大部分的人都是透過學生時代的課本來認識地球,然而卻鮮少有人真正明白地球源遠流長的歷史,鮮少有人明白,地球源遠流長的歷史,它橫跨了極其廣闊的時間範疇,而狹隘的時間觀,造成許多人類咎由自取的環境問題。現今我們所生活的自然環境,是早在人類出現前就經過各種過程所形塑,而我們生活習慣所造成的後果,也將在我們逝去後延續不絕好幾個世代。

《地質學家的記時錄》一書就將帶領大家了解地球過去漫長的脈動,並以地質學家的角度去看待時間,幫助人類可以打造一個更加永續的未來。

【精選書摘】

比起任何其他科學學科,地質學更需要龐大的想像能力,也更需要對大膽的歸納式推理抱持開放的態度。舉例來說,十八世紀的人要如何開始回答「地球的年齡有多大?」這個問題。在西方世界,大多數人並沒有理由挑戰聖經的啟示,也就是地球的年齡是六千年左右(在一六五四年,愛爾蘭教會的大主教詹姆斯.烏雪〔James Ussher〕以驚人的精準度,推算出神在公元前四○○四年十月二十三日星期天創世)。

當我詢問身處二十一世紀的學生,若拋開宗教上的先入之見,以及他們學到的四十五億年這個數字,自己要如何獨立問答這個問題,他們通常會說:「嗯,找到最古老的岩石,推算出岩石的年齡就可以了。」但話說出口之後,才發現這根本不是答案──我們要如何判斷哪些岩石是最古老的,又如何判定它們的年齡?光是一開始就得動用到整套現代地質學的知識體系。所以在一七八九年,一位蘇格蘭醫師,同時也是紳士農場主、自然哲學家,能夠慧眼獨具,在鄰近鄧巴鎮(Dunbar)的海岸所露出的岩床中,察見地質時間的廣袤,可謂成就非凡。

在遭受強風吹拂的西卡角(Siccar Point),現代地質學之父詹姆士.赫頓(James Hutton)發現某個岩面有兩個不連貫的沉積岩層序(sequence),下方層序的岩層近乎垂直,而上方層序的岩層則較接近預期應有的狀態,也就是呈平躺狀(參見圖二)。許多人過去都曾看過這個岬角;任何人乘船經過,都會小心翼翼避開它,以免被猛烈拍打岩石的海浪捲入。然而,赫頓卻能看出,岬角上的岩石不只標示著危險的航行水域,同時也是已消逝地貌的鮮活見證。對此,他提出兩項與當時想法迥異的解釋。第一,他認為底下垂直的岩層是舊時山脈的遺跡,而昔日地殼隆起,造成海相地層翹起,因而在此形成山脈。第二則是,他認為上下岩層層理遭到切割,代表著此處曾經過長時間的侵蝕,作用力足以夷平山脈,而覆蓋在上方的岩層,是堆積在山脈遺跡上的沉積物。

圖二(商周出版 提供)
圖二(商周出版 提供)

赫頓估算他自己的土地受到侵蝕的速率,據此主張岩面結構不連貫的現象──也就是現稱的交角不整合(angular unconformity)──顯示岩石受到侵蝕的時間漫長到難以測量,與聖經主張的地球年齡相較,相當於一段永無窮盡的時間。透過此種簡單但革新的推算方式,赫頓顛覆了主流看法。所謂主流看法是,地球的今昔呈兩種分歧的走向。過往波瀾萬丈,如諾亞大洪水等災變頻仍,而今世界已歸於平和,不再生變。若假設地球只有幾千年的歷史,那麼深受侵蝕的山谷,層層疊加的沉積岩,就只能用大災變來解釋成因。赫頓以地質學的基礎概念──均變說(uniformitarianism),取代了此種世界觀。均變說乃是假設現今所見的地質作用,與過去進行的作用是相同的。

但赫頓在地質學研究上所發揮的想像力不僅止於此。他在一七八九年的著作《地球理論》(Theory of the Earth)之中,提出了更大膽的推論。他認為岩石堆積、隆升、侵蝕、再生等過程,在地球循環不息,可以回溯到久遠而難辨的年代,而岩石不整合面所記錄下的,只是當中的一個循環週期。赫頓對於地質時間的奇妙感知,徹底改寫了地球的過往,並打開智識的大門,使現代地質學與生物學應運而生。萊爾繼承並提倡赫頓之說,在他文筆精湛的巨著《地質學原理》中,將均變說提升至正統學說的地位。若沒有他們兩人,達爾文(CharlesDarwin)便不可能領悟到時間透過物競天擇,形塑生物面貌的力量(達爾文搭乘小獵犬號〔HMS Beagle〕環遊各地五年的期間,萊爾的古老地球論不斷在他腦海迴響;《地質學原理》第一卷或許是達爾文的「小隨行圖書館」中最重要的一本書)。雖然赫頓眼中各種作用循環不息的世界令人神往,但他的論述在某些層面上過於虛幻縹緲,沒有扎扎實實、一點一滴的重新建構地球的演變歷程。希臘文有兩個形容「時間」的用詞,分別代表單純流逝的時間(Chronos),以及具有意義的特定時機(Kairos)。用這兩個詞的分野來說明就是,雖然赫頓引領我們初探了地球時間的輪廓,但劃分時間刻度、填補特定時機的工作,耗費了地質學家過去兩個世紀的時間。

早期試圖用地質紀錄譜寫地球歷史時,所秉持的理念是,過去在不同的時點,會有特定類型的岩石在全球各地形成。如花崗岩、片麻岩等結晶岩,屬於原生或「第一紀」(Primary)的岩石,而如石灰岩、砂岩等層狀岩石,則屬「第二紀」(Secondary)。半黏性的礫石與砂土層歸屬於「第三紀」(Tertiary),疏鬆、未固結的沉積物屬於「第四紀」(Quaternary)(奇特的是,現代的地質年代表仍沿用「第四紀」一詞,「第三紀」則是存續至二十世紀末)。但並無任何依據可以用來鑑定,這些岩石種類的年齡在世界各地是否確實相同。

(本文摘自《地質學家的記時錄》/ 商周出版 提供)

(《地質學家的記時錄:從山脈、大氣的悠遠演變,思索氣候變遷與地球的未來》/ 商周出版 提供)
(《地質學家的記時錄:從山脈、大氣的悠遠演變,思索氣候變遷與地球的未來》/ 商周出版 提供)
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