苏格兰的岩石是世界上最古老的岩石之一,它们讲述了地球地质历史的沧桑变化。苏格兰的地质是十九世纪地质学家最先研究的对象之一,这些研究构建了板块构造和岩石形成理论的基础。苏格兰如何推动了地质学发展?
苏格兰的地理概况苏格兰地貌类型多种多样,从乡村低地到未受破坏的高地,从大城市到人烟稀少的岛屿。地理位置上看,苏格兰地处北欧,包括着大不列颠岛北部的三分之一以及周围的790个岛屿。
英国的山地地形集中存在于苏格兰地区,苏格兰的地形以高地边界断层为分界线,分界线将两个截然不同的自然地理区域分开,即北部和西部的高地以及南部和东部的低地。苏格兰高地上的最高峰是本尼维斯山,海拔1345米。
苏格兰大部分人口居住在平坦的南部,尤其是被称为中央地带的狭窄地带。格拉斯哥是苏格兰最大的城市,爱丁堡则是该国的首都。另外,苏格兰的畜牧业发展得较好,粗放牧地占土地面积的近百分之七十,耕地仅占百分之七。
苏格兰不到八万平方公里的土地上,汇聚了高地、低地、岛屿和火山等等不同地貌。丰富的地貌使苏格兰成为了一个极具参考和研究价值的观察对象,因此苏格兰对地质学发展做出了很大的贡献,包括板块构造和岩石形成理论的发展。
苏格兰如何推动地质学发展?地质学界通常认为苏格兰人詹姆斯·赫顿是第一位现代地质学家,他在1785年向爱丁堡皇家学会展示了一份题为地球理论(Theory of the Earth)的论文,文中的主要主张是地球存在的时间比人们假设的要长很多。
他还主张地球上的地理环境一定经历了各种各样的变化,例如山脉经历了风化和抬升,沉积物则可能在海底生成了新的岩石,并最终上升形成陆地。赫顿在论文中列举的一些实例,就是真实的苏格兰地貌所呈现出的结果。
首先是著名的苏格兰高地,高地由寒武纪和前寒武纪时期的古老岩石组成,这些岩石在后来的造山运动中被抬升形成山脉。北部还有一个群岛,名为赫布里底群岛,这个群岛的主要岩石构成是古近纪的花岗岩和火成岩。
通过对该群岛两种岩石的研究,地质学家发现它们受到了极强烈的风化。考虑到其所处的位置和群岛的地理背景,基本可以断定该群岛是从海底高原上升到海平面以上的。后来的研究证实了这一点,赫布里底群岛是从海平面以下约40米的海床高原上升起的火山遗迹。
其次,苏格兰的中央低地是火山运动的结果,该地的亚瑟王座火山曾经是一座巨大的活火山,它在几亿年前的一次喷发不仅改变了当地的地貌,更使该地沉积物有了经济意义,因为正是在这里发现了推动工业革命的煤和含铁岩石。
最后,冰河时代的到来和离开,都会对地球地质结构产生巨大影响。而苏格兰的所有地貌,都和冰河时代时的冰川覆盖、冰川撤退和冰川融水脱不开关系。比如冰盖曾经覆盖该地,切割出山峰、高地和平原,等到冰盖融化后,融水又会再一次分割陆地。
苏格兰的地质遗迹苏格兰伯威克郡的西卡尔角,是赫顿关于地球年龄巨大观点的最佳证明。西卡尔角的志留纪岩石几乎垂直倾斜,而较年轻的石炭纪岩石则不规则地覆盖在它的顶部,并缓缓倾斜,这表明在两个地层的形成之间一定经过了很长的时间跨度。
尽管对于现在的地质学家来说,两种不同类型不同时代的岩石相互挤压相互融合是很常见的一种现象,然而对于当时的学者来说,这是一种跨时代的发现。在苏格兰的西北高地地质公园里,有一块冲断带,简单来说这就是一种在挤压情况下强烈变形的地块,主要发育在汇聚型板块边界。
和西卡尔角的岩石一样,冲断带也是一个跨时代的地质发现,因为它是世界上最早被发现的冲断带之一,这种地质的变形帮助理清了地质编年史。阿伯丁郡的瑞尼村还有一个重要的沉积矿床,那里是瑞尼燧石的所在地。
这不仅是地质学上的大发现,也是生物化学的大发现,因为它是一个化石床,由原始植物组成。这些原始植物具有导水细胞和孢子囊,还有节肢动物,例如跳虫、蝎子和已灭绝的生物。这些燧石还以其超微结构的特殊状态而闻名,在抛光标本中可以很容易地看到单个细胞壁。