世界近代中期科技史-第27章
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授，主讲矿物学、采矿学、岩石学和地球构造学等多门课程。在此后的 40
年左右，他以弗赖堡矿业学院为基地，创立了新的水成学派。
在任教期间，维尔纳曾对弗赖堡所在的萨克森和波希米亚地区进行过多
次较为深入的地质考察。在考察中，他采集到了大量的岩石与矿物标本，他
以这些标本为基础，对岩石进行分类研究。他认为，就岩石所含的化石的状
况而言，可将所有的岩石分为四类：第一类是原始岩石，这类岩石是在原始
海洋中结晶而成的，因此它里面完全没有化石；第二类是过渡性岩石，如石
英、板岩等，这类岩石是在海洋沉淀过程中形成的，因此含有海生生物化石；
第三类是沉积岩，它们是在洪水沉积过程中形成的，因此其中含有大量的生
物化石；第四类是次积岩与异生岩，即由沙石与粘土组成的岩石，它们是其
他岩石风化之后形成的。维尔纳对岩石所进行的分类学研究，奠定了早期岩
类学的基础。
由于维尔纳所考察过的地质区域有限，他所考察过的萨克森与波西米亚
地区是以水成岩为主的地区，因此，在地质理论研究中，他就无条件地接受
了水成论学说，并以他的岩石学和矿物学为基础，进一步发展了水成论学说。
维尔纳认为，所有岩石和矿石，最初都是由于原始海洋的沉积作用形成
的，因此，水成作用是地质起源与演化中的主要地质作用，至于火山，那不
过是煤在地下着了火的结果，由于煤的燃烧，熔化了附近的岩石，因此才有
火山的爆发，所以，火成作用是在主要岩层都形成之后才出现的一种非常次
要的地质作用。
维尔纳的水成论中的地质起源、地质演化以及地质作用等方面的内容，
是伍德沃德早期水成论的继续，所不同的是，维尔纳的水成论有岩石学与矿
物学这样新的科学基础，特别是由于维尔纳在岩石学与矿物学上取得了较高
的成就，加上维尔纳善于教学，这样弗赖堡矿业学院就吸引了来自欧洲各国
的许多有志于地质学的青年学生。而在维尔纳周围，也就逐渐形成了一个新
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的水成论学派，弗赖堡矿业学院也因此在无形之中成为新的水成论学派的中
心，而综合了最初的岩石学与矿物学成就的维尔纳的水成派学说，也就随弗
赖堡矿业学院的学生传遍欧洲。从18世纪80年代开始，以维尔纳为代表的
水成论，已跃居为理论地质学中占主导地位的理论。
③赫顿和火成论。当维尔纳的新的水成论在80年代风行地质界时，英国
业余地质学家赫顿（1726—1797年）同样使火成论成为当时地质学中引人注
目的理论。
在研究地质学之初，赫顿曾对英国海岸的一些沉积岩进行过地质考察。
后来，他又对苏格兰山脉的岩层进行过较为广泛的地质考察。在考察中，他
发现，苏格兰山脉的岩石是结晶型的。他认为，这些结晶岩显然是由熔岩冷
却而成的，而不是像维尔纳所说的那样，结晶岩是矿物在水中结晶而成的。
正是在对结晶岩的考察和分析中，赫顿对维尔纳的水成论产生了最初的怀
疑。
通过初步的地质考察，赫顿逐渐形成了地球内热作用是主要的地质作用
这一基本观点，而地球内热作用亦即火成作用，这实际上是早期火成论的观
点。这样，赫顿就在新的历史条件下，不但使早期火成论得以复兴，而且进
一步发展了早期的火成论，赫顿本人也就因此成为火成论的新的代表人物。
1785年，55岁的赫顿在英国皇家学会上宣读了他的第一篇地质学论文，
简要地论述了他的火成论的基本观点。1795年，赫顿所著的代表新的火成论
的奠基性著作——《地质学理论》在爱丁堡出版。
赫顿的火成论有三个明显的理论特征：①他认为火成作用是主要的地质
作用；②他认为水成作用也是一种重要的地质作用；③他认为现在的地质结
构是多种自然力长期缓慢作用的结果。
赫顿认为，由于地球的内热作用，地球内部熔融的岩浆就会时而从地壳
的裂缝和缺口中迸发出来，从而形成火山爆发，因此就会不断产生熔岩的堆
积，这样就会形成不同的岩层。在肯定地球内热是主要地质作用的同时，赫
顿也不完全否认水成作用。他认为，沉积岩的形成，就是地球内热与海水压
力共同作用的结果。此外，赫顿还认为，地质作用并不是单一的，而是一种
多种自然力长期的、连续的和缓慢的作用。由于各种自然力的作用十分缓慢，
因此不易为人们所觉察。但是，地质作用又是长期的、连续的，因此人们可
以从现在还在起作用的那些力量中来分析地球地质的演化历史。
赫顿还在当时处于萌芽中的力的守恒思想的启发下，提出了地质作用力
守恒思想。他从这一思想出发，认为各种地质作用力是周而复始的，地质变
化过程是一个永恒的过程，它“既没有一个开始的迹象，也没有一个结束的
前景”。
赫顿的新的火成论以英国的一些地质史料为基础，较为科学地解释了一
些地质现象，并初步地提出了地质渐变论的思想。但是，由于这种思想违背
了《圣经》中关于摩西洪水的说法，同时，由于赫顿的火成论不像维尔纳的
水成论那样具有矿物学与岩石学的基础，因此，赫顿的火成论发表后不久，
就受到了水成论的猛烈攻击。
④水成论与火成论的争论。在英国，最先对赫顿的火成论进行猛烈攻击
的，是曾对英国煤矿地质进行过考察的地质学家约翰·威廉斯。他是一位有
宗教信仰很深的地质学家。1785年，当赫顿去皇家学会宣读他的第一篇有关
火成论的论文时，威廉斯就对火成论表示不满。此后，威廉斯花了4年时间，
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以他的煤矿地层考察为基础，在1789年写成并出版了《矿物界的自然史》一
书，对赫顿的火成论进行了猛烈的攻击。
威廉斯认为，火成论的主要错误，是以火成作用和其他自然力的作用本
身来说明地质变化，而这样做，在理论上就必然会导致无神论。因此，他认
为，无神论倾向是赫顿学说的主要错误。他说：“赫顿关于地球的永恒性的
狂妄和牵强的见解，首先把人引向怀疑论，最后把人引向十足的反正统信仰
和无神论。如果我们一旦相信地球是永恒的，并能继续产生不断进步的万事
万物，我们就会认为不需要有一个统治力量来干预一切；而且我们因为无从
靠肉眼看到至高无上的主宰，我们就会把一切都归之于盲目的机会。”他指
责说，赫顿的著作实质上是一种对宗教的叛逆行为。
新的火成论在18世纪末，虽然在理论上处于十分幼弱的地位，但也有不
少支持者，在英国，最先在理论上对赫顿的火成论表示支持的，是他的两位
友人：一位是爱丁堡大学的博物学教授普莱费尔（1747—1819年），一位是
爱丁堡地区的业余科学家霍尔 （1761—1832年）。
普莱费尔去爱丁堡大学任数学教授时，就对赫顿的著作进行过深入的研
究，同时，他自己也在英国、法国、意大利进行过广泛的地质考察。1802年，
他出版了《赫顿学说的新证》一书，在书中，他对赫顿学说所作的理论阐述，
比赫顿本人还要清楚。除此之外，他在著作中还论述了他自己对冰川遗迹所
作的地质考察，因为他发现，冰川常常把一大块岩石从一个地方带到另一个
地方。因此，他认为，冰川作用也曾是地质史上的一种重要的地质作用。
霍尔主要以实验方法证明赫顿学说。1790—1812年，他设计并进行了一
些重要的地质学实验，以求使赫顿学说获得实验证据。维尔纳的信徒批判赫
顿学说时，从水成论的观点出发，认为熔融的岩浆不会因固化而变成晶体，
而只会像火山的熔岩那样，变成玻璃状的东西。对此，霍尔进行了一个与水
成论的说法相反、而与赫顿学说一致的实验，霍尔曾在一家玻璃工厂看到，
当熔融的玻璃浆缓慢冷却时，它就变为不透明的结晶体；而当它快速冷却时，
它就变成透明的玻璃体。霍尔假定熔融岩也是这样。于是，他从维苏威火山
和埃特纳火山弄到了一些熔岩，他把这些熔岩放在炼铁厂的高炉中熔化后作
了类比实验。结果发现，熔融的岩浆缓慢冷却时，它就变成了像玄武岩那样
的结晶体；而当它快速冷却时，它就变成了玻璃状的东西。这一实验结果，
使赫顿学说获得了最初的实验证据。又如，维尔纳的信徒在批判赫顿学说时，
曾从水成论的观点出发，认为象石灰岩一类的岩石受热后就会分解，而不会
如同赫顿所说的那样，在受热后变成新的岩石。对此，霍尔也进行了一个判
决性的实验：他把石灰石放在一个封闭的容器中加热，结果发现，它并没有
象水成论的信徒所说的那样分解掉，而是象赫顿曾预言过的那样，在冷却后
变成了大理石一类的岩石。又如，霍尔在一次实验中发现，把散沙放在一个
盛有海水的壶中加热，结果散沙凝结在一起，变成了同沙岩一样坚硬的岩石。
这一实验，同样也使赫顿有关沙岩形成的理论得到了实验上的证实。霍尔的
这些地质学实验，不仅使赫顿学说获得了实验上的证据，更重要的是，他首
次把实验方法带进了地质学，这对19世纪地质学的发展，产生了极为重要的
影响。
（3）发展趋势
从1790年到1830年间，由于水成论与火成论的论战，由于矿物学、岩
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石学、矿物化学以及古生物学等相关学科的发展，地质学进入了被称为地质
学史上的“英雄时代”。19世纪初，随着地质学的进一步发展，水火之争随
之出现新的发展趋势，这种新趋势主要表现在：火成论逐渐向渐变论发展，
而水成论则进一步向灾变论转化。
早在赫顿提出火成论之初，法国著名生物学家布丰就提出过关于地球演
化的渐变理论。在生物学上，布丰是早期进化论的思想先驱之一。他在进行
植物种植和植物分类研究的同时，也进行过一些初步的地质理论研究。在他
自己的早期生物进化论思想的影响下，他认为，地球也有自己的地质演化史。
他曾假定地球的年龄为8万年左右，在这漫长的地质年代中，地球经历了7
个地质演化阶段，这些演化阶段的主要过程是，最初某颗慧星与太阳相撞，
使太阳的一些物质迸发出来形成太阳系的大小行星。而地球最初也同其它行
星一样，是半液体状的熔融物质，由于自转的作用，逐渐形成具有凸出来的
赤道和扁平的两极这样的球体。后来，由于地表温�
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