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改寫地球史的25種石頭故事: 人類如何破解地質學上的重大謎團

改寫地球史的25種石頭故事: 人類如何破解地質學上的重大謎團

The Story of The Earth in 25 Rocks: Tales of Important Geological Puzzles and the People Who Solved Them

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  • 寒波:地質學也可以講得像英雄勵志電影──讀《改寫地球史的25種石頭故事》

    文/寒波2018年10月04日

    改寫地球史的25種石頭故事: 人類如何破解地質學上的重大謎團 《改寫地球史的25種石頭故事: 人類如何破解地質學上的重大謎團》作者是 40 多年經驗的古生物與地質學家。有些科學家寫書固然專業,讀來實在是不太親切;所幸曾出版好幾本科普書籍的唐納德.普羅泰羅經驗老道,他的最新創作很替一般讀 more
 

內容簡介

  每一顆石頭都是追溯地球過去的一條線索
   二十五個短小篇章,如二十五塊拼圖,
  將地球歷史的全貌拚了出來。

  石頭可以透漏的訊息比我們想像的更多!對大多數人而言,石頭就只是石頭,但對學有專精的地質學家而言,石頭蘊含豐富又珍貴的資訊,但前提是必須懂得怎麼看。

    《改寫地球史的25種石頭故事》是一本既專業又生動好讀的地質書,作者的功力在於,訴說各個石頭組成和形成的特殊地貌之餘,也還原每種石頭形成之初的地質場景,將讀者帶回礦石形成的古老時代,逐一看到地球太初之時如何從一塊火熱熔岩,逐漸冷卻,形成溫熱海洋與古老地殼,直到地函與地殼分離,無氧地球逐漸析出氧氣,更多樣的生命型態出現,然後一路演變成現在的地球……作者也不忘寫有人味的故事。每個發現背後都有為了尋找答案努力不懈的科學家身影,而作者也不忘寫下每種岩石,特別是礦石以及礦物,在人類文化發展上各自擁有的起落興衰。

    地球上現存最古老的石頭是多久以前?而來自天外的隕石和月球岩石,又是多少年?這其中的時間落差傳遞了甚麼訊息?地質學家又使用了甚麼方法,測出這些古老石頭的年紀?而為什麼在幫隕石定年的過程中,科學家一併揭漏了空氣、水源和食物中鉛毒對人體的危害?為什麼可以斷言恐龍滅絕事件與天外飛來隕石有關?

    作者唐納德.波茲洛如偵探一般,從挖掘岩石樣本到地質構造,形塑我們對地質學的了解,並改變我們看待地球內部運作的方式。二十五個石頭故事背後代表的重大發現,每一個都填補了我們對於地球謎團理解上的空白,同時也彼此嵌合,提供我們對於地球地質歷史整體性的認識。

    對於地質科學家、石頭迷、所有對腳下世界好奇的人,以及想了解人類與自然交織的故事的人來說,都是不可多得的好讀物。

名人推薦

  推薦人    陳文山 (台大地質系教授)—審閱、推薦
  王文誠 (台師大地理系教授)—專文推薦
  寒波 (泛科學專欄作家)—書評介紹

好評推薦

  《改寫地球史的25種石頭故事》打開二十五扇門,讓讀者一窺壯麗炫目但往往不易得見的地質史堂奧。形形色色的角色迎接讀者進入,讓讀者瞭解科學探索極富人性的一面,以及人類與岩石間歷史悠久又錯綜複雜的關係。──《地球用岩石寫日記:追蹤四十六億年的地球故事》作者貝鳶業如(Marcia Bjornerud)

  《25種關鍵化石看生命的故事》作者又一精彩力作……實用的地質學入門書。—─柯克斯書評

  富吸引力又淺顯易懂……非常適合對地球生命起源感興趣的讀者。──《圖書館雜誌》(重點書評)

  淺顯易懂的優秀書籍,讓一般讀者得以了解化石紀錄以及古生物學家如何詮釋這些紀錄。──《出版者週刊》

  普洛泰洛以深厚學養和專家觀點呈現素材,但採用生動淺顯的筆調,讓讀者閱讀本書時就像和學識淵博的朋友聊天一樣。──《人類的演化》部落格

    
 
 

作者介紹

作者簡介

唐納德.普羅泰羅 Donald R. Prothero


  從事古生物學和地質學教學將近四十年,現任加州州立理工大學地質科學兼任教授、皮爾斯大學地質學兼任教授,以及洛杉磯郡立自然史博物館脊椎動物古生物學副研究員。著作包括《讓化石活起來:古生物學入門》、《25種關鍵化石看生命的故事:化石獵人與三十五億年的演化奇蹟》以及《演化:化石說了些什麼以及它們說的為什麼重要》

譯者簡介

甘錫安


  由科學界進入譯界,在譯界持續關注科學界的「譯人」。
曾獲得吳大猷科普著作獎翻譯類佳作,現仍定期為《科學人》及《BBC知識》等知識類雜誌翻譯,書籍譯作包括《123和+-×÷的數學旅行》、《莫斯科謎題》、《大人的醫學》、《決斷的演算》等。

    在吸收新知和翻譯之外,最愛的休閒活動是旅行、攝影和美食。目前住在有山有海有美食的台灣頭基隆,最大的心願是知識普及、人人快樂。

 
 

目錄

01火山凝灰岩  維蘇威火山噴發
「這片雲的形狀有點像松樹。它直衝天空,有長長的樹幹,再分出好幾個樹枝。這出自一次突然噴發,威力減弱後,雲便失去支撐,被本身的重量壓得朝旁邊擴散。」西元79年維蘇威火山噴發可視為人類目前對地球的瞭解的濫觴,也是地質學成為一門科學的開始。

02自然銅  冰人與銅島
海底噴發的黑色煙囪,解開賽普勒斯蛇綠岩為何含有大量銅的謎團。黑色煙囪自然濃縮鐵、銅、鋅、鉛、錳和其他金屬硫化物。高熱的水使這些金屬溶出,在黑色煙囪的管道中沉澱下來。

03錫石  錫群島與青銅時代
價格低廉的鋁在許多物品中取代了錫。1986年,康瓦爾和德文的錫礦逐漸停止開採。這個青銅器時代的重要金屬,曾推動工業革命,讓我們得以保存食物,也是現代電子產品中最重要的金屬,如今已沒落。

04交角不整合  「沒有開始可言」:地質時間綿長無垠
18世紀晚期,一般地質學理論尚未問世。障礙之一是當時仍然普遍相信地球創造僅六千年左右。然而,在赫頓發現交角不整合的現象之後,科學家更加瞭解這個過程需要多少時間,並證明了地球歷史極為久遠。

05火成岩脈  「地球的巨大熱機」:岩漿的由來
赫頓相信地球中心是灼熱的熔融狀態,能量來源則是所謂的「地球的大熱機」。依據他的說法,「火山是火爐的通風管。」這些概念都屬於動態地球觀點,該觀點認為地球已相當古老,而且還在不斷地改造及循環。

06煤  可燃岩石引燃工業革命
在石炭紀時,攝食木材的昆蟲尚未出現,因此大量植被不像現在一樣腐化,而是沉入煤沼的酸性汙泥,永久埋在地殼中,成為了現在的煤。

07侏羅紀世界  改變世界的地圖:威廉.史密斯和英國岩石
他發現,若要分辨外觀相似的岩石單位,最好的方法就是化石。這理論稱為生物演續定律,是生物地層學藉由特徵化石推定岩石年代的理論依據。史密斯不需要觀察化石所在位置的岩石,就能由化石判定它所在的地層層序。

08放射性鈾  岩石裡的時鐘:地球的年齡
1830年,絕大多數地質學家都認同地球已經非常古老,但究竟有多古老?要如何為地球的年齡填上適當的數字?這個問題相當困難,但科學家沒有退縮,而是著手嘗試各種巧妙的解決方法。

09球粒隕石  來自太空的信差:太陽系的起源
1969年2月8日,墨西哥奇瓦瓦州的阿倫德鎮上,凌晨1點5分,有個巨大火球出現在西南方,照亮夜空和地面。這塊大小和汽車相仿的隕石,從太空以每秒十六公里的速度冒著火焰,落在地面造成大爆炸。阿倫德隕石是種碳質球粒隕石,比地球上最古老的岩石和礦物早了二億年,讓我們瞭解太陽系創生之初的歷史,還透露了太陽系形成的時間。

10鐵鎳隕石  其他行星的核心
地震學加上重力測定值顯示,地核密度大約是水的十到十二倍,一定是密度很大的金屬處於巨大壓力下才可能如此。此外,地球具有磁場,因此地核一定是導體,表示含有鐵鎳等金屬。拜鐵鑷隕石之賜,我們知道原始太陽系中符合這些性質(密度和導電性)的常見物質只有鐵和鎳,因此唯一合理解釋是,地球的核心也由鐵和鎳構成。

11月球岩石  是綠乳酪還是斜長岩?月球的起源
透過阿波羅任務帶回地球的月球岩石成份,我們發現這成分與早期地球不大類似。月球岩石的成分接近上部地函,這點相當令人震驚。如果月球成分是地函物質,代表它是原始地球分離成鐵鎳核心和矽酸鹽礦物質地函後,從地函分離的一部分。換言之,月球形成的時間比地球冷卻聚合及各層分離晚了許多。

12鋯石  早期的海洋與生物?隱含在一粒砂中的證據
岩石風化成沙粒,在溪流底部的砂中互相碰撞時,鋯石是最耐久的礦物。在風化最厲害的砂子裡,99%的成分是石英,其中也會有一小部分的鋯石。事實上,鋯石已被用來測定砂子或砂岩的風化和風選程度。(最被用來測定各種岩石形成的年代)

13疊層石  微生物公寓:藍綠菌和最古老的生物
生物史上80%以上的時間,地球是個「渣滓行星」,沒有可留下化石的生物,只有形成石柱的微生物層──疊層石。而微生物只有在機緣巧合下才會留下化石。

14條帶狀鐵層  鐵山:地球的早期大氣
要以海水運送和集中大量的鐵,唯一的可能性是藍綠菌釋放出氧氣之後,立即與海水中的鐵離子結合成為氧化鐵,因此氧氣還未進入大氣中就完全被消耗。因此也證明鐵層沉積時,古代海洋與大氣一定是完全無氧狀態。

15濁流岩  太古代沉積物和海底走山
1929年11月18日,紐芬蘭、諾瓦史科提亞和加拿大其他沿海地區於當地時間下午5點02分遭到強震侵襲,即使遠在紐約和蒙特利爾也感受得到這次地震的威力。更可怕的是後來一連串海嘯襲擊沿岸地區,摧毀大多數沿岸聚落。然而令人費解的是,當時北美地區和歐洲間的電話和電報通訊全都中斷。沒有人知道怎麼壞的。電纜損壞之謎就這樣列入檔案,塵封多年。

16陸源混積岩  熱帶冰河和雪地球
現在已知有幾個地方有熱帶冰河,這些冰河都位於高山上。然而,海平面有熱帶冰河似乎很難想像,但哈爾蘭提出的證據又不容否定。如果熱帶地區有冰河,兩極地帶也有,則前寒武紀末期時的整個地球應該都有冰河。

17外來地塊  岩石中的矛盾:遊走的化石和移動的陸塊
二疊紀和三疊紀早期,所有大陸仍是合而為一的盤古大陸時,大西洋並不存在。但三葉蟲有不同的區系存在,代表現今大西洋在寒武紀到泥盆紀間曾經有個前身,後來盤古大陸的所有成員擠在一起時也隨之消失。

18地殼拼圖  韋格納和大陸漂移
1910年聖誕節時,一位三十歲的德國氣象學者阿弗雷德,韋格納興之所至,翻了一下別人送給朋友當成耶誕禮物的世界地圖。他翻了幾頁,發現南美洲和非洲的海岸線非常相似。他的腦子裡好像有個燈泡亮了起來。這兩片大陸中間隔著遼闊的南大西洋,為什麼看起來這麼相像?

19白堊  白堊紀海道和溫室行星
白堊是柔軟疏鬆的白色石灰岩,白堊的形成原因背後包括一個規模更大的現象:白堊紀晚期的全球溫室化。恐龍時代的後期,氣候相當溫暖,連南北極圈都有恐龍活動。當時大氣二氧化碳濃度高達2000ppm(目前的濃度超過400 ppm,而且還在上升),所以地球上幾乎完全沒有冰雪。

20銥地層  恐龍之死
結果出爐,科學家都非常震驚。黏土層裡銥含量高得破表!他們試圖解釋銥含量為什麼高到這種程度──如果銥大多來自外太空,就表示來源在地球以外。他們提出各種說法,包括彗星和許多可能的解釋。最終認為恐龍滅絕事件與當時隕石撞擊地球有關。

21天然磁石 古代魔術如何啟發板塊構造學說
除了地球磁場隨時間而移動,古代岩石還展現了一個令人驚奇的磁性質:磁方向每隔一段時間會翻轉一次,這磁場翻轉都會被記錄在火成岩與沉積岩當中。

22 藍片岩 隱沒帶之謎
海床中有些區域非常深,這些區域稱為海溝。全世界海洋中有大約五十條海溝,總長達五萬公里,但海溝面積相當小,僅占海底總面積的0.5%。早在1939年,葛利格斯就提出海溝下方有地震隱沒帶的概念,用以證明板塊藉由對流會滑入另一板塊下方。而頂尖地震學家「都贊同環太平洋區域深層地震的焦點似乎都位於以45度朝大陸傾斜的斜面上。這些地震可能源自對流表面上的滑動。」

23轉型斷層 地震來了!聖安地列斯斷層
我們提到「地震」和「斷層」這些詞時,最先想到的就是聖安地列斯斷層,多年以來它因為加州大地震而經常被提及,再加上充滿偽科學的災難電影,它現在已是全球最著名的斷層。可惜的是,大眾對加州地震和聖安地列斯斷層的認識大多是錯誤的。首先,加州不可能沉入海中。

24墨西拿期蒸發岩 地中海曾經是沙漠
在開羅的鑽探中,水壩工程師無意中發現尼羅河谷底下其實是古代的大峽谷,最深處達目前海平面以下二千五百公尺。然而,究竟是什麼原因讓尼羅河下切到距離目前海平面如此之深的地方?後來為什麼又充滿沉積物?

25冰河漂礫 詩人、教授、政治人物、守門人和發現冰河期
有一件事讓早期歐洲地質學家大惑不解,那就是非常堅硬的基岩表面,經常有很長的平行刮痕和劃痕,有時甚至長達許多公尺。這類劃痕有時相當淺,但通常非常深。究竟是什麼力量在如此堅硬的基岩上刻出這麼多痕跡?更重要的是,是什麼原因使這些刮痕完全互相平行?
 
 

詳細資料

  • ISBN:9789578654297
  • 叢書系列:ALPHA
  • 規格:平裝 / 384頁 / 17 x 23 cm / 普通級 / 單色印刷 / 初版
  • 出版地:台灣
 

內容連載

10 其他行星的核心
 
鐵鎳隕石
 
很小的時候,我父親帶我出門看流星雨。我當時很害怕,因為他半夜把我叫起床。我心跳得好厲害,不知道他要做什麼。他沒有告訴我,只把我放進車裡,然後就出發了。我看到好多人躺在毯子上看著天空。
──史蒂芬.史匹柏(Steven Spielberg)
 
引發爭議的隕石坑
 
在美國亞利桑那州彩繪沙漠中,沿著40號州際公路向西再開二十九公里,或是從弗拉格斯塔夫向東開六十公里,就可到達通往大隕石坑的叉路口。路標上寫它只是個普通景點,但其實不只如此。它是少數不受美國國家公園管理局國土管理局或其他政府機關保護,而屬於私人擁有的奇特自然景觀。這裡原先稱為暗黑峽谷隕石坑,名稱源自位於其西北方約十九公里的廢棄城鎮。另外還有一個舊名稱是庫恩山隕石坑。
 
早期地質學家堅持它是火山口,例如曾於1892年發表大隕石坑論文的美國地質調查局的葛羅夫.卡爾.吉爾伯特(Grove Karl Gilbert)。這個說法不算不合理,因為這地區有不少火山口,尤其是弗拉格斯塔夫北邊,舊金山峰和落日火山口都是相當新近火山活動的證據。吉爾伯特在地質學界的地位非常崇高。他曾繪製和介紹科羅拉多高原上許多重要地形特徵,並證明大湖曾淹沒鹽湖城和波納維爾鹽灘,還曾前往現場記錄1906年舊金山大地震造成的地質變化。
 
吉爾伯特鉅細靡遺地研究這個隕石坑,原本認為它是火山口或可能是蒸汽爆裂的遺跡,但他仍然認真考慮隕石撞擊的可能性。吉爾伯特表示,散布在它周圍的隕石只是巧合。他反對撞擊說法的主要證據,是隕石坑中沒有隕石物質。散布在周圍的石塊總體積僅足以填滿隕石坑本身,中央沒有多出的鐵和鎳的質量,也沒有隕石可能埋在坑中深處的磁性特徵。因此大多數地質學家都支持吉爾伯特,認為這個大坑一定是火山口。
 
然而,也有人不同意地質學家的普遍看法,其中包括礦物學家亞伯特.E..富特(Albert E. Foote)。在此之前數年,當地鐵路公司建造與40號州際公路平行的鐵路時,鐵路公司主管處給了富特一些樣本,富特立刻發現這些樣本是隕石。他帶領探察隊前往隕石坑,找到了數百個碎片,其中一塊重達六百磅。

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