《人類科學技術史-255》近代地質學的興起

近代地質學的興起

近代地質學是一門起步較晚的科學。因為在近代科學發展的初期，工場手工業尚不發達，社會對金屬礦產和其他礦產的需要量不大，因此使采礦業還只處于最初的發展之中，這樣使得人們對地球的地質狀況缺乏了解，但隨著手工工場在17世紀的進一步發展，社會對于煤和金屬礦產的需求逐漸增加，到了17世紀中后期，采礦業與采煤業迅速發展起來，因此人們的地質知識也就逐漸豐富起來，特別是由于不同地層中的大量化石的發現，直接推動了近代地質學的誕生。

17世紀中后期，第一個真正屬于近代類型的地質學家，是意大利醫學家、比較解剖學的先驅斯臺諾(1638-1687年）。斯臺諾原是丹麥人，青年時期留學于意大利后，即留居意大利任佛羅倫薩宮廷的御醫。在行醫之余，他通過解剖學研究走向了對化石的研究。在解剖研究中，他把現代鯊魚和狗魚與當時已經發現的一種化石作了比較，發現它們之間有相似之處。因此他認為，那種化石是現代鯊魚和狗魚的祖先，并由此得出化石是古生物遺跡的結論。通過對化石的研究，斯臺諾不僅奠定了比較解剖學和古生物學的最初基礎，而且還由此走向了地質學的研究。

在地質學中，斯臺諾以化石鑒別為基本內容和主要方法，對地層學進行了初步的研究。他認為，化石是鑒別地層的主要依據，而含化石的地層則是地層演化史的直接記錄。他指出，若某一地區的地層中的化石生物與現代海洋生物相似，則可以證明該地區的地層為海洋沉積；若某一地區的地層中化石生物與現代陸地生物相似，則可證明該地區的地層為陸地沉積，這樣，斯臺諾就以化石鑒別為實驗基礎，建立起了地層學的基本原理。而由于實驗方法的初步引入，屬于近代科學范疇的近代地質學，也才產生了自己的萌芽。

斯臺諾把實驗方法初步引入地層學之后，還對地層演變規律進行了初步探討。通過對化石的鑒別和佛羅倫薩郊外的考察，他提出了地層演變三定律：迭加定律、原始連續性定律、原始水平性定律。他在三定律中指出，若地層未經變動，則下層地層老于上層地層，而上層地層新于下層地層，這是迭加定律；若地層未經變動，則地層應呈現連續性減薄，這是原始連續性定律；若地層未經變動，則地層應呈現出水平或接近水平的產狀，這是原始水平性定律。他認為，運用他所提出的地層三定律，就可以從未經變動的地層產狀來鑒別發生過地層變動的地層演變。

在提出地層演變三定律的基礎上，斯臺諾還對地史學進行了最早的研究。他通過對佛羅倫薩郊外的托斯卡納地區的地層考察，把這一地區的地質史劃分為六個演變時期，亦即六個地質幕：第一幕，沉降而接受沉積；第二幕，抬升為陸；第三幕，發生斷裂與巖層傾斜；第四幕，再次沉降接受沉積，并出現化石生物；第五幕，重新抬升為陸，成為濱海平原；第六幕，在流水和地下火的聯合作用下，相繼形成河谷和峭壁，構成現今地貌。可見，斯臺諾所編制的該地區的這個地質史年代表中，已孕育著近代最初的地質演化思想。

斯臺諾不僅在化石學、地層學和地史學等方面為近代地質學的誕生作了開拓性的工作，而且開創了近代地質學的一些主要科學方法，如化石比較法、歷史分析方法等。因此，就他的地質學成就與地質學方法而言，他不愧為近代地質學的偉大先驅。1669年，斯臺諾在他的著名論文《天然固體中的堅強物》以及其他一些論文中，闡述了他的地質學理論。自此以后，早期地質學開始萌芽，進入最初的生長期。