地球全史：46億年的奇蹟

給中文讀者／／白尾元理
前言／白尾元理

第1章　冥古代
地球誕生之處
地球的材料
岩漿海示意圖（夏威夷島）
月球的高原
滿月
大隕石坑
隆頂圓穹
假玄武玻璃①（弗里德堡撞擊構造）
假玄武玻璃②（弗里德堡撞擊構造）
撞擊熔解物（索德柏立撞擊構造）
回落沉積物（索德柏立撞擊構造）
破裂錐（索德柏立撞擊構造）

①原始地球的碰撞史、②地核的形成時期、③原始地球的大氣與海，④殘留在月球上的初期地球形態、⑤地球最古老的岩石、礦物

第2章　太古代
太古代的海底沉澱物
中國佬溪
科馬提岩的熔岩流（史賓尼菲克斯地區）
疊層石海（漢姆林池）
生產氧的疊層石
疊層石的構造
疊層石的氣泡
條狀鐵層（哈馬斯里峽谷）
疊層石與條狀鐵層

①大陸的形成、②生物的誕生與進化、③氧濃度的上升

第3章　元古代
錳礦的挖掘遺跡
大峽谷谷底的岩石（光明天使步道）
奧格拉比斯瀑布的片麻岩
達馬拉造山運動
「雪球世界」的景象 （瓦特納冰河）
冰河刻蝕而成的混積岩
滴石（艾略特湖）
脫離雪球世界 （瓦特納冰河）
碳酸鹽岩蓋層
埃迪卡拉生物群
從元古代到古生代（大峽谷的高原點）

①羅迪尼亞超大陸、②雪球世界、③埃迪卡拉生物群

第4章　古生代
伯吉斯頁岩 （史蒂芬山）
三葉蟲化石（史蒂芬山）
伯吉斯頁岩（渥考特露頭）
母牛頭的巨大海底崩移
露出的地函（蛇綠岩島灣）
寒武紀／奧陶紀分界（綠角）
奧陶紀的生痕化石
志留紀的珊瑚化石
志留紀的珊瑚礁
西卡角的傾斜不整合
兩棲類登陸
岡瓦那大陸的冰河擦痕
哥倫比亞冰河的冰河擦痕
二疊紀的葉子
古生代末的大滅絕（煤山）

①寒武紀大爆發、②生物大型化和登陸、③盤古超大陸、④大冰河時代、⑤大滅絕

第5章　三疊紀－侏羅紀（中生代前期）
化石森林
卡魯洪流玄武岩 （龍山山脈）
侏羅紀的撒哈拉沙漠（納瓦霍砂岩）
菊石牆
始祖鳥化石的出產地（索爾霍芬的採石場）
白堊紀的岩漿庫（內華達山脈）
恐龍化石的寶庫莫里遜層 （恐龍國立紀念物）
侏羅紀的恐龍足跡（侏羅山脈）

①超大陸的分裂、②低氧環境、③新的身體構造、④世界最大的沙丘群、⑤侏羅紀的生物

第6章　白堊紀（中生代後期）
中洋脊的岩脈群
枕狀熔岩
白堊斷崖
海洋無氧事件（康提撒石灰岩採石場）
K-Pg界線
K-Pg界線的層型地
德干洪流玄武岩（艾羅拉遺跡）

①熱柱導致大範圍火山活動、②浸水環境、③海洋無氧事件（OAE）、④氧濃度上升與溫室地球、⑤被子植物的出現、⑥地磁無逆轉期、⑦ K-Pg界線的大量滅絕

第7章　古近紀─新近紀（新生代前期）
巨人堤道
哺乳類化石的寶庫（彩繪山谷．約翰戴化石層）
貨幣蟲平原
鯨的化石（鯨谷）
紅樹林化石（鯨谷）
大陸的碰撞（阿爾卑斯山）
阿爾卑斯褶皺（西斯特宏）
疊在新地層上的古地層
喜馬拉雅山與聖母峰
乾涸的地中海

①從溫暖化到寒冷化、②乾涸的地中海、③阿爾卑斯－喜馬拉雅山脈的形成

第8章　第四紀（新生代後期）
第四紀全紀錄（黃土高原）
人類的發祥地（奧杜威峽谷）
人類化石遺跡（斯泰克方丹石窟）
第四紀的冰河擦痕（馬特洪峰）
冰河搬運的迷路石
冰河湖的崩裂（哥倫比亞盆地）
巨大火山碎屑流爆發（黃石公園）
火山碎屑流沉積物（皮納圖博火山）
破裂的大地（辛格維爾地塹）
海的開端（阿薩爾湖）
島弧與大陸的碰撞（清水斷崖）
平移斷層（聖安德烈亞斯斷層）
一夜形成的瀑布（車龍埔斷層）
東北地方太平洋近海地震（牡鹿半島與金華山）

①米蘭科維奇循環、②海洋氧同位素比、③人類的誕生和進化、④造就第四紀的喜馬拉雅山脈、⑤變長的第四紀、⑥超級地震與火山爆發

給中文讀者

　　本書是從世界各地精選的100幀照片編纂而成，目的是希望藉由這些照片概觀地球46億的歷史。

　　其中，我在台灣這個最能看見新時代劇烈變動的地區，選擇了兩個地點。一是太魯閣國家公園中，自1000公尺以上的山崖直墜入海的清水斷崖；以及台中市大甲溪谷於1999年集集地震中出現、落差高達7公尺的瀑布。當這些光景映現在眼前時，很容易切實感受到，雖然數百萬年在地球46億年的歷史中只是短暫的一瞬，但卻能造就3000公尺級大山脈的事實。

　　世界上有許多像是北美洲東部和澳洲西部的地區，稱之為安定地塊，幾億年都不曾有過地震。在那些地區，即使馳騁數百公里，仍是一望無際，因而我才發現它們缺乏大自然的恩賜。所以說，雖然一提到地震，我們總是立刻連想到災難。但我們也不能忘記，正是因為地震造成的變動積累，才為台灣或日本帶來豐富的自然資源。

　　我為了收集資料，去過台灣兩次。在其他國家行動時，大多是利用租車，但是在台灣，可以從台北搭電車、公車、計程車到達目的地，舒適而順利的進行攝影。除了豐富的大自然之外，這也都是台灣良好的治安、民眾親切的協助所賜。透過本書的繁體中文版，若能成為更多人認識這個美麗星球──地球的入門磚，便是筆者最大的喜悅。

2014年1月　白尾元理

前言

　　回首地球科學的歷史，大概沒有一個時期像1950年到2000這50年進步得如此神速吧。

　　1950年代，利用放射衰變原理進行年代測定，我們知道了地球的年齡是46億年。1960年代，出現了能統一說明地球表面變動的理論體系「板塊構造說」，終於解開從前謎樣的地質現象。到了1970年代，經由研究阿波羅計畫帶回來的月球岩石、撞擊實驗、模擬等，大致明白了地球初創期6億年間的樣貌。1980年代，利用和拍攝人體內部的Ｘ光ＣＴ同樣原理，將透視地球深處的「地震波斷層攝影」實用化，在地函內部拍攝隱沒到巨大熱柱和海溝中的板塊殘骸，誕生了新的地球觀「熱柱構造說」。而1990年代，科學家們再度批判、修正之前的成果，呈現出更接近真實的地球歷史。

　　正是在那個時候，我興起製作一部縱觀地球全史46億年的攝影集的想法。最先著手的地點是美國。美國的地質經過詳細研究，成果也都發表在許多地質指南書中。我利用租用車和小型飛機自由來去，經過幾年完成了拍攝工作。接下來的目標是近代地質學發祥地──歐洲。這裡地質指南書雖然不像美國那麼豐富，但多少也是有的，憑藉著從地質學家朋友收集來的資訊，好不容易完成了拍攝。

　　但是，當我按時代排列出10年來拍攝的照片一看，才發現其中並沒有前寒武紀時代的照片。這段時代從40億年前到5億年前，占有地球歷史的八成，十分重要。如果少了前寒武紀時代的照片，就談不上是地球全史了。因此有段時間工作停滯不前。

　　這時我想到了一個人，他就是多年研究前寒武紀時代地質的專家──九州大學的清川昌一教授。清川教授可以說是現今日本已經絕種的野外地質家。他的休旅車上塞滿調查用具，隨時可紮營生活1個月以上，繼而提出研究成果。

　　配合他田野調查的時期，我請他帶領我前往澳洲西北部皮爾巴拉地區。皮爾巴拉保存著35～25億年前的地層，是地球上極稀有的地區。在那裡我看到燧石、枕狀熔岩、疊層石、條狀鐵層等地形，令人吃驚的是那些岩石都還很新鮮。日本最古老的地層約在4億年前，由於被斷層截斷，而且風化嚴重，所以只能勉強作為專家研究的對象，無法進行拍攝。而皮爾巴拉的地層比日本老近十倍，卻有如日本新生代地層般條理清晰，地層的連續性極佳。這樣一來，前寒武紀時代的攝影終於有了著落。

　　2006年，我請清川先生幫忙，繼續以前寒武紀時代的地層為主題，一同前往南非、加拿大、中國、歐洲、台灣、埃及等地拍攝。清川教授會站在主題的地層前，說明它的意義，而我有時會提出反駁，而他再加說明，我才終於理解。拍攝地質的重點之一，必須尋出足以讓一般人感到魅力的露頭才行，若只是了解地層意義是不夠的。我們常針對一個主題，在多個露頭間流連，直到找到最理想的露頭，才能完成一張照片。這項共同作業雖然困難，但也相當充實。再加上我也獨自繼續採訪，在2011年10月才結束最後的攝影。

　　美國國家公園的解說牌上經常會寫「Stories behind scenery」幾個字。指的是岩石、地形背後隱藏的故事吧。本書準備了100張訴說地球46億年故事的照片，請各位從照片中來了解從地球形成稍早之前開始的故事。

2011年12月　月全蝕之夜　白尾元理

後記

清川昌一

　　5年前，白尾元理先生向我提出一個構想：「能不能一起做一部像NHK地球大紀行那樣壯闊的地球史攝影集呢？」之前，我與在國立科學博物館時的恩師齋藤靖二教授，曾合作過一本《圖說　日本列島20億年》（岩波書店），當時負責攝影的人就是白尾先生。

　　地質學研究的重點，在於如何取得野外現場（露頭）調查地的地層、岩石所留下的地質訊息，並且傳達出來，而現場的照片就是當下的重要證據。我聽說白尾先生旅行世界40國，一直堅持著地質露頭的拍攝。一方面可親眼目睹地球史重要露頭，同時也是個向專業攝影家學習攝影技術的機會，而且正好我也在製作「超地球史年表」（日本地質學會），所以我便立刻答應參加這項大企畫。

　　本書製作的意義，是想告訴讀者「從記錄在地球上的種種痕跡，學習地球整個歷史」的意義。世界各地刻劃著地球歷史的露頭，美得令人驚嘆。想必那些地層或岩石的美麗紋路和形態，都打動了你的心吧。但是，當你欣賞著古羅馬的遺跡時，若沒有學習過世界史，就無法瞭解它的背景和存在意義，同樣的，有很多意義，必須先瞭解地球史才能懂。尤其在這個屢屢讓我們見識到自然災害之威力的時代，更應該走出門好好觀察地球，體驗大自然力量和歷史如何被記錄下來。本書若能對此稍有助益，則不勝榮幸。

　　白尾先生從大學時在地質學系，到畢業進入研究所碩士課程，一直在研究火山。伊豆大島三原山的爆發讓他決定成為一個地質攝影家。多年來，一直在世界各地拍攝地質照片。地層、岩石中隱藏的地球史科學證據，以及該露頭在什麼位置，要用一張照片來說明是十分困難的。但白尾先生的作品卻能將兩者展現無遺。

　　為了這次企畫，我與白尾先生出外攝影旅行八次。我既是嚮導也是司機，更是廚師。我們合計共走了3萬公里吧。在歐洲，我們縱走德國～法國到義大利（包含西西里島），在澳洲，在路途中不時與袋鼠相撞，在加拿大紐芬蘭島，我們徘徊在濃霧中。而在非洲，我們仰望著滿天星斗，一邊拍攝。
 
　　我第一次出國，是讀大學時到台灣作地質長期巡檢。在台灣太魯閣溪谷，我看到超出預期的景象，令我成了地質學的俘虜。在年少時看見真正令人震懾的露頭，人生也隨之改變。

　　目前，我來舊金山參加國際地球物理學聯盟（AGU）學會，這個世界最大的地球科學學會，每年超過2萬人參加，在此發表最尖端的研究。而我認為在科技不斷進化的現在，若能回到地球經歷過、留下痕跡的露頭「現場」，掌握地球行徑的現在進行式，才是了解下一世代、未來地球的捷徑。

　　編著本書的過程中，得到許多人士的幫助。齋藤靖二教授從企畫的階段一再就地球史上給予指導，平朝彥教授在我讀書時的教誨「從地球史的觀點看待全球的地質學」為我們企劃增添勇氣。岐阜大學川上紳一教授讀過原稿後，也提出有益的指教。

　　最後，我要感謝體諒我長期出差在外、安慰鼓勵我的妻子、女兒，以及支持我走上研究這條漫長道路的父母。我要致上最深的感謝。