旧地质层系之说明，新地质层系之历史

第六章　旧地质层系之说明，新地质层系之历史

当一八三三年来伊尔氏之《地质学原理》第三卷出版时，凡旧红砂岩以下之地层及化石，尚未确定有系统，即索美塞得西部，得文及康瓦尔（Cornwall）之厚层粗岩，板岩，石灰岩等，亦未厘定次序。

塞治尉克与毛却生备尝艰辛，在泽地（Lake District）威尔斯大部分地方，及英格兰西南一带详究缕析甚久，卒将此等地方之山地构造，阐明无遗。二氏以地层次序，及化石种类为根据，定为寒武岩纪志留纪及泥盆纪，此种层系之名称，已为全世界所适用。

惟在一八二○年时，奥德楼（Jonathan Otley）即研究泽地之主要岩层，及其一般之分布。后二年塞治尉克乃开始研究泽地之较古层系。所谓施基渡板岩（Skiddaw slate），绿色板岩，与斑岩（亦称巴兰台系 Borrowdale series），以及粗砂岩系，均经塞治尉克详加研究，而将其互相关系与主要分类，作有解决。但直至一八四五年威尔斯各地及其交界地方之寒武纪层与志留纪层研究清楚后，泽地之同类层序，方始明白。

一八三一年寒治尉克与毛却生开始研究威尔斯及英格兰交界地方之较古地层，结果得左列之层序，自上而下为：

毛却生又在温乐克层之下，加以加拉道克砂岩（Caradoc sandstone）与浪特罗层（Llandeilo flags）而视之为下志留纪之底部。所谓寒武与志留二名，皆由二氏于一八三五年所创立。其时二氏均以为塞治尉克之上寒武层，与顶部之倍拉石灰岩（Bala limestone）皆位于毛却生之下志留纪底层——浪特鲁之下。一八三八年，塞治尉克发见其所定为上寒武层者，其中有几种化石，与毛却生之下志留纪化石相似。一八四二至一八四六年间，二氏更认明两系中，有同类生物遗迹。最后始知浪特罗层较倍拉层为古，而毛却生之加拉道克层之一部分则与倍拉层相当，酿成学者间之争执之主要原因，则为以加拉道克砂岩与浪特罗层上之砂岩，混而为一，嗣塞治尉克乃将其作有分别。真相既明，争执自止，不意毛却生于一八三九年发表《志留系》（Silurian system）一文，不愿改正此项分类，以致分类各别之系统，沿用甚久，至一八七九年拉泼华施（Lapworth）教授以塞治尉克之寒武纪层与毛却生之下志留纪层，自倍拉层及加拉道克层至阿雷尼系（Arenig series）之底部，另创奥陶纪之名以概括之，于是此种新系统乃以成立，今日各国亦用之。

巴兰台（G. Barrande，1799—1883）于一八五二至一八八一年间，著《波希米中部之志留纪》（Systime Silurien du Centre de la Bohéme）一书，依化石动物之殊异，而将古生地层分为三大类，而以之与寒武纪奥陶纪及志留纪之化石相当。巴氏本为附和毛却生之人，故其志留纪一名，乃作广义应用，但其探求之结果，则反多证明拉泼华施之分类为适当。巴兰台生前出版关于该三大系地层之著作，共二十一大册，死后又续出二集。巴兰台将凯骚（E. Kayser）所指为泥盆纪层者，括入其志留纪之最上部，又在其下志留纪层中，发见上志留纪之标准化石，以为乃生物群体（Colonies）之重新见于上层者。此种见解在波希米地质学者间，颇有争辩。一八八○年马尔（G. E. Marr）谓此种现象系断层之结果，同时并谓物种之群体及移殖，重见于同组之岩层中则可，但不能见于系统各异之岩层内。

在寒武纪以前之地层中，虽偶有少数化石发见，但直至寒武纪之底层，乃有真确动物遗蜕之发见。在寒武纪中最早之化石层，以三叶虫类之Olenellus为特繁，霍尔于一八六二年时即记述之。属于同带之别种化石，则于一八四四年由爱门施发现于美国。瓦尔可脱著有《下寒武纪之动物或小肘虫之地带》（The Fauna of Lower Cambrian or Olenellus Zone）一书，于一八九一年发行，为最初记述化石最详尽之著作。

一八八八年拉泼华施教授云：Olenellus动物，在斯干的那维亚亦曾见之，在英国发见于一八八五年，产于加拉道克，惜标本不佳，无法记述，其后所采得之大标本，名Olenellus Callarei。将南威尔斯之寒武纪层作详细之研究者为赛尔德（G. W. Saltor）与雪克士（H. Hicks）二氏。至一八六五年，二氏乃定有麦耐维恩层（Menevian Group）之层名，其中以三叶虫类之兜头虫（Paradoxides）为最普通。此三种叶虫，在一八二二年时，白隆尼阿德即已详言之，有时长二呎有奇。其层位在含有小肘虫（Olenellus）之地层上，寒武纪之最上层，则为含有油节虫（Olenus）之三叶虫层。据瓦尔可脱云，中部寒武纪层之动物，含海绵类，水母类，珊瑚类，腕足类,瓣腮类，头足类，腹足类等颇富。可知下寒武纪以前，早有生物之存在，如有良好机会，当能发见之也。

美人爱门施于一八四二年定一泰柯尼克层（Taconic Formation）之名，据称此层乃位于下寒武纪之博次代姆砂岩（Potsdam Sandstone）之下。因此又引起许多争论，几历五十年之久而未解决。最后乃知属于上寒武纪。此项地层乃因麻萨诸塞州与纽约州交界处之泰柯尼克山而得名。后学者研究之结果，乃知该处地层构造繁复，一部分属于下志留纪或奥陶纪，一部分属于寒武纪之地层，不过爱门施均以之包括于泰柯尼克层中耳。今日此名词只有历史上之意义，而无实在之价值。苏格兰南部高地有下部古生代地层，其层序乃由拉泼华施教授于一八七八年及其以后数年中整理而得，各层中以笔石化石为最多。

瑞典之下部古生层，经李那生（J. G. O. Linnarson）之研究，始层序分明，其中所含化石乃参考上最可靠之标准。昔安奇林士（Angelin, 1805—1876）依三叶虫之形式，以决定瑞典之地层，今则李那生以笔石化石分别之。瑞典南部之地层甚稀薄，故其上下层所含化石，乃密接而生，如非在该地逐寸采集，则极易混乱。一八七六年李那生著有论瑞典标准笔石化石之层序之文字，谓其次序，颇与拉泼华施在英国所见者相当。二氏异地工作，乃证实两国下部古生层均有同一之笔石层。瑞典地质学家名林特斯特姆（G. Lindström, 1829—1901）研究古德兰（Gothland）之志留纪层甚详，而有一种名Calceola之奇异珊瑚，初视为豌豆类者，即林特斯特姆研究而得。英国之旧红砂岩，经柯奈倍（Conybeare），勃克兰及来伊尔诸氏之研究，已列为石炭系之一部分，惟彼等又谓英国西南部之石炭层系，与其上之新红砂岩，乃别为一层。毛却生在《志留纪》（Silurian System）一书中云，旧红砂岩极为厚大，故拟以系名之。二年后密勒（Hugh Miller, 1802—1856）在克罗麦斗（Cromarty）地方开采岩石，成《旧红砂岩》（The Old Red Sandstone）一书，云设非毛却生，则该地层将不列于地质层序中矣。密勒又在旧红砂岩中，采得鱼类之化石。奥温（Owen）及其他学者,均承认密氏《旧红砂岩》一书为地质书中最饶兴趣之著作。

阿伽西（L. Agassiz, 1807—1873），瑞士人，为《鱼化石之研究》（Recherches sur les Poissons Fossiles）一书之著作者。一八四七年任美国哈佛大学动物学及地质学教授。其门人夏勒（N. S. Shaler，1841—1906）亦为著名之古生物学家及地质学家，著有《地质学初步》（First Book of Geology）一书，于一八八四年出版，曾译成德，俄，波兰等文字。

一八三六年塞治尉克与毛却生在得文研究古代地层，以考证粗砂岩之中所含劣质无烟煤之时代。此种地层，据实地观察，只可决定为石炭系层之代表。在此后三年中，此门题渐引起学者之趣味。一八三七年龙施代尔（Lonsdale），见郭文奥施登（Godwin-Austen）在得文南部所采之化石，遂以为该砂岩所属时代，当在志留纪与石岩纪之间，并以此种见解转达塞治尉克与毛却生。二氏乃于一八三九年命之为泥盆纪层，与此相连之各种石灰岩，亦一并包含在内。其后旧红砂岩中之鱼化石，亦在得文发现。

他国学者因泥盆纪在英国成立，遂亦在大陆方面作与此相类之地层之探求。罗麦（P. A. Römer）于一八八四年在爱弗尔（Eifel）觅得泥盆纪层。惟特孟（Dumont）已于一八四八年时将比法德接壤处之地层，定有诸分期之名称，但尚未知其乃与旧红砂岩相当,故对于泥盆纪之名，未置可否。商特坡兄弟（G. and F. Sanderberg）研究那沙（Nassau）之泥盆纪层，以化石为根据，而将分为上中下三部，乃使泥盆纪层之研究，大有进步。学者因有德国及北欧各国之分层，于是乃可将英国西南构造复杂之区域，作有说明。

石炭纪一名，系柯奈倍从法国引用而来，指含煤诸岩层而言。英格兰及苏格兰之下部石灰岩含有煤层。故亦为石炭纪，研究比国之石炭纪化石，以居罗姆（Larent Guillaume de Konnick，1809—1887）为最著名。一八七八年，任里爱巨（Liege）大学之古生物教授。

一八四一年毛卻生创立三叠纪之名词，以俄国泼米亚（Kingdom Permia）有与英国下部新红砂岩或含镁石灰岩系，及与德国及其他欧洲各部之赤底纪（Rothliegend）诸分层相当之地层也。

于是新红砂岩又分为二部分，下部属于古生代，上部连诸中生代。中生代之名称，系菲利泊（John Phillips）所介绍。毛却生与塞治尉克见各处之三叠纪与石炭纪相整合者只居少数。塞治尉克将英国含镁石灰岩详细研究后，谓其乃与德国之红砂岩系相关连。

三叠纪之名称，系一八三四年德人阿尔伯蒂（Friedrick von Alberti，1795—1878）所创，包括德国三种地层：即明德，摩许尔石灰岩，及可柏层（Bunter，Muschelkalk，Koeuper）是也。今已为全球所沿用，不过其详情则各地不同耳。如在英国，即未有摩许尔灰岩层，在阿尔卑斯山区，则又有其他所有之分层。莫西苏维克斯（E. von Mojsisovics）研究欧洲南部之三叠纪，则又分五层，内含十四带。三叠纪之最上层，格贝尔（Gümbel）名之为雷底克（Rhætic），因瑞士西南之雷底阿尔卑斯山（Rhætian Alps）而得名，意大利之雷底克层，及其上之里阿斯（Liassic）层，以斯多派尼（Stoppani）研究者为多。

美国康乃梯葛德谷（Conneticut Valley）有新红砂岩焉。当地居民常以之作堦石，石上现有化石足迹，一八三六年第恩（G. Deane）乃唤起世人注意。希去柯克（Edward Hitchcock）以为鸟类足迹。后该处时有其他种足迹发见。希去柯克以为系蛙类，蠵龟类，石龙子，环节动物或软体动物之足迹。来伊尔谓多数足迹俱属鸟类，一八五八年希去柯克著《新英格兰之足迹化石》（Ichnology of New England）一书，一八六○年非尔特（R. Field）又谓全系爬虫类之足迹。一八九三年发现爬虫类之骨骼于地层中，马许（Marsh）谓系属于一种名恐龙之爬虫（Anchisaurus colurus），且云所有印痕，因有前后足及尾部所留之殊，故其形状乃以不同耳。

地层次序欠分明者可藉化石以决定其岩层之年代，如爱尔琴（Elgin）附近之红砂岩，即其例也。一八四四年阿伽西记述露西摩斯（Lossiemouth）旧红砂岩中脊椎动物之棱鳞，以为此乃鱼之遗蜕。惟赫胥黎（Huxley）则谓属于鳄类，翌年赫氏又得一种名杵状龙（Hyperodapedon）之爬虫骨骼，皆为三叠纪之化石也。于是证明新旧两种砂岩，乃同露于一处，惟新红砂岩中产爬虫类化石；故此争论不解之问题，乃以告终。侏罗纪之层序，在欧洲各国均已依照斯密史之分类而定。昆斯戴特（Quenstedt）所定之侏罗纪化石次序，为后来学者之根据，昆氏研究矿物学与结晶学，又于一八四三年起，有关于古生物学之著作发表，一八五八年有《侏罗纪》（Der Jura）两卷刊行，一八八八年又有记述侏罗纪菊石化石之发表。奥贝尔（Albert Oppel，1831—1865）著有《英法二国及西南德国之侏罗纪层》（Die Juraformation Englands，Frankreichs und Deutschlands，1856—1858）一书，颇引起学者之兴味，而于各地之工作者，裨益非鲜。白垩纪之名系非登（Fitton）由法文引用而来，因该系含有大规模之白垩层故也。英国之白垩纪层有韦尔顿（Wealden）与配排克（Purbeck）两层，后者有时亦列入侏罗纪中，两层连合共生，似为一种淡水中所成之地层。但欧美下白垩纪之植物，鱼类及爬虫类之情状，据学者之研究，则似与侏罗纪者关系较深。英国之白垩纪层，由门德尔（Mantell）与非登之研究，而渐称完备。德国之侏罗纪与白垩纪，则以罗麦昆仲（F. A. Roemer，1809—1869，C. F. von Roemer，1818—1891）及克赖特耐（C. T. H. Credner，1809—1876）之贡献为多。又盖尼次（H. B. Geinitz）又在德国他处研究上白垩纪红砂岩及萨克逊之砂岩削壁，巴黎大学教授爱排德（E. B. Hébert，1812—1890）为法国著名地质学家之一，鉴定上白垩纪层甚多。后巴鲁阿（C. Barrois）博士等又扩大其工作，更有裘葛勃罗尼（A. J. Jukes-Browne）与鲁伟（A. W. Rowe）继续而光大之。新生代之名，为菲里泊所创，原意乃与第三纪相当。一八五四年摩落德（A. Morlot）以为第四纪与第三纪有别，于是新生代乃包括第四与第三两纪在内。

一八二九年来伊尔与特许伊（Deshayes）以软体动物化石之属种，与现代生物类似之多寡，而区别始新统，中新统，与上新统三层。一九○三年代尔（W. H. Dall）博士表示反对，以为环境对于物种之生存，有宜否之分，故在美国之始新统中，只有二三物种似与欧洲者相同。

比国第三纪层之详细分类，大都为特孟于一八三九年起探求所得。其所定之名，今日犹有用之者。将英国始新统作有主要之分层，及决定其岩层沉积之物理的状态，乃为柏来斯维（Prestwich）研究之结果。

渐新统一名，为倍立希（H. E. Beyrich，1815—1896）于一八五四年所创；倍氏为研究第三纪软体动物之名家，对于欧洲中部及德国之各种地层及化石，知识极丰富。英国韦德岛（Isle of Wight）之渐新统层，海陆两相兼有，初视为中新统；或始新统，经福白西（Edward Forbes）研究后，乃定为渐新统之最上部。

新生纪（Neogene）一名，为洪斯（M. Hoernes，1815—1868）所创，包括中新统与上新统。洪斯对于维也纳盆地之第三纪层，软体动物，极有研究。

英国之东安格利亚（East Anglia）与比国之上新统地层中，产软体动物及他种化石甚富，故引起学者之注意。其中有若干软体动物，初以为属于第三纪之初者，后知其乃属于上新统初期，而与比国之地施兴层（Diestian）年代相当。

冰河期之名，系来伊尔于一八三九年用以指示新于上新统之地层，今则与全新期（Holcene）一并列入第四纪中矣。初分为洪积统与冲积统之表面地层，经阿伽西与勃克兰创冰河期冰河作用之说后，其成因乃明。石面之擦痕及石块之远徙，固久已引起霍尔，拉克，白隆尼阿德，柯奈倍，来伊尔，毛却生等之注意。但直至一八四○年。阿伽西始于伦敦地质学会，宣读所著《冰河及其旧时曾于在苏格兰，爱尔兰及英格兰成立之证据》（On Glaciers, and Evidence of their having once existed in Scotland, Ireland, and England）一文。距此文发表之三年前，阿伽西在阿尔卑斯山研究冰河及冰河下之岩床，并发见其石面有磨擦之痕迹。

惟阿伽西所欲解决之问题，为欧亚美三洲之温带及北部之漂石范围。阿氏深信冰河之成立，与地球之成形无涉，但与地面最近地质大变动，及与现在极地冰中所发见巨大哺乳动物之绝灭有关。一八四○年阿伽西初见英格兰北部及苏格兰,爱尔兰诸地之石堆，及岩石上之擦痕，与大块圆石时，谓其恰与在瑞士所见者相同，可知冰河之成立，不以不列颠诸岛为限矣。此种与今日在格林兰（Greenland）所见相同之大冰层，及今称为漂石之不成层小石，必为冰层研磨其下之岩石而来。阿伽西又谓革林洛（Glen Roy）之“平行路” （Parallel Roads）系由横冰河展延而成之湖所成，故有成层之石块及各级平度之石床。

自斯密史以后，地质学者对于地质学中之重大而困难之问题，遂未有能作重要之贡献者，逮冰河时代说创立，学者犹踌躇久之，始敢承认。

基启（Sir A. Geikie）于一八六三年著有《苏格兰冰河堆积之现象》（The Phenomena of the Glacial Drift of Scotland）一文。又吉姆基启（J. Geikie）教授于一八四七年著《大冰河时代》（the Great Ice Age）一书。二氏均以陆地冰为漂石土（boulder clay）之成立之主要原因。一八五○年特里麦（Trimmer）建议详绘地面堆积物之分布图，并说明其与土壤之关系。后吴特（V. Wood）乃开始在东安格利亚地方对于此种堆积物作有系统之调查，且说明其历史。今德国,美国皆依特里麦之意见，以作土壤图，并将其性质及深度表明。