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查爾斯·達爾文發現的整個生物進化過程常常使人們忽略了一個事實：他也是一位一流的地質學家。在乘坐皇家海軍“貝格爾號”進行航行時，他不僅一絲不苟地收集了沿途遇到的動植物樣本，還深入研究了所到之處的地質情況。他發現了一些前人未曾發現的事物；理解了前人未曾理解的過程。如果他沒有因為共同發現進化論而出名，他仍然會被認為是地質學之父之一。而加拉帕戈斯群島仍然會是他科學發現的核心。
加拉帕戈斯群島是一組相當年輕且仍然非常活躍的火山島，對於一位熱衷的年輕地質學家來說，是理想的遊樂場。炎熱乾燥的氣候，加上地質時間上相當晚近才噴發的熔岩流，呈現出植被稀疏、侵蝕輕微的岩石記錄。對於像達爾文這樣熱愛破巖這種好科學的人來說，這真是令人著迷。他爬過幾個島嶼，做筆記，採集岩石樣本，並思考他所看到的事物的起源。在“貝格爾號”航行結束後不到十年，他發表了關於加拉帕戈斯群島和其他島嶼的發現，收錄於《在貝格爾號航行期間訪問的火山島地質觀測》中。
請記住，現代地質學之父查爾斯·萊爾的《地質學原理》最後一卷在十年前才剛剛出版。西方科學家才剛剛開始瞭解地球的漫長曆史。當達爾文開始他的旅行時，詹姆斯·赫頓和其他火成論者剛剛說服了大多數科學界，認為玄武岩是由火山沉積而成，而不是海水沉積。而且，當達爾文第一次看到加拉帕戈斯群島時，火山學這門科學還沒有真正誕生。然而，他看到了無人能看到的景象。
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他觀察了沿著岩石海岸點綴的凝灰岩錐，看到了一種奇妙的玄武岩，直到他訪問十年後才被命名：火山玻璃凝灰岩。但他不僅僅是觀察這種迷人的岩石。他還看到了它是如何從玄武岩本身演化而來的，並認識到凝灰岩錐必定是在水下噴發的。他對這些獨特的火山如何噴發和侵蝕的結論，後來被更多的研究證實。而且，早在岩石學家在薄片中研究這種物質並看到他看到的細微變化之前，他就理解了火山玻璃凝灰岩的基本原理。
我們很快就要在這裡研究火山玻璃凝灰岩和凝灰岩環。我想不出比從達爾文自己的觀察開始更好的地方了
查塔姆島。由一種奇特的凝灰岩構成的隕石坑。
在這個島嶼的東端，出現了兩個由兩種凝灰岩構成的隕石坑；一種是易碎的，像略微凝固的灰燼；另一種是緻密的，性質與我所描述的任何物質都不同。後一種物質，在它最有特色的地方，呈黃褐色，半透明，具有些微類似樹脂的光澤；它易碎，具有稜角、粗糙且非常不規則的斷口，有時，它也略微呈顆粒狀，甚至是模糊的結晶狀：它可以很容易地用刀劃傷，但有些點足夠硬，剛好能劃破普通玻璃；它很容易融化成黑綠色的玻璃。該物質中含有許多破碎的橄欖石和輝石晶體，以及黑色和棕色的火山礫的小顆粒；它經常被鈣質物質的薄縫隙所貫穿。它通常具有結核狀或結核狀結構。在手持標本中，這種物質肯定會被誤認為是一種蒼白而獨特的瀝青巖品種；但是，當以整體形式觀察時，它的層理，以及許多稜角和圓形玄武岩碎片的層層堆積，立刻表明了它是在水下形成的。對一系列標本的檢查表明，這種樹脂狀物質是由淺色和深色火山礫岩小顆粒的化學變化產生的；這種變化甚至可以在同一顆粒的邊緣周圍的不同階段清晰地追蹤到。所有由這種凝灰岩或灰渣巖構成的隕石坑都靠近海岸，並且處於破損狀態，這表明它們都是在浸入海中時形成的；考慮到這種情況，以及整個群島中明顯缺乏大面積的灰燼層，我認為凝灰岩的大部分很可能是由海中隕石坑口的灰色玄武岩熔岩碎片研磨而成。有人可能會問，這些隕石坑內的熱水是否導致了小的火山礫顆粒的這種奇異變化，並使它們具有了半透明的樹脂狀斷口。或者，相關的石灰是否在這種變化中發揮了作用？我提出這些問題，是因為我在維德角群島的聖地亞哥發現，當一股巨大的熔岩流流過鈣質底部進入大海時，最外層的薄膜，在其他地方類似於瀝青巖，由於與碳酸鈣的接觸，已經轉變成一種樹脂狀物質，與來自這個群島的最好的凝灰岩標本完全相同。（我在阿森松島描述的，在灰燼層中形成的含石灰的結核，與這種物質有一些相似之處，但它們沒有樹脂狀斷口。在聖赫勒拿島，我也發現了一種類似的、緻密的但非樹脂狀的物質的脈絡，它出現在浮石灰燼層中，顯然不含鈣質物質：在這兩種情況下，都不可能發生加熱作用。）
回到這兩個隕石坑：其中一個隕石坑距離海岸一里格，中間的區域由鈣質凝灰岩組成，顯然是海底形成的。這個隕石坑由一圈小山丘組成，其中一些完全分離，但所有的小山丘都具有非常規則的、在三十到四十度之間的傾斜度。較低的岩層，厚度達數百英尺，由含有嵌入熔岩碎片的樹脂狀岩石組成。上層岩層，厚度在三十到四十英尺之間，由薄層狀、細粒、粗糙、易碎的棕色凝灰岩或灰渣巖組成。（那些將“凝灰岩”一詞限制為由長石熔岩磨損產生的白色灰燼的地質學家，會將這些棕色地層稱為“灰渣巖”。）一個沒有任何層理的中心體，以前一定佔據了隕石坑的空洞，但現在僅附著在一些外圍山丘上，由一種性質介於樹脂狀斷口和土狀斷口之間的凝灰岩組成。這個中心體含有小塊的白色鈣質物質。第二個隕石坑（高520英尺）一定一直存在到最近一次大熔岩流噴發之前，當時它是一個獨立的島嶼；被海水侵蝕的精緻剖面顯示了一個巨大的漏斗狀玄武岩體，周圍環繞著陡峭的傾斜凝灰岩側翼，這些凝灰岩部分具有土狀斷口，部分具有半樹脂狀斷口。凝灰岩被幾條寬闊的、垂直的岩脈所貫穿，這些岩脈具有光滑平行的側面，我毫不懷疑它們是由玄武岩構成的，直到我真正打破了碎片。然而，這些岩脈是由類似周圍地層的凝灰岩組成的，但更加緻密，並且具有更光滑的斷口；因此我們必須得出結論，在隕石坑內部被玄武岩的凝固水池佔據之前，裂縫形成並被來自隕石坑的更細的泥漿或凝灰岩填滿。後來又形成了其他與這些奇異岩脈平行的裂縫，這些裂縫只是被鬆散的碎石填滿。從普通的火山礫顆粒到具有半樹脂狀斷口的物質的變化，可以在這些岩脈的緻密凝灰岩部分清晰地觀察到。
凝灰岩隕石坑。
在班克斯灣以南大約一英里的地方，有一個精美的橢圓形火山口，深約五百英尺，直徑為四分之三英里。其底部被一個鹽水湖佔據，湖中升起一些小的火山錐狀凝灰岩小丘。下層由緻密的凝灰岩構成，看起來像是水下沉積物；而上層，圍繞整個周長，則由粗糙、易碎的凝灰岩構成，比重較小，但經常含有層狀的岩石碎片。這種上層凝灰岩含有許多豌豆狀的球體，大約像小彈珠那麼大，它們與周圍的物質不同之處僅在於稍微更硬、顆粒更細。地層在所有方向上都非常規則地傾斜，角度根據我的測量，在 25 度到 30 度之間變化。火山口的外部表面以幾乎相似的傾斜度傾斜，並由略微凸起的肋狀結構構成，就像扇貝的殼上的那些肋狀結構一樣，當它們從火山口的開口延伸到基部時，會變得更寬。這些肋狀結構通常寬 8 到 20 英尺，但有時它們寬達 40 英尺；它們類似於舊的、抹灰的、非常扁平的拱頂，灰泥成片剝落：它們彼此之間被沖積作用加深的溝壑隔開。在它們上端和靠近火山口開口的狹窄端，這些肋狀結構通常由真正的空心通道構成，類似於，但比熔岩流的錶殼冷卻時形成的通道要小一些，當內部部分繼續流動時形成，我在查塔姆島看到了許多這種結構的例子。毫無疑問，這些空心肋狀結構或拱頂是以類似的方式形成的，即透過泥流從火山口上部流下時，表層凝固或硬化形成的。在這個火山口的另一部分，我看到了一到兩英尺寬的開放凹陷水槽，這些水槽似乎是透過泥流的下表面硬化形成的，而不是像前一種情況那樣是上表面硬化形成的。從這些事實，我認為可以肯定的是，凝灰岩一定是以泥漿的形式流動的。（這個結論有一些意義，因為杜弗雷諾先生在“回憶錄”第4卷第274頁中，根據凝灰岩的地層，似乎與這裡描述的成分相似，以18度和20度之間的角度傾斜，論證了新山和南義大利的其他一些火山口是由隆起形成的。從上面給出的關於獨立小溪的拱形特徵的事實，以及凝灰岩沒有以水平薄片的形式延伸到這些火山錐狀小丘周圍的事實來看，沒有人會認為這裡的地層是由隆起產生的；然而，我們看到它們的傾斜度在 20 度以上，而且通常高達 30 度。正如將立即看到的那樣，內部坡積物的固化地層也以 30 度以上的角度傾斜。）這種泥漿可能是在火山口內部形成的，也可能是由沉積在其上部的火山灰，後來被暴雨沖刷下來的。在大多數情況下，前一種方法似乎更可能；然而，在詹姆斯島，一些易碎型別的凝灰岩層如此連續地延伸在一個不平坦的表面上，因此它們可能是由火山灰的降落形成的。
在這個火山口內，粗凝灰岩層，主要由熔岩碎片構成，像固化的坡積物一樣，緊靠內壁。它們上升到內部鹽水湖表面以上一百到一百五十英尺的高度；它們向內傾斜，傾斜角度在 30 度到 36 度之間變化。它們似乎是在水下形成的，可能是在海水佔據火山口空洞的時期。我驚訝地觀察到，具有如此大傾斜度的地層，就其所能追溯到的範圍而言，並沒有在其下端加厚。
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