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

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？