岩石学及构造地质学之兴起

第八章　岩石学及构造地质学之兴起

岩石学为地质学之一部分，其研究之发展，乃使地质学得有最后的最大的进步。德人怀纳对于地质学及矿物学均有莫大之贡献，业已如第二章所述矣。学者对于岩石学之兴趣，不能谓非怀氏所引起。怀氏逝世后甚久，学者仍努力不辄，尤以在德国为然。因鉴察方法大加改良，及化学分析较前盛行，而岩石之最后成分，遂愈加明晰，愈易分类。惟我人对于岩石内部结构之知识，仍不甚完备，在晶粒较粗之岩石，其矿物之成分尚可立即辨识，在结晶微细者，除备助于凸镜及化学分析所推断者外，其矿物之性质及结合，仍不能有所知。故岩石学之研究纵未遭停顿，然其进步则极迟滞。学者对于古生物学及地层学虽颇努力，但对于岩石学，则几罕有注意者。惟我人欲知岩石学之进步史，则不能不述及聂郜尔（W. Nicol）其人。聂氏为苏格兰人，发明用方解石制三稜镜，以偏光之法，研究矿物之光学性。此物为后来所用显微镜中不可缺少之要件。聂氏又发明磨制薄片之法。因此矿物岩石皆可在显微镜下研究之矣。聂氏初以木化石切成薄片，磨光后以树胶黏于玻璃片上，复将另一面磨光至相当透明程度，庶可察知构物之微细构造。聂氏制有许多化石及木之薄片。徽德汉（H. Witham）曾将其中之多数薄片作有记述，而于一八三一年出版之《植物化石之观察》（Observations on Fossil Vegetables）一文中发表，而聂氏制薄片之法，亦可于此文中见之。故地质学者欲知岩石及矿物之构造，自有此种发明可资利用，讵意竟无人过问者，几二十余年。聂氏逝世后，所有器具及薄片，乃入于白雷森（Alexander Bryson）之手。白氏深喜聂氏之方法，故将薄片增加颇多，白氏又制成许多矿物及岩石之薄片，而使之表示罅隙中所蕴藏之液质。惟白吕斯德（Sir P. Brewster）及聂郜尔对于此点，亦早已作有叙述矣。

后苏倍（H. C. Sorby）见白雷森之收藏中有罅隙中蕴藏有液质之薄片而大悦，并谓如能继续研究，必能引起重要结论，遂练习磨制薄片之法，因见云母片石之薄片之新奇，乃益加研究，数年后，乃著成耑报，名《晶体之显微结构》（On The Microscopic Structure of Crystals），而为地质学开一新纪元。

于是岩石之微细结构，成分，及成因，皆能用显微镜发见之。火山熔岩所具之特性，与夫花岗岩等之岩浆，在地壳内部凝固之状态，亦悉以明了。只因方法过于单简，而结果又极重要，以致学者未能立即深信。苏氏云，仅在野外好作大块岩石之观察之地质学家，将谓余所记述为不可信，或谓所见微细，不足注意也。设生理学者亦以显微镜下之所见为微细为不足道，则生理学将如何发达；地质学者已有此等显著之资料，犹敢谓只有粗陋不完备之方法可应用乎？如有反对者，余必起而抗辩，余敢谓物之大小，与事实之价值，并无一定之关系，而余所记述者，为物虽小，但由此等事实而得之结论则甚大也。

戚克尔（Zirkel）教授对于苏倍所用之方法极表同情，但迟至一八六三年始在维也纳之科学会中，提及此种研究之方法，距苏倍发表大著之日，已五年矣。戚克尔自此以后，热心研究岩石，有著作甚多，对于岩石学之进步，有莫大贡献，而德人鲁任布虚（Rosenbusch）与法人傅基（Fouque）、赉维（Michel Levy）等所采用之光学研究法，亦极精确，故可使岩石学骎骎与古生物学争胜矣。观乎十九世纪后半期以来，岩石学著作之宏富，可知自有偏光显微镜后，地质学界实起一重大变化。此种进步，实为聂郜尔与苏倍二氏所促成也。

一八九一年那威学者福格德（J. H. L. Vogt）研究火成岩之岩浆中铁矿之聚集及其因种种作用以在岩石间之分布，使我人对于铁矿成因，及岩浆固结时，矿物结晶之程序之知识大有进步。一八八五年裘施（E. Suess）名大块侵入岩为“岩基”（Batholith），裘氏初谓大块侵入岩，乃地壳变动时，岩浆充满空隙所成，至一九○九年时，则谓乃岩浆将围岩融化吸收而成。美人吉尔勃（G. K. Gilbert）于一八七八年时，名侵入各种地层之晶片火成岩为岩盘（Laccolith），谓其有为地动作用而升起者，有为盘据空隙而生成者。哈格尔（A. Harker）谓深处地下之火成岩，在地壳构造上作用之重要，殊较倾于地面之熔岩为尤甚。

蒲内（T. G. Bonney）谓地壳基石（foundation stones）由极变质之火山岩，深造岩，水成岩，片麻岩，云母片岩，角闪片岩，石英片岩，大理岩,白云岩，及其他多少结晶之岩石所组成。但赉维则以为此等岩石均不得视为真正原始岩，阜伯斯（George Forbe）谓地质史可谓乃成于太古界，再古则无由究诘矣。结晶片状或剥理之岩石之成因，曾久经学者之讨论，但直至后来乃断为区域变质及接触变质时之地动作用，与火成岩之侵入岩合力造成；块状岩石在地壳有变动，卷褶，及有差异运动时，遂因机械作用与化学作用而有变象，及再度结晶。一八三五年塞治尉克谓板岩中之劈开面乃因性质均匀之页岩经过大压力之结果，而与构造之成层作用无关。露伸（K. A. Lossen，1841—1893）为讨论动力变植作用之新见解之先进。

讨论山脉一般构造之文字，以爱里特蒲孟之著作发表最先，而又重要。爱氏之著作，出版于一八二九年，后修改多次，至一八五二年，而《山系总论》（Notices sur les Systeme de Montagnes）一书告成。书中叙述欧洲山脉之普通方向，及地动时期，并断定若干山脉乃条然隆起，如为同时代，乃依平行方向而行。爱氏谓阿尔卑斯山在第三纪时，升起数千呎，而庇里尼斯山经过数次之隆起。地质史期内有几次长期休静之时代，及几次短期剧烈变动之时代。每逢上升时，有机体亦随之变迁。

一八三七年赫雪尔（Sir John Hershel）谓岩石在广大面积上堆积甚深，亦可发生地壳下降运动；此种见解，颇引起学者之注意，以为剥削作用亦可以发生上升运动也。

一八四二年罗杰士弟兄（W. B. and H. D. Rogers）首先记述美国东部阿帕拉契安（Appalachians）山脉之大褶曲及断层，因此可知古代地层能覆于新朝地层之上而成掷测断层。

研究阿尔卑斯山之构造者，实名家辈出。日内瓦大学地质教授法佛尔（Alphones Favre，1815—1893）乃为其中之一人，瑞士汉姆教授（Albert Heim）研究阿尔卑斯构造之折叠，逆断层，及扇形排列，极为详尽，著有《山脉成形之机械作用》（Mechanismus der Gebirgsbildung）一书。