張文亮

大學 101 （ 16）地質學系的由來

—大地深處之美的鑑賞

親愛的，大學科系的涵義，不止代表人類知識的寶庫，也蘊藏著許多有趣的故事，敘述著起初的發現者，一生探索真理的發現，他們可能全然沒有想到，那些發現將成為科系發展的核心。在不同的年代，科系排名有先後，獲得外界光環有落差，都無損起初發現的價值。

地質學系是開啟寶庫的鑰匙，能教導人認識地下的寶貝，如金、銀、銅、鐵等礦物，開採這些礦物，或是鑽探石油與抽取地下水。

懂地質學的人可從外表看似平凡的石頭，看到其中藏有大地昔日的歷史，地區環境的變遷。他們看出可能是地震、走山、土石流、地盤下陷、地基滑動等現場。

一般人蓋房子的地方，如果缺乏地質學的認知，自然現象很容易變成自然災害。

在環境變動的年代，地質學系的功能愈來愈重要，他們警戒眾人，不要祇想在地上拼命建造，而忘了地下是什麼？不要為了工商業的發展，超抽地下水，而造成地盤下陷，不要為了取用自然資源合，超限使用。

歷史上，許多傑出的地質學家來自瑞士。瑞士超過65％的面積，座落在阿爾卑斯山脈 (Alps Mountains)。此山脈介於瑞士、德國、法國、義大利、奧地利等國之間，是歐洲最大的地理屏障，山脈有許多 4,000公尺的山峰，最高峰是勃朗峰 (Mont Blane,4810公尺 )。經年積雪，阿爾卑斯山的

原文 Alps就是「雪」(snow)的意思。

http://big5.xinhuanet.com/gate/big5/news.xinhuanet.com/travel/2006-07/10/content_4813908.htm

阿爾卑斯山

長期以來，歐洲的強權國家為了爭奪土地，在海口、平原、丘陵打了許多的戰爭。但是很少人垂涎高山。

阿爾卑斯山是怎麼產生的？卻很少人在乎。十五世紀以後歐洲許多追求信仰自由的人，因被迫害，而移遷到瑞士高地，例如在宗教改革期間，八萬個法國人移居到瑞士。阿爾卑斯山的奧秘，就留給這些尋求信仰自由的子孫去解謎。

瑞士一隅 http://desk.zol.com.cn/pic_226340.html

「近代地質學之父」索蘇爾 (Horace-Benedict

de Saussure,1740-1799)的祖先也是移民。 14歲時，他以優異的成績跨級進入「日內瓦學院」 (Academy of Geneva)，就讀物理學。

在學期間，他認識哈勒 (Albrecht von

Haller,1708-1777)教授。哈勒是十八世紀，歐洲最著名的醫藥植物學家，專門研究植物對人體的藥效，他認為高山獨特的氣候環境，與地質特性，是孕育高山植物特具藥效的原因。但是，哈勒的課吸引許多外系學生的原因，是他對瑞士教育的前瞻。

Horace-Benedict de Saussure

http://www.eoearth.org/article/De_Saussure,_Horace_B%C3%A9n%C3%A9dict

日內瓦學院」(Academy of Geneva)http://www.aic-iac.org/english/collection.html

索蘇爾後來寫道：「他提出上帝給瑞士最豐富的產業，就是自然的美，與開闊的環境，使人的心胸自由又奔放。在這兩個基礎上，能夠發展瑞士特色的高等教育。

為此他經常出野外，將大自然的美，帶回教室與學生討論。他認為教授是課堂的教練，學生是球員，教授祇幫助學生學習，學生要完全主動與全程參與討論。」哈勒的學生畢業後，組成「海維爾協會」 (Helvetic

society)持續定期討論，後來成為瑞士極具影響力的學識團體。 http://www.swissinfo.ch/eng/A_Swiss_genius_turns_300.html?

cid=6700192

哈勒

1760年，索蘇爾取得博士學位，太年輕一時無法申請教職，轉而擔任哈勒的助手，到阿爾卑斯山採集植物。他在山上與山上的牧羊人，或採礦人同住，這些人就當他爬山的嚮導。他愈走愈高，竟成為普世第一個登上勃朗峰的人。他深深地喜愛高山，他寫道：「高山的美，令人驚嘆。除了幾顆大石頭，山如同披著白色的外袍，由山頂垂到山谷的凹底，遠處的森林彷如一條條濃灰色的道路，鋪陳在冰雪之上。忽然陽光乍現，冰雪、石頭與森林呈現不同的反射，使純白的大地顯出極為壯觀、優美的景致。當我觀看這一切，不禁激動。造物者的創作之美讓我景仰、驚嘆。」

索蘇爾爬上山頂的目的，是為探勘阿爾卑斯山的地質。

他經常背負許多科學儀器，包括溫度計、氣壓計、風速計、濕度計（他自製普世第一部毛髮溼度計）、磁力儀（測磁場方向），太陽輻射器（測輻射強度），透明度計（測天空透明度），與氣體測定器（測定空氣不同的氣體含量）等上山。

風速計

http://www.wecc.com.tw/tra/03_product_info_01.php?prono=12

磁力儀http://hao203.com/ProductView.asp?ID=98

他有一流的求知熱忱，也有一流的體力。他被稱為普世「第一個高山氣候學家」(first mountain meteorologist)。

他在 1779年出版「序論」 (Discours

Preliminaire)首先使用「地質學」(Geology)一詞，而後也成為普世大學科系的名稱。為了紀念他，地質學的「蝕變斜長岩」 (Saussurite)，用他的名字命名。

http://icp.ge.ch/po/de-saussure/presentation-old/horace-benedict-de-saussure/fichiershbs/node31.html

蝕變斜長岩」 (Saussurite

http://innonthealameda.com/the-authentic-guide-to-santa-fe/2010/02/the-randall-davey-audubon-center/

二年後，他獲聘成為日內瓦學院的教職。

他將物理與地質結合，開始研究阿爾卑斯山形成的原因。

上課之餘，他就去爬山，取瑞士山嶽之美作為教材，他寫道：「教育的啟發，來自與大自然的接觸。」

他一生的進行曲，幾乎是由高峰與冰河所譜成，例如1776年他登上阿爾卑斯的克雷蒙特 (cramont)口，提出山的形狀是受到底部根基抬昇的力，與山的重量向下的壓，平衡的結果，如果抬昇的力量消失，或是抬昇的方向改變，山脈下層的基底就可能滑脫，造成斷層的錯動，產生山的塌陷，就造成山谷、峽谷、隙縫等地型。

他由岩層走向，發現阿爾卑斯山脈有許多斷層，因此他建議山區的建築不要太高，宜採木製平房，這是由地質現象，判斷自然潛在災害的先河。

阿爾卑斯山脈走向

http://www.517xian.com/article/1920.html

http://group.hudong.com/xinzhishe/doc/XRQBRCUcEW1pCaldC.html

1776年，他爬上阿爾卑斯山脈的布愛 (Buet,3096公尺 )高山湖，用溫度計量測不同深度的水溫，發現湖泊下方是水溫接近 4°C 的「恆溫層」(Hypolimnion)，近恆溫狀態的湖水，很少產生擾動或上下對流，累積許多營養份。

季節變化時，湖水才產生上下置換，營養份到了湖泊上方的「表水層」 (Epilimnion)，結果造成藻類滋生，水色混濁，這稱為「湖泊熱分層」(Thermal Stratification of Lake)現象。 http://www.webskirando.fr/html/026buet-ne.htm

Buet

http://www.rmbel.info/reports/Static/stratification.aspx

因此，他建議保護高山湖泊，必須維護周遭的集水區，減少營養份流入，這成為後來普世保護集水區的依據。迄今瑞士許多的高山湖仍然清澈，是他先見的貢獻。

http://www.businesstoday.com.tw/v1/content.aspx?a=W20090300099http://pomochina.wordpress.com/2007/09/11/bachalpsee-%E9%AB

%98%E5%B1%B1%E6%B9%96%E4%B9%8B%E8%A1%8C/

少女峰

1778年，他登上瓦勒斯雷冰河 (Valsorey glacier)，他提出冰河是受重力影響而向下移動。 1780他登上羅基‧米歇爾峰 (Roche

Michael) ， 1788年登上少女峰 (Col de Geant,3371公尺 )， 1789年登上科爾德卑斯山 (Theoolulpass,3322公尺 )， 1792年登上有「冰川天堂」之稱的小馬特洪峰(Matterhorn,3883公尺 )。

瓦勒斯雷冰河 (Valsorey glacier)

http://picasaweb.google.com/frostguiding/VelanCombin#

http://mook.com.tw/news/news_10291.htm

小馬特洪峰

他由山上的化石組成，提出「阿爾卑斯山先是在水底形成，後來在抬昇成山。」

根據空氣中相對濕度的量測，他提出「山上的礦物是在高溫、高壓下形成，所以在常溫常壓下，風化緩慢。但是相對濕度增加，將促進礦物的水解，產生山峰的凹凸起伏」。他也發現「冰河不同深度的冰受壓不同，密度也不同，冰河底部推移時對地面切蝕的力量也不同。」

嘉義 石棹自然生態保育區

http://www1.cyhg.gov.tw/cyhgcultural/season/02_scenically/01_main.asp?bull_id=364

新中橫玉山http://5562.tw.tranews.com/Show/Style3/News/c1_News.asp?SItemId=0271030&ProgramNo=A100142000001&SubjectNo=3243772

索蘇爾也經常帶學生去爬山，讓學生由愛爬山而愛地質，沒想到後來爬山的人愈來愈多，成為普世著名的「阿爾卑斯山健行運動」。

他寫道：「高山的存在，表明人類無法使用到地方，仍然有其存在的價值」。他也知道登山的危險，他是第一個提到「高山症」的人，他寫道：「愈高之處空氣愈稀薄，甚至低到 50％。為了維持足夠的呼吸量，呼吸的頻率就會愈快，這使人爬山愈高，愈易疲倦。」

高山症

 預防高山症建議用藥…竟然是威而鋼  !!!

http://blog.xuite.net/ca6mka/34/19080039http://www.hudong.com/wiki/%E9%AB%98%E5%B1%B1%E7%97%87

既然容易疲倦，他為何還要爬山呢？

他給妻子 (Mile Bossier)的一封信上寫道：「也許別人會問妳，我為什麼經常要去爬山，為什麼要去那些罕無人跡的所在？我深信我所發現的重要性，遠超過我所能知道的。何況我們祇有幾個星期的分離，我也祇多付出一些體力。我相信妳不要我像一些肥胖的懶人，吃了晚飯，就想躺下來睡覺……軍人接到命令，就衝入戰場。生意人接到訂單，就立刻進行買賣。

我一想到觀測的需要，

     就必須到山上。」

                        夜登富士山http://www.backpackers.com.tw/forum/gallery/index.php?n=66860

1818年，牛津大學(University of

Oxford)開始設立地質學系，後來普世大學也紛紛設立，讓更多學生跟隨他的腳踪，一起去鑑賞大自然美好的劇場。

http://www.mladiinfo.com/2010/01/29/university-of-oxford-london/

University of Oxford