每块岩石都是地球过去的痕迹。《地球在25块岩石中的故事》(TheStoryofTheEarthin25Rocks)讲述了地质学基础的发现背后的迷人故事。在二十五章中——每一章都关于特定的岩石、露头或地质现象——唐纳德·R·普罗特罗(DonaldR.Prothero)讲述了塑造我们对地质学理解的科学侦探工作,从发现模范标本到我们如何看待地球内部运作的构造变化。
普罗特罗追随科学家的脚步,他们提出并回答了地质学的最大问题:我们怎么知道地球的年龄?超级大陆盘古大陆发生了什么?海洋岩石是如何到达珠穆朗玛峰顶端的?我们可以从陨石和月球岩石中了解到关于我们的星球什么信息?他通过专业选择的案例研究来回答这些问题,例如小普林尼对维苏威火山喷发的第一手资料;花岗岩露头导致一位苏格兰科学家推测他目睹的景观比诺亚洪水要古老得多;地中海下的盐和石膏沉积物表明它曾经是沙漠;以及试图确定陨石的年龄如何揭示铅中*的危险。这些突破中的每一个都填补了地球这个更大的拼图,科学发现相互吻合,为地质过去提供了越来越连贯的图像。《地球在25块岩石中的故事》以有趣、平易近人的风格总结了丰富的信息,是扶手椅地质学家、岩石猎犬和所有对脚下地球感到好奇的人的必备读物。
以下是25个故事的简介:
01、火山凝灰岩(VolcanicTuff):维苏威火山喷发
「这片云的形状有点像松树。它直冲天空,有长长的树干,再分出好几个树枝。这出自一次突然喷发,威力减弱后,云便失去支撑,被本身的重量压得朝旁边扩散。」公元79年维苏威火山喷发可视为人类目前对地球的了解的滥觞,也是地质学成为一门科学的开始。
02、自然铜(NativeCopper):冰人与铜岛
海底喷发的黑色烟囱,解开塞浦路斯蛇绿岩为何含有大量铜的谜团。黑色烟囱自然浓缩铁、铜、锌、铅、锰和其他金属硫化物。高热的水使这些金属溶出,在黑色烟囱的管道中沉淀下来。
03、锡石(Cassiterite):锡矿群岛与青铜时代
价格低廉的铝在许多物品中取代了锡。德文(Devon)和康沃尔(Cornwall),在英格兰的西南角,曲折,崎岖的海岸上曾遍布铜,锡矿。年,康瓦尔和德文的锡矿逐渐停止开采。这个青铜器时代的重要金属,曾推动工业革命,让我们得以保存食物,也是现代电子产品中最重要的金属,如今已没落。
04、角度不整合(AngularUnconformity):「没有开始可言」:地质时间绵长无垠
18世纪晚期,一般地质学理论尚未问世。障碍之一是当时仍然普遍相信地球创造仅六千年左右。然而,在赫顿发现交角不整合的现象之后,科学家更加了解这个过程需要多少时间,并证明了地球历史极为久远。
05、火成岩脉(IgneousDikes):「地球的巨大热机」:岩浆的由来
赫顿相信地球中心是灼热的熔融状态,能量来源则是所谓的「地球的大热机」。依据他的说法,「火山是火炉的通风管。」这些概念都属于动态地球观点,该观点认为地球已相当古老,而且还在不断地改造及循环。
06、煤(Coal):可燃岩石引燃工业革命
在石炭纪时,摄食木材的昆虫尚未出现,因此大量植被不像现在一样腐化,而是沉入煤沼的酸性污泥,永久埋在地壳中,成为了现在的煤。
07、侏罗纪世界(JurassicWorld):改变世界的地图:威廉.史密斯和英国岩石
他发现,若要分辨外观相似的岩石单位,最好的方法就是化石。这理论称为生物演续定律,是生物地层学藉由特征化石推定岩石年代的理论依据。史密斯不需要观察化石所在位置的岩石,就能由化石判定它所在的地层层序。
08、放射性铀(RadioactiveUranium):岩石里的时钟:地球的年龄
年,绝大多数地质学家都认同地球已经非常古老,但究竟有多古老?要如何为地球的年龄填上适当的数字?这个问题相当困难,但科学家没有退缩,而是着手尝试各种巧妙的解决方法。
09、球粒陨石(ChondriticMeteorites):来自太空的信差:太阳系的起源
年2月8日,墨西哥奇瓦瓦州的阿伦德镇上,凌晨1点5分,有个巨大火球出现在西南方,照亮夜空和地面。这块大小和汽车相仿的陨石,从太空以每秒十六公里的速度冒着火焰,落在地面造成大爆炸。阿伦德陨石是种碳质球粒陨石,比地球上最古老的岩石和矿物早了二亿年,让我们了解太阳系创生之初的历史,还透露了太阳系形成的时间。
10、铁镍陨石(Iron-NickelMeteorites):其他行星的核心
地震学加上重力测定值显示,地核密度大约是水的十到十二倍,一定是密度很大的金属处于巨大压力下才可能如此。此外,地球具有磁场,因此地核一定是导体,表示含有铁镍等金属。拜铁镊陨石之赐,我们知道原始太阳系中符合这些性质(密度和导电性)的常见物质只有铁和镍,因此唯一合理解释是,地球的核心也由铁和镍构成。
11、月球岩石(MoonRocks):是绿奶酪还是斜长岩?月球的起源
透过阿波罗任务带回地球的月球岩石成份,我们发现这成分与早期地球不大类似。月球岩石的成分接近上部地函,这点相当令人震惊。如果月球成分是地函物质,代表它是原始地球分离成铁镍核心和硅酸盐矿物质地函后,从地函分离的一部分。换言之,月球形成的时间比地球冷却聚合及各层分离晚了许多。
12、锆石(Zircons):早期的海洋与生物?隐含在一粒砂中的证据
岩石风化成沙粒,在溪流底部的砂中互相碰撞时,锆石是最耐久的矿物。在风化最厉害的砂子里,99%的成分是石英,其中也会有一小部分的锆石。事实上,锆石已被用来测定砂子或砂岩的风化和风选程度。(最被用来测定各种岩石形成的年代)
13、迭层石(Stromatolites:):微生物公寓:蓝绿菌和最古老的生物
生物史上80%以上的时间,地球是个「渣滓行星」,没有可留下化石的生物,只有形成石柱的微生物层──迭层石。而微生物只有在机缘巧合下才会留下化石。
14、条带状铁层(BandedIronFormation):铁山:地球的早期大气
要以海水运送和集中大量的铁,唯一的可能性是蓝绿菌释放出氧气之后,立即与海水中的铁离子结合成为氧化铁,因此氧气还未进入大气中就完全被消耗。因此也证明铁层沉积时,古代海洋与大气一定是完全无氧状态。
15、浊积岩(Turbidites):太古代沉积物和海底滑坡
年11月18日,纽芬兰、诺瓦史科提亚和加拿大其他沿海地区于当地时间下午5点02分遭到强震侵袭,即使远在纽约和蒙特利尔也感受得到这次地震的威力。更可怕的是后来一连串海啸袭击沿岸地区,摧毁大多数沿岸聚落。然而令人费解的是,当时北美地区和欧洲间的电话和电报通讯全都中断。没有人知道怎么坏的。电缆损坏之谜就这样列入档案,尘封多年。
16、陆源混积岩(Diamictites):热带冰河和雪球地球
现在已知有几个地方有热带冰河,这些冰河都位于高山上。然而,海平面有热带冰河似乎很难想象,但哈尔兰提出的证据又不容否定。如果热带地区有冰河,两极地带也有,则前寒武纪末期时的整个地球应该都有冰河。
17、异国情调的地形(ExoticTerranes):岩石中的矛盾:游走的化石和移动的陆块
二迭纪和三迭纪早期,所有大陆仍是合而为一的盘古大陆时,大西洋并不存在。但三叶虫有不同的区系存在,代表现今大西洋在寒武纪到泥盆纪间曾经有个前身,后来盘古大陆的所有成员挤在一起时也随之消失。
18、地壳拼图(Jigsaw-PuzzleBedrock):韦格纳和大陆漂移
年圣诞节时,一位三十岁的德国气象学者阿弗雷德,韦格纳兴之所至,翻了一下别人送给朋友当成耶诞礼物的世界地图。他翻了几页,发现南美洲和非洲的海岸线非常相似。他的脑子里好像有个灯泡亮了起来。这两片大陆中间隔着辽阔的南大西洋,为什么看起来这么相像?
19、白垩(Chalk):白垩纪海道和温室行星
白垩是柔软疏松的白色石灰岩,白垩的形成原因背后包括一个规模更大的现象:白垩纪晚期的全球温室化。恐龙时代的后期,气候相当温暖,连南北极圈都有恐龙活动。当时大气二氧化碳浓度高达ppm(目前的浓度超过ppm,而且还在上升),所以地球上几乎完全没有冰雪。
20、铱层(TheIridiumLayer):恐龙之死
结果出炉,科学家都非常震惊。黏土层里铱含量高得破表!他们试图解释铱含量为什么高到这种程度──如果铱大多来自外层空间,就表示来源在地球以外。他们提出各种说法,包括彗星和许多可能的解释。最终认为恐龙灭绝事件与当时陨石撞击地球有关。
21、天然磁石(Lodestones):古代魔术如何启发板块构造学说
除了地球磁场随时间而移动,古代岩石还展现了一个令人惊奇的磁性质:磁方向每隔一段时间会翻转一次,这磁场翻转都会被记录在火成岩与沉积岩当中。
22、蓝片岩(Blueschists):隐没带之谜
海床中有些区域非常深,这些区域称为海沟。全世界海洋中有大约五十条海沟,总长达五万公里,但海沟面积相当小,仅占海底总面积的0.5%。早在年,葛利格斯就提出海沟下方有地震隐没带的概念,用以证明板块藉由对流会滑入另一板块下方。而顶尖地震学家「都赞同环太平洋区域深层地震的焦点似乎都位于以45度朝大陆倾斜的斜面上。这些地震可能源自对流表面上的滑动。」
23、转换断层(TransformFaults):地震来了!圣安地列斯断层
我们提到「地震」和「断层」这些词时,最先想到的就是圣安地列斯断层,多年以来它因为加州大地震而经常被提及,再加上充满伪科学的灾难电影,它现在已是全球最著名的断层。可惜的是,大众对加州地震和圣安地列斯断层的认识大多是错误的。首先,加州不可能沉入海中。
24、墨西拿期蒸发岩(MessinianEvaporites):地中海曾经是沙漠
在开罗的钻探中,水坝工程师无意中发现尼罗河谷底下其实是古代的大峡谷,最深处达目前海平面以下二千五百公尺。然而,究竟是什么原因让尼罗河下切到距离目前海平面如此之深的地方?后来为什么又充满沉积物?
25、冰河漂砾(GlacialErraticts):诗人、教授、*治人物、守门人和发现冰河期
有一件事让早期欧洲地质学家大惑不解,那就是非常坚硬的基岩表面,经常有很长的平行刮痕和划痕,有时甚至长达许多公尺。这类划痕有时相当浅,但通常非常深。究竟是什么力量在如此坚硬的基岩上刻出这么多痕迹?更重要的是,是什么原因使这些刮痕完全互相平行?