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1769年3月23日是地質分層學的先驅威廉·史密斯的誕辰,他也因繪製了第一張有用的地質圖而聞名。然而,像許多其他偉大的成就一樣,史密斯在地形圖上描繪岩石分佈的想法也不是憑空產生的。
德國礦業工程師喬治·阿格里科拉(1494-1555)在他的著作“De re metallica”(1556年)——一本關於採礦技術的早期教科書中,用一整章介紹了地球地殼中有價值岩石的分佈。書中的文字描述與各種插圖相關聯,以一種組合的景觀-剖面的方式顯示了礦脈在山體內部的分佈、厚度和方向。
圖1。礦脈和礦層,來自《De re metallica》的插圖,不是真正的地圖,但有趣的是,在邊界上給出了基點方向(影像為公共領域)。
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關於岩石分佈的真實地圖的想法最早是由英國醫生和博物學家馬丁·李斯特(1639-1712)在1684年提出的。李斯特認為,英國景觀中不同土壤型別的分佈可以準確地在地形圖上表示出來。
“土壤可以用不同的顏色、線條或蝕刻來表示;但最重要的是,要在地圖上非常準確地標註出這些土壤的邊界……現在,如果能標出這些土壤的延伸範圍,並在地圖上顯示每種土壤的界限,那麼我們就能從整體和每個部分中理解更多,這是我無法預見的,這將使這項工作非常值得付出努力。”
李斯特繼續說,由於土壤型別與下面的基岩相關,透過繪製土壤圖,也可以繪製地下隱藏的岩石圖。
然而,李斯特從未根據這個理論前提繪製出真正的地圖。下一個重要步驟是由義大利伯爵路易吉·費迪南多·馬西利(1658-1730)完成的。作為一名軍事工程師,馬西利在義大利、法國、德國、巴爾幹半島和土耳其各地廣泛旅行,為所到國家的軍事用途繪製地形圖。由於對景觀的精確描繪對於規劃軍隊的行動或確定防禦工事的最佳位置至關重要,馬西利成為了一個敏銳的景觀觀察者,他繪製了岩石露頭或景觀的突出特徵,並且是一位熟練的製圖師。在德國的一次不幸的軍事行動之後,馬西利被指控為懦夫,他的軍事生涯被毀,他利用自己掌握的技能為更和平的應用繪製地圖。
1726年,他出版了一張匈牙利礦區地圖,並繪製了他家鄉博洛尼亞附近石膏和硫磺礦床的分佈圖(1717年)。在他的草圖中,他用陰影區域連線了沿河流的單個石膏採石場和露頭,從而劃定了褶皺的含石膏岩石的範圍。這張地圖很重要,因為它顯示了所有地質學家必須面對的問題的初步方法——不僅要記錄岩石的可見露頭或礦山或採石場的位置(這樣的地圖已經存在),還要推斷出地質構造中不可訪問部分的分佈情況。
圖2。法國藥劑師和植物學家讓-艾蒂安·蓋塔爾的《法國礦物學地圖集和描述》(1780年)中的地圖,顯示了礦物、化石或岩石露頭的分佈。這種礦物學地圖早於真正的地質圖,顯示了地質感興趣的地點,但缺乏單個“資料點”之間的插值(影像為公共領域,最初由BibliOdyssey釋出)。
可能會令人驚訝的是,儘管許多博物學家已經制作了非常詳細的單個露頭描述和地圖,但幾乎沒有人將具有相似岩石的地點聯絡起來。但這不僅因為當時明確識別地質構造仍然非常困難,許多博物學家認為透過假設的(表面上不可見的)岩石延伸來連線單個露頭是不科學的推測。早期的地質學者對地質圖的厭惡體現在博物學家讓-艾蒂安·蓋塔爾(1715-1786)的奇怪行為中,他以其詳細的礦物學和火山學地圖而聞名。1777年,蓋塔爾在辛勤工作了十一年後,放棄了法國礦業部長提出的繪製法國一系列地質圖的著名專案。他簡直無法克服地圖只應代表事實(在本例中為露頭)的想法——但是一張只有一些孤立的彩色點的空白地圖並不是法國當局真正想要的。
也許第一張真正的地質圖是由一位匿名海軍制圖師在1757年繪製的。在德國島嶼黑爾戈蘭島的輪廓中,他添加了四種不同岩石型別之間的界限:Kreide(白堊)、Muschelkalkstein(石灰岩)、Bunter Sandstein(砂岩)和Kohle(煤層)。該地圖描繪了各種地質構造的邊界,甚至在海面以下。
正如作者一樣,這張地圖的預期用途也是未知的。地質史學家——大衛·R·奧爾德羅伊德——推測這張地圖可能可以用作航行輔助工具,因為水手可以透過評估從海底疏浚出來的岩石和沉積物來確定他們的位置。
未完待續...
參考文獻
FRANCESCHELLI, C. & MARABINI, S. (2006):Luigi Ferdinando Marsili (1658-1730):地貌和考古測量領域的先驅。在VAI, G.B.編輯,《義大利地質學的起源:美國地質學會特刊411:129-139》
OLDROYD, D. (2013):地圖作為圖片或圖表:地質圖的早期發展。在BAKER, V.R.編輯,《重新思考地質結構:美國地質學會特刊502:41-101》