地質學上三大論戰的焦點和代表人物

水成論與火成論

到了18世紀下半葉，隨著資本主義經濟的迅速發展和工業革命的興起，開發礦山、挖掘運河的社會實踐日益普遍，在此過程中獲得的巖石和化石的資料越來越多，為地質學提供了大量可觀察證據，同時由于牛頓力學的建立和完善，依據經驗證據和嚴格因果模式解釋自然現象的機械論廣泛盛行，理性的批判超越取代了神學的權威，地質學也開始由思辨走向訴諸經驗與觀察。英國的地質學會甚至將“收集實證材料而不急于構建理論”作為學會的宗旨，在這種注重實證的學術背景下，水成說與火成說經過一百多年的發展，在18世紀末期由思辨演變成了以確定的地質觀察為基礎的科學學派，出現了以德國礦物學維爾納(A，Werner，1750～1817)為代表的水成說學派，和以英國的赫頓(J.Hutton，1726～1797)為代表的火成說學派。

維爾納對礦物的形態、成分、分類和用途作了大量的考察和研究，在1791年系統地闡發了水成說，他認為，地球生成的初期，表面被原始海洋所掩蓋，溶解在其中的礦物質通過結晶，逐漸形成了巖層。首先形成的是沒有化石的花崗巖，然后是只有少量化石的板巖、石英巖，接著是含有大量化石的石灰巖和煤，最后是沙石和粘土，維爾納并不否定熱力的作用，但他認為地下的熱，如火山是煤的燃燒引起的，因而只是一種較晚的、輔助的地質力量。

英國地質學家赫頓在1795年則系統論述了火成說。他認為地球內部是熔融的巖漿，它通過火山迸發出來固化為巖石。依照這種說法，玄武巖、花崗巖是火成的。赫頓并不完全否定水的作用，但他認為河水只是把風化了的巖石碎屑沖到海里才逐漸積累，形成石礫砂土和泥土。赫頓認為地球既沒有開始，也沒有結束；維爾納的原始海洋的觀點沒有根據。赫頓還認為不能用設想的原始海洋來解釋地質形成的過程，而要用“現在還在起作用”的地質力量來解釋。

水成說和火成說各執一端，爭論熱烈。在爭論過程中，人們傾向于用各自觀察到的經驗證據來支持自己的地質理論。但受到觀察范圍的限制，各學派又難免局限于區域性或地方性的證據。大凡居住在沉積巖地區或專門從事沉積巖研究的人傾向于水成說；而居住在火山地區和專門考究火山的人則傾向于火成說。由于赫頓的地球永恒性觀點違反了傳統宗教觀念，開始并未得到人們認同，甚至受到一些人的攻詰。水成說在初始時占據上風，英國地質學會的大部分會員也贊成德國人維爾納的觀點。但由于火成說不斷得到觀察和實驗的證實、補充，到1830年賴爾的《地質學原理》出版以后，人們普遍轉而支持火成說。

地質學史上的水成說與火成說之爭是一個重大的事件，它激發許多人投身于地質考察和研究之中，并出現了一大批璀璨奪目的地質學家，以至科學史上將1790～1830年謚為“地質學的英雄時代”。

災變論與均變論

在地質學的英雄時代，還出現了與地質力的作用方式有關的災變論與均變論(也有人稱之為漸變論)的爭論。不過這個爭論是與火成說和水成說聯系在一起的。災變論者通常是水成論者，而均變論者則通常持有火成論的觀點。

所謂的災變論，就是相信在造成現在這種地質構造與地貌形態的力是一種突然性的災難，如圣經中的摩西洪水。即使不涉及神學的因素，那么當前能夠看到的巨大山脈和谷壑江河，也必然是由某種巨大的突發性的自然力塑造而成的，并且連續的災變引起了物種的滅絕。法國的居維葉(G.Cuvier，1769～1832)是災變論的代表人物，他的門徒博蒙(E.Beaumont，1798～1874)則光大了災變論，將其用于解釋造山運動。

火成論的先驅赫頓是個均變論者，他認為，沒有什么證據可以證明歷史上曾經發生過所謂的引起巨大地質變動的災變。而更可能的是，過去與現在并無區別。地質作用是一種逐漸、緩慢的過程，正如我們今天看到的那樣。相應地，他還創立了地質學研究的歷史比較法，即由觀察現今正在進行的地質作用過程，如現代風化、剝蝕、搬運、沉積等外動力地質作用，推知過去億萬年前發生的、現在無法觀察的沉積地層形成的地質作用過程。這種“將今論古”的考究地質現象的科學方法，通常也被稱為現實主義方法論。

無論災變還是均變，其實都只是一種形而上學的假設。均變論無疑是受到了早期的機械論哲學的影響。機械論自然觀的假定之一就是，物質體系在整個地球歷史時期是守恒的，或者說是不變的，均變論只是將非歷史性的機械論做了一點變通，認為守恒的不是自然界的物質體系，而是自然界的那些作用力。地球上的物質通過永恒不變的力的作用而改變著，災變論則假定過去的作用力可以是與現在不同的，更確切地說是假定遠古時代的地質作用力遠比現在的要劇烈。相比而言，災變論含有更多“辯證法”的成分。但是，在各自的假定和推理的前提皆沒有經驗證據的情況下，以現在起作用的地質力解釋遠古時代的自然過程，更容易同當代人的經驗聯系起來，其解釋模式更易于為當代所接受，因而均變論很快就取得了統治地位。

在地質學開始形成的時候，許多人認為，由于地質學所研究的對象是我們現在沒有經歷過的，也是過去任何人都沒有經歷過的過程，準確地解釋地質現象是不可能的，地質學永遠不會成為精確可靠的科學，但均變論創立的以現在起作用的地質力來解釋過去發生過的事件的現實主義的方法論，顯然為地質學提供了有效的方法論工具。

地質演化理論

到了19世紀，巖石學、地層學和古生物學皆取得了重大突破。當時的地質學家和博物學家基本上都承認，化石是一度存在過的生物遺骸，是地質和生物過程結合的產物，英國的地層學之父史密斯(W.Smith，1769～1839)還進一步發現，地層及其所含化石呈現出有規律的疊置，因此，即使相隔很遠的地層，也可以根據所含化石來確定其上下關系和生成的地質年代，而史密斯的外甥菲利普斯(Phillips，1800～1874)正是根據這一原理將巖層進行了劃分，建立了巖層劃分的基本框架。在這里，地層是在不同時期逐漸形成的地質學演化思想，已經明顯地存在于他們的頭腦中了。

標志近代地質學演化理論體系化的，是英國地質學家賴爾(C.Lyell，1797～1875)在1830～1833年間出版的《地質學原理》一書。這部書的副標題是“以現在還在起作用的原因試釋地球表面上以前的變化”，書中吸收了同時代諸多地質學家特別是赫頓的思想，總結了大量的地質學知識，考究了地殼升降、火山、洪水、冰川等地質作用，系統闡述了地質均變論的概念。他認為，一個地區的火山巖往往是多期形成的，每一期內往往又是多次噴發和溢流的火山物質造成巖石，考慮到時間長、次數多的因素，每次火山爆發并不都是很強烈的。他還認為，散布在沉積巖地層中的無數同類化石，意味著同一物種曾經繼續了許多世代，與其同時生成的地層不會是短期內形成的，這清楚地表明，地質形成是一個長期的演化過程。

地質演化理論的重要性，不僅僅體現在將歷史的、發展的因素帶入地質形成理論之中，更為重要的是，它已經蘊含了生物進化的思想，不難理解，既然地層有它的演化歷史，地球表面上生活的動植物自然也必然有其演化歷史。作為古代地質過程的見證者和古代生物發展的信使，巖石中的化石順序已明白無誤地表明，同演化著的地質過程一樣，生物現象也有一個演化過程，盡管賴爾及其同時代的地質學家囿于傳統觀念，沒有正面論證生物進化的觀點，但科學的生物進化理論卻實實在在是呼之欲出了。