地质图简史:从露头到第一张地图

1769年3月23日是地质分层学的先驱威廉·史密斯的诞辰,他也因绘制了第一张有用的地质图而闻名。然而,像许多其他伟大的成就一样,史密斯在地形图上描绘岩石分布的想法也不是凭空产生的。

加入我们的科学爱好者社区!

本文发表于《大众科学》的前博客网络,反映了作者的观点,不一定反映《大众科学》的观点


1769年3月23日是地质分层学的先驱威廉·史密斯的诞辰,他也因绘制了第一张有用的地质图而闻名。然而,像许多其他伟大的成就一样,史密斯在地形图上描绘岩石分布的想法也不是凭空产生的。

德国矿业工程师乔治·阿格里科拉(1494-1555)在他的著作“De re metallica”(1556年)——一本关于采矿技术的早期教科书中,用一整章介绍了地球地壳中有价值岩石的分布。书中的文字描述与各种插图相关联,以一种组合的景观-剖面的方式显示了矿脉在山体内部的分布、厚度和方向。

图1。矿脉和矿层,来自《De re metallica》的插图,不是真正的地图,但有趣的是,在边界上给出了基点方向(图像为公共领域)。


支持科学新闻

如果您喜欢这篇文章,请考虑通过以下方式支持我们屡获殊荣的新闻事业 订阅。通过购买订阅,您正在帮助确保有关塑造我们当今世界的发现和想法的具有影响力的故事的未来。


关于岩石分布的真实地图的想法最早是由英国医生和博物学家马丁·李斯特(1639-1712)在1684年提出的。李斯特认为,英国景观中不同土壤类型的分布可以准确地在地形图上表示出来。

土壤可以用不同的颜色、线条或蚀刻来表示;但最重要的是,要在地图上非常准确地标注出这些土壤的边界……现在,如果能标出这些土壤的延伸范围,并在地图上显示每种土壤的界限,那么我们就能从整体和每个部分中理解更多,这是我无法预见的,这将使这项工作非常值得付出努力。

李斯特继续说,由于土壤类型与下面的基岩相关,通过绘制土壤图,也可以绘制地下隐藏的岩石图。

然而,李斯特从未根据这个理论前提绘制出真正的地图。下一个重要步骤是由意大利伯爵路易吉·费迪南多·马西利(1658-1730)完成的。作为一名军事工程师,马西利在意大利、法国、德国、巴尔干半岛和土耳其各地广泛旅行,为所到国家的军事用途绘制地形图。由于对景观的精确描绘对于规划军队的行动或确定防御工事的最佳位置至关重要,马西利成为了一个敏锐的景观观察者,他绘制了岩石露头或景观的突出特征,并且是一位熟练的制图师。在德国的一次不幸的军事行动之后,马西利被指控为懦夫,他的军事生涯被毁,他利用自己掌握的技能为更和平的应用绘制地图。

1726年,他出版了一张匈牙利矿区地图,并绘制了他家乡博洛尼亚附近石膏和硫磺矿床的分布图(1717年)。在他的草图中,他用阴影区域连接了沿河流的单个石膏采石场和露头,从而划定了褶皱的含石膏岩石的范围。这张地图很重要,因为它显示了所有地质学家必须面对的问题的初步方法——不仅要记录岩石的可见露头或矿山或采石场的位置(这样的地图已经存在),还要推断出地质构造中不可访问部分的分布情况。

图2。法国药剂师和植物学家让-艾蒂安·盖塔尔的《法国矿物学地图集和描述》(1780年)中的地图,显示了矿物、化石或岩石露头的分布。这种矿物学地图早于真正的地质图,显示了地质感兴趣的地点,但缺乏单个“数据点”之间的插值(图像为公共领域,最初由BibliOdyssey发布)。

可能会令人惊讶的是,尽管许多博物学家已经制作了非常详细的单个露头描述和地图,但几乎没有人将具有相似岩石的地点联系起来。但这不仅因为当时明确识别地质构造仍然非常困难,许多博物学家认为通过假设的(表面上不可见的)岩石延伸来连接单个露头是不科学的推测。早期的地质学者对地质图的厌恶体现在博物学家让-艾蒂安·盖塔尔(1715-1786)的奇怪行为中,他以其详细的矿物学和火山学地图而闻名。1777年,盖塔尔在辛勤工作了十一年后,放弃了法国矿业部长提出的绘制法国一系列地质图的著名项目。他简直无法克服地图只应代表事实(在本例中为露头)的想法——但是一张只有一些孤立的彩色点的空白地图并不是法国当局真正想要的。

也许第一张真正的地质图是由一位匿名海军制图师在1757年绘制的。在德国岛屿黑尔戈兰岛的轮廓中,他添加了四种不同岩石类型之间的界限:Kreide(白垩)、Muschelkalkstein(石灰岩)、Bunter Sandstein(砂岩)和Kohle(煤层)。该地图描绘了各种地质构造的边界,甚至在海面以下。

正如作者一样,这张地图的预期用途也是未知的。地质史学家——大卫·R·奥尔德罗伊德——推测这张地图可能可以用作航行辅助工具,因为水手可以通过评估从海底疏浚出来的岩石和沉积物来确定他们的位置。

未完待续...

参考文献

FRANCESCHELLI, C. & MARABINI, S. (2006):Luigi Ferdinando Marsili (1658-1730):地貌和考古测量领域的先驱。在VAI, G.B.编辑,《意大利地质学的起源:美国地质学会特刊411:129-139》

OLDROYD, D. (2013):地图作为图片或图表:地质图的早期发展。在BAKER, V.R.编辑,《重新思考地质结构:美国地质学会特刊502:41-101》

My name is David Bressan and I'm a freelance geologist working mainly in the Austroalpine crystalline rocks and the South Alpine Palaeozoic and Mesozoic cover-sediments in the Eastern Alps. I graduated with a project on Rock Glaciers dynamics and hydrology, this phase left a special interest for quaternary deposits and modern glacial environments. During my research on glaciers, studying old maps, photography and reports on the former extent of these features, I became interested in history, especially the development of geomorphologic and geological concepts by naturalists and geologists. Living in one of the key area for the history of geology, I combine field trips with the historic research done in these regions, accompanied by historic maps and depictions. I discuss broadly also general geological concepts, especially in glaciology, seismology, volcanology, palaeontology and the relationship of society and geology.

More by David Bressan
© . All rights reserved.