛的全面勘察开展起来了。

 

应该注意的是，德拉贝奇是个具有军事背景的人，他有能力从事地质图绘制工作，部分是由于他在军事学院接受过数学、地形测绘训练的结果。他所服务的部门开始时也是为了战略军事目的而建立的。这样，按照地质调查所最初设想和初建时的情况，它是一个类军事机构，这不应该使人吃惊。早期地质调查所的“军官们”身着军服。我想，这个机构之所以在风气上具有军事特点，原因在于随着逐渐对地面进行勘察，可以认为地面被“俘获”或者置于科学的控制之下。

 

但是，“控制”上发生的争端还表现在另一方面。如何进一步划分地层柱?与之相伴的问题还有地质图该如何上色?维尔纳留给他的继承者“过渡岩”和“floetz"(成层岩石)的概念。后者大致从我们称之为石炭纪的含煤建造一直到白垩层。在煤系之下，有老红砂岩(维尔纳如是命名，“法语叫做Gres ancien)。在它的下面是大量的过渡岩，19世纪30年代之前鲜见对它所含的化石进行系统研究。因此对这类岩石是有研究工作要做的，“控制”上发生的争端在相当大的程度上起到了对这些地层研究的调整作用。

 

   表5．1是按照现在所知道的地层柱上的主要地层划分，表中有最初提出划分的人的名字以及命名的时间(Berry，1968)。人们会注意到，对19世纪地层柱划分作出贡献的地质学家主要是英国人，把整个过程解释成大英帝国势力圈的某种扩张不无道理。当然对于上述命名的地层系统，在像英国这么小的国家的国界内占有如此高的比例是不寻常的(英国只缺失中新统)。不过，我们今天承认的地层系统中有惊人的比例是在英国国内的工作基础上或者由英国地质学家在海外确立的。其结果，现代地层柱未必是由19世纪任一地质学家群体提出的那种地层柱。地层系统的划分在相当程度上视情况而定。譬如说，假如全球地质首先在新西兰构建出来，则没有地质学家能在白垩纪和第三纪之间划出界限(Oldroyd，1972)，因为在地球的这个部分的沉积作用是连续的，而在欧洲那里有重要的沉积间断。

 

 

表5．1地层柱的划分

正是由于地层柱，欧洲在地质学方面建立了势力广泛的霸权，很大程度上是将英国的地层划分以几乎是帝国主义的方式强加于世界。把对地球的探索看作是某种(学术)帝国，地质图绘制就类似于掠取殖民地，这种思想在另一位绅士地质学家默奇森(Sir Roderick Murchison，1792-1871)的著作中最清楚地表现出来。跟德拉贝奇一样，默奇森最初的生涯也与军队有联系。事实上，他参加了拿破仑战争。在积极为军队服务期满之后，他结婚了并安顿下来过着乡村绅士的生活。但不久以后由于他厌倦了猎狐的生活，在妻子的建议之下，他开始从事地质工作，参加了地质学会，与剑桥大学的地质学教授塞奇威克(1785一1873)一起出没于英国较为古老的岩石中间，向他学习野外工作的技能。

 

塞奇威克与默奇森之间的故事已讲过多遍，这里不赘述了。最初在对德文岛岩石的解释上，他们之间结成联盟反对德拉贝奇。在这场斗争中，两位业余地质学家证明了他们在大部分问题上是胜利者：建立了泥盆纪，认识到相似年代的岩石在不同地区可能有很大的区别(德文岛的沉积物与英国其他地方称做老红砂岩的这种岩性很不相同的岩石在时间上是相当的)以及要依赖于化石作地层的指示物。不过，在有关威尔士的岩石的问题上，两位昔日的同事闹翻了，最后不仅成了地质学上的对手，而且个人关系也疏远了。所有这些都与属地争端有关。

 

让我们简单地说明所发生的情况。塞奇威克与默奇森致力于在古生物证据基础上划分威尔士中、北部和Welsh边界地区(特别是在什罗普郡)的岩层。那些以前根据维尔纳理论定为“过渡岩”的岩石多少有些不令人感兴趣，结果却发现这些岩层中常常富含化石。  19世纪30年代，默奇森从Welsh边界地区向西展开工作，建立了他称之为志留系的地层，这个词的创造是根据一个叫做“志留”的部落名字，他们曾经在英国的那个地方生活过。志留系的岩石中有它们独特的化石，有珊瑚、海百合、腕足动物、三叶虫等等。在古生物学标准的基础上，也确立了若干系以下地层的可靠分类。

 

与之相反，塞奇威克从威尔士北部的条件恶劣的山区开始展开工作，那里不常有化石，这样，他不得不更多地依赖于岩性和构造标准。从岩层所含化石来说，他的寒武纪确定得不令人满意(或者说后来默奇森下了如此断言)。在早期合作时，两位地质学家都努力要在威尔士划出他们各自系的界限来，但是正如西科德(Secord，1986)清楚地指出的，这项工作做得不令人满意。这样，在后来的研究中，两位地质学家开始在各自的领地内“偷猎”。我认为，这场争论主要是由于默奇森对自己的志留系有领土野心而引发的。他的心理可以从他的巨著《志留系》(The Silurian System，Murchison，1839)那大大扩展了的副标题表现出来，副标题为：“建立在萨洛普(Salop)、赫里福德(Hereford)、拉德诺(Ladnor)、蒙格马利(Montgomery)、卡马德 (Caermarthen)、布里康(Brecon)、彭布罗克(Pembroke)、蒙茅斯(Monmouth)、格洛斯特(Gloucester)、伍斯特(Worcester)、斯塔福(Stafford)等郡的地质研究基础之上，兼对煤田及上复建造的描述”。似乎默奇森在为已经落入他的统治之下的地盘打上记号。后来，他以“志留系国王”而著称(Woodward，1908)。如斯塔福(Stafford，1989)所清楚地指出的，默奇森后半辈子相当热衷于使他的思想在世界上尽可能多的地方被人接受，兴致勃勃地看到他的志留系属地逐渐扩大。这就是他探索地球的方式。

 

在英国国内，默奇森以两种特别醒目的方式表明他对占领地盘的嗜好：第一，他试图将他的“王国”向下延伸到塞奇威克的地界，把所有含化石的岩石都吞并到志留系，只给塞奇威克留下其余的不含化石的岩石。于是，默奇森第二部有关志留系岩石的重要著作(Murchison，1854)的题目是：((志留系：已知最古老的含有生物遗体的岩石历史》(Silurian the History，of the Oldest Known Rocks Containing  Orgnic Remains)。塞奇威克极力阻挠这种入侵，试图在地层柱上将他的寒武纪尽可能地向上推，他得寸土必争。最终，人们接受了寒武系作为具有自己特征化石的确定地层系统。

 

 

但是，在塞奇威克和默奇森之间的裂痕终究没能愈合，只是到了1879年，由“业余”地质学家拉普沃斯(Charles Lapworth，1842--1920)提出了摆脱困境的途径，他提出了奥陶系，这个系容纳了默奇森和塞奇威克早些时候一直相争的Welsh岩石。即使这样，在默奇森去世后相当一段时间，英国地质调查所还不接受奥陶系的提议，只是到了20世纪初，在默奇森提拔的盖基退休之后才采纳了拉普沃斯的奥陶系。

 

如我在其他地方详细描述过的(Oldroyd，1990)，默奇森有霸占地盘的野心的另一个明显例证是在苏格兰。在西北高地有个沉积岩带，它从北海岸一直延伸到斯凯岛。默奇森清楚地知道在其中的一个带(Dumess灰岩)有化石，并把它并入到志留系。在灰岩之上有大面积的片状岩石，在它的上面又是含化石的泥盆系岩石。默奇森认为片岩就地变质，因此，尽管这些岩石中没有化石，他觉得他有权也把它们称为志留系。作为理论上的这一着棋的结果，他能把苏格兰西北高地的广大地区的地层说成是志留系的，这样，在19世纪60、70年代苏格兰的地质图大部分地区都被涂上了志留系的颜色(例如，Murchison and Genie，1861)。

 

我略微详尽地谈到这些问题的细节是因为，我认为他们在对待地球的态度上表现出19世纪的特征。这个星球是个被征服、被压服的地方，因为领土扩张伴随着财富和权力。像默奇森这样的地质学家(无疑他是个极端的例子)看到自己国家领土的扩张而感到骄傲。地质知识的扩展给人们带来了通过发现和获取矿产来增强力量的希望。当然，呈现在地质图中的地质学家所获得的知识不是私有的知识。相反，他们热切地希望通过地质图以及所附上的研究报告使得地质知识广为人知。当1878年首届国际地质大会召开时，会议的主要作用之一是要保障地层上的连贯性，以及国家之间的地层对比。不管怎样，通过地质学知识和地理学知识，国家就能增强国力。默奇森非常积极地要通过这类知识的增长来推进国家利益。在另一个层面上，他借助于与“他”的系相关的地盘的扩张以求提高自己的权势。最后，由于他强有力的社会地位，他可以通过鼓励地质和地理探险、通过支持那些在维多利亚时代在世界各地建立的地质调查所中同意他观点的那些人来施展他的(和英国的)霸权(stafford，1989)。

 

我觉得，按照福柯学派的说法来看待所有这些问题是有益的。这就是，人们可以按照福柯在《知识考古学》(Foucault，1966，1970)中提出的论点来解释我在上面所描述的过程。  19世纪支配着世界(和它的居住者)的是对权势的看重。福柯写到了“训诫”和“惩罚”。  19世纪不论是在医院、监狱还是公共教育体系，人类社会被世俗官僚以新的方式制度化了。政府通过对控制下的居民情况的了解来寻求权力。居民被考虑在内并记录在册。地球也是这样。它被置于人类的控制之下，19世纪实行的各种地质调查是这个过程的明白无误的见证。

 

从表5．2的数据中能够看出全球各地地质图测绘的官方机构逐渐建立的过程。然而要注意的是，在官方地质调查机构建立之前，有时重要的地质图是个人绘制的，正如史密斯为英国绘制了地质图。这样的地质图例如还有：麦克卢尔的美国东部地质图(Maclure，1809)、格里菲斯绘制的爱尔兰地质图(1838)、迪弗雷努瓦(Dufrenoy)和博蒙(Erie de Beaumont)绘制的法国地质图(1841)，或者还有道尔比尼(Alcide D．d'Orbigny)的玻利维亚地质图(1842)。在官方地质调查机构成立之前，在欧洲的德语世界就完成了相当多的地质图绘制工作(见Koehne，1915)。

 

尽管很遗憾，表5．2不够完整，但是它提供了19世纪地质调查特征方面的有趣资料。英国人在世界范围大规模地进行了调查。德拉贝奇的调查提供了地质勘察计划和组织的模式。它为许多首批进行的殖民勘察工作提供了创始人员，虽然美国在这方面不需要太多的帮助。在美国，地质勘察工作与最初的地形测量和各州矿产资源的确定密切相关。粗略地概括一下，似乎一个州的社会、经济发展的程度与建立地质调查所的兴趣有某种关联。这样，正如英国有默奇森一样，美国地质调查与确立官僚对领土范围(州)的控制相联系。在非洲，正是英国和法国的殖民地在19世纪开展了地质图的绘制和地质勘察。在讲西班牙语和葡萄牙语的南美洲——它是这两个衰落帝国的一部分——没有什么值得注意的事情。就制图学和地质调查来说，穆斯林世界没有把它作为自己的事业来办，对借助于地质知识开发地球的资源不感兴趣。另一方面，未来的军事和工业强国的日本仅在明治维新后10年就开始了正式的调查计划。

 

中国在20世纪早期开始了地质调查，因为它要努力增强军事和经济力量以应对西方和日本的帝国主义威胁。正是大国对地质方面的问题感兴趣，这种情况持续到现在(现在已有力量进行对海底和太阳系其他星球的项目研究)。有时候我想，地质学史家太倾向于注意“英语世界的地质学”。这似乎在某种程度上得到了表5．2的证明。19世纪肯定有一些欧洲大陆的重要地质学家在海外工作，例如奥地利人霍赫施泰特尔(Ferdinand von Hochstetter，1864)在新西兰、德国人冯·李希霍芬(Ferdinand von Richthofen，1877—1912)在中国。尽管如此，可以做个案例研究：英国殖民主义和用英语表述的地质学之间有显著关联。如上所述，19世纪将地球看作是财富和势力的源泉，通过向地质研究投入时间、钱财和精力就能得到它。那么，在地质学中，有某种像在默奇森工作中所见到的地质学帝国逐日建立起来，这不会令人惊奇。
   
表5．2世界各地地质图测绘的官方机构

 

 

地质图绘制是个既涉及分析又涉及综合的过程。当地质学家在地面行走时，他须从所经历到的、浮现在眼前的纷杂困惑中提炼出某种来自观察的知识，并将其表现在地质图上(如可能，事先就有可利用的地图)。也就是说，必须记录下某些岩石，并对它们进行分类，或是当场就作分类，或是后来在实验室借助于显微镜进行观察后再分类。岩石分类法的选择不是很明显地具有先验性。事实上，岩石分类既负载理论也负载争论，对不同的观察者来说，分类可能差异十分大，正如图5．4所示。为了说明这个观点，我们看到，由19世纪不同的英国地质学家布莱克(John F．Blake)、雷辛(Catherine Raisin)和她的导师邦尼(Thomas G．Bormey)在大约同一时间在威尔士北部同一地区进行地质图测绘，就那个地区的岩石问题，他们之间发生过激烈的争论(Oldroyd，1993),除了得提到这场争论是与在砾岩下是否存在不整合的问题有关以外，这里不必重述争论的细节。布莱克的地质图表明有这样的不整合，而雷辛和邦尼正相反。就争论中的双方来说，关键的一点是，在地层系列中有没有由不整合所标志的间断，这与威尔士北部许多岩石的年代确定有关，特别是这个地区是否有前寒武纪的岩石，如果有的话，在什么地方。就我们来说，关键的一点是，岩石本身不会“讲话”，不会告诉人们怎么将它们画到地质图上去。事实上，从两张地质图的对比可以看出，争论双方所采用的岩石学上的地层划分有着重大区别，所以界限划分的差异相当大，可是岩石本身根本没有改变。正是对它们的表述存在着差异。

 

当然，除了在理论上有差异外，没有一个地质学家能够勘察每一寸土地，在有限观察的基础之上，在绘制特定地区的地质图时总得做些内插和外推。我认为，地质学家收集到的资料在某种程度上受到他们在理论上的设想以及他们在争论中所需要的资料的影响。注意力自然会集中在那些似乎能支持争论者观点的岩石上。然后要对这些资料进行综合。布莱克、雷辛和邦尼的地质图很好地说明了这几点。

 

这样，多少个世纪以来从事科学方法论研究的学者一直在讨论分析、综合这一经典的方法论过程，地质图的绘制是这一过程的很好的例证。分析方面涉及观察、对所看到的岩石的分类以及从全部经过手的“资料”中所作的选择，然后将这些都记录到地质图上。随后必须通过画出的边界线、断层线等等将地质图上的各项内容联系起来。这是一种综合的活动。很可能在画图的时候，有关地层的几何关系以及它们形成的途径在头脑中已经有了几成想法。但是在某种程度上，只有在地层露头全部画到地质图上，在可以建立合理的剖面时，才能揭示出地层的几何关系和地质历史。  因此说，地质学家埋头于某种“独立自主”进行工作的过程，在绘制和解释地质图中所涉及的思想过程必定是复杂的。

 

然而，有件事是肯定的：地质图的绘制在地质学家的工作中是要害部分。事实上，在研究一个地区时，这是必须要完成的首要的、最重要的任务之一。地质图最为重要，这是因为它具有用两维图形代表四维(三维长度、一维时间)的复杂作用。因此，地质图工作常常是地质学历史上争论的根源。如图5．4所表明的，这是一件随着理论变化、新资料的收集而永远要接受修改的工作。

 

不过，尽管地质学中地质图绘制曾经是、现在依旧是那样的重要(在理论上它又是很复杂的)，它却有成为一种崇拜物的危险。一旦这样，地质图绘制本身就走到了尽头，在对地球作理论思考中它将不再是达到其他更重要目标的手段。在谈到20世纪上半叶的情况时，法国杰出的地球化学家、天体化学家阿莱格尔(Chude A1legre，1988)写道：

 

 

绘制地质图吸收了全世界地质学家十分之九的努力成果。这是基础性的、不可或缺的一步，不过从中没有出现新的概念。然而，某些科学家所做已达到了宗教的程度，甚至不知道为什么要继续这样做却仍在这样做。随着每个地区的调查越来越完整，要进行地质图测绘的地区越来越小。开始作为通向综合道路的“绘制地质图的心理”常常转变成了进行越来越精细分析的狂热。从本质上讲，这种手段实质上已经走到了尽头。几代地质学家在追求对它的探索中耗尽了精力。

 

或许十分之九这个比例是夸张了，在现代地质学中，详尽的地质图绘制能够、也经常起到极为重要的理论作用，譬如在理解古环境或者在理解造山过程方面。虽然如此，我认为，阿莱格尔的论点还是值得提出来的，即使它代表了黑箱实践者的现代学派认识地球，而不是传统的“野外地质学家”的方法。