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“地球表面遠比任何無生命的星球更加美麗和複雜。我們的星球因生命而充滿生機，而生命的獨特之處在於其複雜性。”
卡爾·薩根，《宇宙 - 記憶的永續性》
1791年7月，法國貴族、冒險家和博物學家迪耶多內-西爾萬-居伊-唐克雷德·德·格拉泰·德·多洛米厄發表了一篇短文，描述了他在阿爾卑斯山旅行期間觀察到的一種奇特的石灰岩。這種白色岩石與普通的石灰岩非常相似，但構成這種不尋常岩石的礦物顆粒幾乎不與酸發生反應，這與方解石或文石（石灰岩的主要礦物）晶體不同，後者會劇烈反應。三年後，博物學家理查德·基爾萬將白雲石作為一種新礦物引入；這個名字從此被用來命名白雲岩，並最終賦予了多洛米蒂山脈——過去簡稱為“淡色山脈”——它們現在的名字。
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在19世紀，多洛米蒂山的成因是偉大的地質謎團之一。化石提供了線索，表明構成山脈的岩石曾經是由海洋中的生物形成的，但在地質學的早期，人們對海底和海洋中發生的沉積作用幾乎一無所知。
圖1.珊瑚化石 - Margarosmilia sp.
1770年6月11日，探險家詹姆斯·庫克（並非完全自願地，“HMS Endeavour”號撞上了它）發現了地球上最大的生物構造之一——澳大利亞的大堡礁。顯然，巨大的石灰岩山脈在海面下形成——但究竟是如何形成的？這些山脈如何從海底升起，形成世界上最迷人的景觀之一？
關於珊瑚礁的最早描述之一來自一位名叫斯特拉坎先生的人，他在1704年向倫敦皇家學會提交了一篇三頁的論文，推測這些結構的形成
“這裡有大片的珊瑚礁，它多孔，並且像直立的珊瑚一樣堅硬或光滑，後者以小分支生長。如果我們所說的珊瑚礁完全長大，其他的珊瑚會在它之間生長，然後還會有其他的珊瑚生長，直到整個結構像岩石一樣堅硬。”
這個想法可能沒有在實地驗證，但基於當時從印度洋和太平洋探險歸來的船隻帶回的少量旅行記錄。
1772年至1775年，德國博物學家格奧爾格·福斯特（1729-1798）在詹姆斯·庫克的一次探險中擔任博物學家。他們訪問了太平洋的環礁和火山島。福斯特觀察到珊瑚生活在水柱的最初幾米，但珊瑚礁上升到海平面以上300-600米。他提出了兩種假設來解釋這一觀察結果。珊瑚從海底緩慢生長，直到到達海面，在那裡侵蝕將珊瑚礁夷為平地，形成環礁的平坦表面；或者，另一種情況是，劇烈的火山爆發將成片的珊瑚推到海面。
大約半個世紀後，另一位博物學家對珊瑚和環礁之間神秘的聯絡產生了興趣。在乘坐“HMS Beagle”號（1831-1836）的航行中，年輕的地質學家C.達爾文研究了萊爾的《地質學原理》以及關於太平洋珊瑚礁的章節，這激發了他的想象力。1835年2月20日，在智利，達爾文經歷了一次非常強烈的地震，不久之後，他注意到該地區有幾米抬升的證據。根據萊爾的觀點，達爾文想象山脈可以在地質時期透過許多類似的事件上升和下沉。
僅基於書中對環礁的描述，並假設地球表面的緩慢運動，達爾文提出了一個初步假設來解釋海洋中央環礁的形成。他在1887年的自傳中承認：
“我沒有其他任何作品像這部作品那樣以如此演繹的精神開始；因為整個理論是在我看到真正的珊瑚礁之前，在南美洲西海岸構思出來的。因此，我只需要透過仔細檢查活珊瑚礁來驗證和擴充套件我的觀點。但應該注意到，在前兩年裡，我一直在不斷關注南美洲海岸間歇性陸地抬升以及沉積物的剝蝕和沉積的影響。這必然導致我對沉降的影響進行深入思考，並且很容易在想象中用珊瑚的向上生長來代替沉積物的持續沉積。做到這一點就形成了我對堡礁和環礁形成理論的理解。”
達爾文認識到，形成珊瑚的動物需要陽光，因此珊瑚無法在黑暗的海底生長。因此，達爾文想象，靠近海面的死火山峰頂（他訪問過的海洋中的常見特徵）會經歷緩慢的沉降。這些運動足夠緩慢，使珊瑚能夠補償向下運動，並保持在海平面上生存，那裡有充足的光照和養分。
圖3.環礁形成和珊瑚礁生長（根據達爾文1842年）。達爾文提出，具有岸礁的火山島、具有堡礁的島嶼和環礁（即沒有火山島的環形珊瑚礁）是一個過程的不同階段，受時間、火山核的沉降和珊瑚礁生長的控制。這個著名的概念基於對珊瑚礁表面的檢查以及對不同發展階段的島嶼和環礁的比較。當時幾乎沒有關於斜坡和盆地的資料。
達爾文的假設非常具有推測性，僅基於膚淺的觀察——當時根本無法研究珊瑚礁的形狀和底部。儘管如此，萊爾還是將達爾文的理論納入了他後來的《原理》版本中，而美國地質學家詹姆斯·德懷特·達納（1813-1895）在1838-1842年訪問太平洋後，證實了達爾文的大部分觀察結果。
1868年，當德國動物學家卡爾·森珀（1832-1893）在帛琉島描述了三種不同珊瑚礁型別的同時出現時，對這個三階段珊瑚礁理論進行了重要的修改，這與達爾文提出的時間順序相矛盾。1878年和1880年，海洋學家約翰·默裡（1841-1914）發表了他在挑戰者號探險（1872-1876）期間對帛琉島和斐濟群島的觀察。他假設珊瑚礁在任何型別的水下高地上都會生長，只要它們足夠高，而不僅僅是火山。
這個新理論得到了地質學家亞歷山大·阿加西斯和其他人的大力支援和修改。環礁從各種起源的淺水下高地向上生長。由於水迴圈減少，珊瑚礁中間的珊瑚會死亡，然後礁石建造生物的鈣質骨骼會被侵蝕劑溶解。最終形成瀉湖和環礁的特徵形狀。
對熱帶海洋中活珊瑚礁的這些觀察為解釋多洛米蒂山脈的地質關係提供了新的動力。1860年，奧地利地質學家費迪南德·F·馮·李希霍芬男爵（1833-1905）參觀並研究了多洛米蒂地區。他發現，包圍著孤立白雲岩山峰的砂岩和凝灰岩沉積物中含有大型石灰岩礫石，其中一些仍然可以辨認出珊瑚化石。基於達爾文提出的珊瑚礁演化理論，李希霍芬認為，這些孤立的山峰是古代珊瑚礁的完整遺蹟，仍然被古代海洋盆地的碎屑沉積物所包圍，在古代海洋盆地中，不時地，來自陡峭珊瑚礁斜坡的滑坡沉積了大量的珊瑚礫石。
圖4. & 5.“李希霍芬礁”，三疊紀珊瑚礁的一部分，前水下滑坡的舌狀物（從左到右）進入盆地的沉積物（聖卡西安組；文根組，主要是砂岩和泥灰岩），作者：MOJSISOVICS，1879年。
圖6.石灰岩礫石（來自珊瑚礁的前碎屑）的特寫，稱為Cipit-Kalkblöcke，夾在文根組中。
年輕的地質學家埃德蒙德·莫伊西索維奇·馮·莫伊斯瓦爾（1833-1905）進一步發展了這個珊瑚礁假說，詳細繪製了單一相（一個描述岩石外觀和相關沉積環境的術語）之間的關係，範圍從環礁的瀉湖到公海。巨厚的、數千米厚的白雲岩珊瑚礁突然轉變為在中央淺瀉湖中沉積的層理良好的碳酸鹽巖。珊瑚礁的前斜坡由珊瑚礁碎屑的舌狀物組成，這些舌狀物夾在海底沉積的砂岩、頁岩和玄武岩中。
圖7.多洛米蒂碳酸鹽巖臺地外部的斜坡層理示例（根據MOJSISOVIC 1879年）。碳酸鹽巖臺地側翼的層理方案以及來自Sciliar/Schlern臺地的側翼和盆地沉積物的示例。注意盆地沉積物中豐富的石灰岩礫石。
如此強烈的沉積相變化在當時被認為是不可思議的。將多洛米蒂山脈重建為古代環礁景觀似乎非常激進，以至於莫伊西索維奇不得不為他的革命性著作尋找私人出版商（MOJSISOVIC 1879）。
參考文獻
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