自然辩证法作业岩石火成论、水成论

课程编号：S002课程类别：公共选修课 题目：浅谈地质学岩石成因理论发展过程中岩石火成 《自然辩证法概论》课程考核 （课程论文） 论与水成论之争揭示的自然辩证法思想 作者：张懿 学号：2015020615 授课教师：陈多闻 班级：沉积学 2015 成都理工大学沉积地质研究院 2015 年 12 月 摘要：摘要：地学史上的“水火之争”是促进岩石物质来源、成因理论进步的重要事件，“水 火之争”事件中揭露了科学理论发展的积累式发展和否定式发展，也揭露了地学思想上 “灾变论”向“将今论古、均变论”思想的转变。在本文中，将从“岩石火成论与岩石 水成论之争”的事件分析出发，分析其具体事件的发展和事件细节所揭露的自然辩证法 思想和地学思想。 关键词：水成论关键词：水成论火成论火成论地学思想地学思想自然辨证思想自然辨证思想 1 引言 十八世纪到十九世纪之交，地学史上爆发了一场水成论与火成论的激烈争论。水成 论学派以德国地质学家魏纳(A G.Werner，1749 一 1817)为代表，认为岩石形成于水体环 境， 并由水动力作为磨蚀、 搬运的动力。 火成论学派以英国地质学家郝顿(J.Hutton， 1726 一 1797)为代表，认为岩石形成于岩浆作用为主的热动力作用，并将岩浆环境和海洋环 境作为岩石形成的循环环境。该争论持续了约200 年，最终以火成论胜利结束，然而人 们却逐渐发现“水成岩”和“火成岩”都是存在于自然界中的，并且发现了第三类岩石变质 岩的存在，由此我们可以直观的感受到科学发展的曲折性、矛盾性、螺旋式发展性，这 是一种自然辨证的正确观点，并且可以延伸到生活中的各个领域。 2 岩石火成论与岩石水成论之争 2.1 岩石水成理论形成过程 魏尔纳 1749 年出生于德国萨克森地区的一个矿业世家， 20 岁时人弗莱堡采矿学校， 1771 年入莱比锡大学学习法律、文学并研究矿物学，1775 年毕业后在著名的弗莱堡采 矿学校任教 40 余年，直到退休。魏尔纳认为，所有地层是地球在原始洪水期沉积而成， 水是地壳形成与变化的唯一动力，而地下火的作用是次要的、局部的。花岗岩、片麻岩 等各种结晶岩也是水溶液的沉积物。花岗岩、片麻岩等是深水沉积；灰岩和砂岩等为浅 水沉积；沙、砾石为陆地沉积物。地下火由煤产生从而引起火山喷发等，但规模很小， 火的作用是很次要的因素。魏尔纳将萨克逊地区地层从老到新划分为：①原生岩，含花 岗岩、片麻岩、云母板岩、蛇纹岩、玄武岩、斑岩、正长岩。②过渡岩，含硬砂岩、砂 质板岩、灰岩。③盖层岩，含砂岩、灰岩、石膏、岩盐、煤。④冲积岩，含现代粉砂、 粘土、沙、砾石、泉华、泥炭。魏尔纳由此推论，这个层序适合于全球，称之为“万有 建造”(Universal Fornrations)。水成论得到了一些学者特别是他的学生们的拥护，并在 各国传播。1808 年詹姆逊在英国发起成立“魏尔纳自然史学会”，另一方面由于水成论 与圣经中洪水相似，因此得到了教会的支持，岩石水成论由此形成。 2.2 岩石火成理论形成过程 火成论的代表赫顿 1726 年生于苏格兰爱丁堡，毕业于英国爱丁堡大学，学过法律、 医学，后自学地质与矿物学，逐步形成火成论观点，1785 年在爱丁堡哲学学会发表第一 篇论文 《地球学说》 ， 但受到爱尔兰皇家学会主席、 古生物学家、 矿物学家柯文(R.Kirwna) 的严厉攻击。但尖刻的批评反而帮助了赫顿，迫使他长期到野外搜集地质资料，论证自 己的观点，1795 年赫顿重新发表《地球学说》，震动了地学界，赫顿认为：花岗岩是熔 融岩浆冷却的产物，岩浆充满了地球内部，岩桨上涌形成山脉，而流水长期剥蚀又使高 山夷为平地，地面下沉到水面以下接受新的沉积。他认为被水成论学派列为第一类岩石 的花岗岩、片麻岩等不可能在洪水中形成。火成论并不认为火是地质变化的唯一动力因 素，而认为水与火都起作用，这一点与水成论认为水是唯一的动力因素有所不同。赫顿 的朋友霍尔爵士从熔融的玻璃慢慢冷却形成不透明的结晶体而迅速冷却形成透明玻璃 的现象中得到启发，他从意大利的维苏威火山取来一些典型的火山岩，将它熔化后慢慢 冷却得到了类似于玄武岩的结晶体，证实了玄武岩是岩浆慢慢冷却形成的，并在皇家学 会通报上发表了《关于暗色岩和熔岩的实验分，这对火成论学派是极有力的支持，从而 也开创了实验岩石学，“岩石火成论”也由此形成。 2.3 水火之争的具体争论 火成论是在与水成论争论中形成的， 主要争论有： ①魏尔纳认为“不整合”是偶见的， 是沉积物在一个倾斜而上沉积形成的，而郝屯认为所有地层沉积都是水平的，倾斜是后 来地层抬升的结果，而抬升力主要是岩浆侵入岩体产生的挤推力。②魏尔纳认为，原始 海洋沉积的岩层是原始层，花岗岩是地球上最古老的岩层，叫原生岩层，而郝顿认为， 凡沉积地层总是由已存在的岩层破碎、搬运、沉积而形成，也就是说，最占老的沉积层 之前必有更古老的岩层。③魏尔纳认为，深海沉积是由于沉积物本身重量与海水重量固 结而成岩的，而郝屯认为上覆重量并不重要，关键是地内热使深海沉积物熔融成岩，强 调玄武岩是火成成因。 从十八世纪七十年代起，经过近半个世纪的激烈争论，人们逐渐认识到地壳中有二 类不同的岩石—水成岩和火成岩，且初步认识了第三类岩石—变质岩。此后，生物学、 化学和物理学甚至数学等逐步渗透进入地质学， 使地质学的内容越来越丰富， 日趋完善。 3 水火之争的积极意义及其所揭示的地学思想 在漫长的“水火之争”中，“岩石火成论”提倡者赫顿，本是“岩石水成论”提倡 者维尔纳的学生， 在学习和研究中， 他大胆假设大陆和海洋几乎同时形成即地球处于“持 续的”过程之中，并把这一过程看成是一个无尽的循环，“没有开始的痕迹也没有终止的 迹象”。这是地学史上的巨大进步，第一次提出了地表物质与地球下部物质循环的理论。 他们都是纯粹的学术研究者，为学术付出毕生精力，虽然在当时的社会环境之下，推行 行的理论有很大难度，特别是教会的力量参与其中，赫顿的努力和坚持是不可忽视的。 不过，赫顿的理论也存在某些缺欠，有些地方过分地强调了“火”的作用，以及把那些 确实存在“水”的作用而形成的矿脉，也误认为是岩浆喷气的产物。但总的说来，赫顿 摆脱宗教信条的羁绊，注重实践，实事求是，他的理论对促进地质科学的发展是有积极 意义的。 在“水火之争”将要结束时，“水成论”支持者之所以会一败涂地，是因为没有注 重实例，仅通过片面的实验便得出结论。其间，维尔纳的另一个弟子洪堡德远渡重洋来 到拉丁美洲，登上厄瓜多尔首都附近的皮晋查火山，冒着危险趴在火山口边缘俯视，这 里根本不存在什么煤层，更谈不上煤的燃烧，终于认识到火山作用的重要性。体现了地 学上典型的以自然界为基础的原则，室内实验只能作为验证性的工作，要通过“将今论 古、以古论今”的基本原则指导地质工作的开展。 4 水火之争所揭示的自然辩证思想 “水火之争”作为地学三大争论之一，代表着地学历史上岩石成因科学理论进步的关 键过程，从“水火之争”可以直观的感受到，一种科学理论的发展呈现着累积式发展模式 和否证式发展模式。一种科学理论一旦确立之后，如何进一步发展，这是一个重大的实 际性问题，我们自然科学工作者比较熟悉的科学理论发展模式就是科学