火山、地震與恐龍滅絕的秘密

得獎紀錄：1.四次獲得韓國科學技術部優秀科學圖書獎

2.入選韓國文化觀光部指定圖書

名人推薦：李偉文 前荒野保護協會理事長

苦苓 國家公園生態解說員

陳安儀 親子教育作家

沉積岩裡藏著秘密
你們看過沉積岩嗎？可能你們現在還沒機會看到這種岩石，也可能已經看過了，只是你們不知道那就是沉積岩。

我很喜歡沉積岩，光是聽到這個名字，我就覺得自己像是在一個很老舊的書櫃裡翻找書籍的人，隨著書櫃裡揚起的灰塵，我的心情變得幽遠又充滿了期待..。沉積岩裡寫著我無法想像的歷史故事，雖然它看起來只是硬梆梆又冷漠的石頭，不過我覺得它衷心期待著有人來找它、傾聽它所遭遇的一切，就像想把自己一輩子的故事說給孫子、孫女聽的老爺爺、老奶奶。

你不相信石頭裡頭寫著故事？這可不是騙人的！第一個發現這件事的人不是我，而是一位1638 年出生在丹麥的地質學家──史坦諾。史坦諾是一個金細工師的兒子，長大以後成了一位偉大的解剖與地質學家，之後更被後世尊稱為地質學與地層學之父。史坦諾還在世的時候並沒有「地質學」這門學問，那個時候沒有人想過要去探索土地、石頭還有山，因為當時的人們相信，現在看到的平原或是高山，都是老天爺打從一開始就創造好的，就連當時的學者也是這麼認為。曾有學者主張，老天爺最初創造出來的，是一個既沒有山脈也沒有石頭的世界，後來才在平坦方正的地面上，出現了隆起的石頭與山地；另一派學者則主張老天爺在最初就創造了高山、石頭和平地。

不過，在當時，有一件人們還無法破解、也無法說明的事情，那就是為什麼山坡上會出現很多形狀很像海洋中的生物的石頭？這些出現在高地的石頭，有的形狀像是貝殼，有的形狀像是鯊魚的牙齒，還有的樣子像是魚骨頭，但是當時沒有人知道它們究竟是什麼東西。人們有很長一段時間認為，地球在很久以前可能發生過大洪水，整個世界沉浸在一片汪洋當中，於是海洋動物的屍體就漂到山上，變成了石頭。不過如果真的是這樣，為什麼發生大洪水的時候，住在海裡的動物會大量死亡呢？住在陸地上的大型禽獸和小蟲子又為什麼不會跟海中生物一樣變成石頭呢？這個問題無法從大洪水理論得到合理的解釋。

現在你們都知道剛剛說的那些奇怪的石頭就是化石，不過就算是在史坦諾還在世的那個年代，人們對於化石尚無法提出清楚的說明，而不相信大洪水理論的人，則認為化石和真正的動物屍體毫無關係；當時的人們把化石稱為「有形狀的石頭」，並且相信這些有形狀的石頭就跟植物一樣，是從地底下長出來的，至於這些石頭為什麼會有形狀，則是因為它們借助了一些靈驗的石頭之力，因此能從地下長出神奇的形狀，再加上山頂比山腳下更接近天上的星星，所以在山上可以發現比較多形狀奇特的石頭。想想看，如果換成你們，你們能不能提出比這些更好的解釋呢？這些奇形怪狀的石頭到底是什麼東西？為什麼長得像貝殼一樣的石頭會在山上被人發現呢？

地質學就是從這個簡單的問題開始發展的，如果你們已經可以正確而有條理地回答這個問題，就表示你們現在對地質學的瞭解，已經比100年前進行研究的學者還要更多更深入了。

我們剛剛說過，史坦諾除了是一位地質學家以外，同時也是一位傑出的解剖學者，因此他對動物體內的構造瞭若指掌，所以他在看過化石的形狀和呈現出的細膩紋路以後，馬上知道這些奇特的石頭絕對不是大自然中突然生成的。史坦諾認為，貝類化石在很久以前，肯定是曾經生活著的真正貝類。不過貝類怎麼會變成石頭？為什麼陸地上的動物幾乎不會變成石頭，只有海裡的動物會變成石頭，而且多在山上被人發現呢？如果要證實化石是很久以前就死去的生物殘骸，那麼首先必須要能將這些疑點解釋清楚。

史坦諾仔細思索著發現這些化石的地方，以及其周邊可能發生過的事情。他想像著最初埋藏了這些貝類化石的不是石頭，而是柔軟的爛泥巴！不過若是如此，爛泥巴怎麼能夠變成堅硬的石頭呢？

史坦諾是第一個針對這個部分提出說明的人，因此他成了第一個留名於地質學教科書的人。史坦諾不相信哲學家的話，也不相信不親自走訪自然環境探查、只是鎮日坐在書桌前創造理論的人所說的話，因此他獨自一人前往山間，也到田野、到溪谷、到溪邊和海邊，用自己的一雙眼睛去觀察大自然。

史坦諾仔細觀察了貝類生活的環境，他知道貝類顯然是生活在泥地或砂子裡的生物，但是為什麼貝類會在歷經了漫長的歲月後，被人發現藏身在石頭當中呢？濕軟的泥地又是如何變成石頭的呢？

史坦諾後來瞭解到：這一切都是水的緣故！貝類生活的地方總是不斷有海水湧入又退卻，從不停歇的海浪會帶走海邊的泥土和砂子，等到風平浪靜的時候，不論是砂子還是泥土都會沉落海底，而且受到重力的影響，最重的東西會先往下沉澱。史坦諾想像著：最後連細小的泥粒也向下沉澱後，經過了數百年、數千年，海底累積了一層層的沉澱物，經過堆積和壓實，這些沉澱物就會變得堅硬。

為了驗證這個想法，史坦諾做了一個實驗。他把沙子、泥巴，還有各種不同的粉末放進一個透明的大玻璃碗，接著將水倒入碗中讓粉末溶解，並且加以攪拌混合，過了一會兒，碗裡的東西從最重的顆粒開始依序往下沉，輕飄飄的塵土則在水中載浮載沉，四處游移，必須經過更長的時間才會往下沉澱。史坦諾把這碗東西靜置著，不去動它，直到水分完全蒸發為止。從這個實驗當中，史坦諾發現碗中的物體一開始就像海裡潮濕的泥濘，隨著水份的減少，逐漸變成了一整塊硬硬的固體。他確信這樣的事情絕對也會發生在大自然當中。

你們也到河邊或海邊看看吧！那裡的沙子或泥巴每天都被強大的水流沖刷到海裡，而且不只是沙子和泥巴，還有水中蘊含的各種礦物質，也會一天一天被帶到海中慢慢沉澱，於是形成了一層扁平狀的沉積物，在這層沉積物的上頭，又會有其他的沉積物再堆積，一層疊上一層，經年累月重重積壓，泥巴和沙子就這樣慢慢變成堅硬的石頭了。直到現在，全世界的湖泊、河流、海洋底下，也都還是以這樣的方式不斷地在製造著石頭。

如果碎石子或沙子、泥巴在水中長時間堆積變成岩石，這樣的岩石就稱為沉積岩，意思就是某些東西經過堆積再堆積而形成的岩石。沉積岩大部分都是在水中形成的，因為沉積物的上頭又堆積了新的沉積物，所以在越下層的沉積岩，它的年紀就越大，這就是所謂的「史坦諾原理」。

史坦諾原理看起來十分的理所當然，不過在他之前並沒有人想到過，所以這下子反而讓人感到奇怪。不過，看起來再簡單的東西，我們也不該視為理所當然，最初總是要有人對它抱持著懷疑，然後歷經了思考與證明，大家才會知道「原來如此！」，然後還要再經過一段相當長久的時間，小朋友才會在學校學習到這些東西。

生物的痕跡是如何變成化石的呢？

大部分的化石是在沉積岩內被人發現的，為什麼會這樣呢？

我們就來談談化石是如何形成的吧！不曉得你們是不是因為喜歡恐龍，才會對化石有一些認識的呢？正確地知道化石是如何形成的小朋友其實並不多，我曾經問過一個小朋友：「你知不知道化石是怎麼形成的呢？」，結果那位小朋友回答我：「恐龍的骨頭和大便變硬之後，就變成恐龍化石了。」

不過，化石裡頭可沒有恐龍的骨頭或是大便存在，恐龍的骨頭或大便其實全都在化石形成的過程中消失不見了，它們留下的空隙被其他的礦物填補得完整無缺，最後變成了硬梆梆的石頭，而這樣的石頭就稱之為化石。

動物或植物通常只要一死掉就會馬上腐爛，然後消失在這個世界上，這是因為牠們的屍體被地下的昆蟲或細菌給吃光光或分解掉了，所以只有在特別的地方、或是發生了特殊事件時，動物或植物的痕跡才可以用化石的型態留存至今。如果要讓死去的動物或植物變成化石，那麼必須在牠們的屍體還沒被其他的生物吃掉或分解掉以前，用最快的速度埋進濕濕軟軟的泥巴裡，而且上面還必須有新的沉積物堆積，並且有向下壓實的力量，這樣子這層泥巴才有辦法變得更結實也更堅硬！

不過就算上頭有沉積物壓著，這個被埋在泥巴裡頭的生物殘骸，還是會從身體柔軟的組織部份開始一點一點的消失，這是因為沉積物裡頭也住著細菌，因此動物和植物的皮膚、肌肉或是莖葉，就全都會被細菌給分解掉。與軟組織相比，骨頭和外殼可以被留存在沉積物裡頭的時間可就久了。不過只要時間足夠，就連硬梆梆的外殼和骨頭也都一樣會被細菌分解個精光，又因為沉積物裡頭含有各種礦物顆粒，於是礦物顆粒會逐漸滲透到那些生物殘骸被分解掉以後所留下來的空隙。

從陸地流下來的沉積物裡頭含有鎂、鈣、鉀、鈉等等的各種礦物質，這些礦物質也會溶解在水裡。因為不斷有新的沉積物從陸地上被沖刷下來，再帶往海底逐層堆積，而位在下層的沉積物被上層的沉積物重重地壓著，於是原本鬆散的沉積物被越壓越緊實，就連滲透到生物殘骸中的礦物顆粒也逐漸凝聚結合，一點一點地變成了堅硬的岩石。不過就算已經變成硬梆梆的岩石，它的上頭還是必須不斷的有新的沉積物堆積，如此才能確保這些埋藏在下層沉積物裡頭的化石能夠不被空氣或海浪破壞，熬過漫長的歲月，被順利地保存下來。

因為這樣的緣故，居住在陸地上的生物要成為化石是不容易的，大部分都是居住在海中的生物會被埋在爛泥巴裡，然後變成化石。雖然有時會在山上發現海洋生物的化石，不過那樣的化石一開始也是在海中形成的。化石必須先在水中經過長時間的掩埋，之後海底因為地震或是其他的原因隆起，這個時候化石才會被帶著一起脫離海洋，來到陸地上的高處，因此儘管現在在我們看來，那些發現化石的地方是陸地或是高山，但是那些地方在很久很久以前，其實是海邊、湖泊，或是沼澤帶。

現在你們應該對沉積岩有了清楚的瞭解，也明白了為什麼只有在沉積岩裡頭才找得到化石。化石的演變過程是生物殘骸先被埋在爛泥巴裡，接著上頭有新的沉積物堆積，緊緊地壓著那個生物殘骸，經過了很長的時間以後，就可以變成化石，並且長期保存在水中；又因為覆蓋在化石之上的水遲早會乾涸，於是化石露出地面，陸地上的人們就會發現化石。因此科學家們如果要找尋化石，也可以先找尋有利於化石保存的沉積岩，再將找到的沉積岩一層層剝除，小心翼翼地找找看裡頭有沒有化石。沉積岩的上部在大自然中經過風、雨、水長時間的侵襲，因此沉積岩有時也會自己剝落，於是埋藏著化石的沉積層就自然而然地顯露在大自然當中，像固城海邊的恐龍腳印，就是沉積層自然暴露在大自然當中的一個實例。

地質學家們將沉積岩做了仔細的觀察，並且將岩石做了更進一步的分類，比方說由許多碎石子大小的石頭所堆積而成的沉積岩就稱之為礫岩、由砂粒壓實而成的沉積岩則稱之為砂岩、由顆粒比砂粒更小的泥土顆粒堆積硬化而成的沉積岩則稱之為頁岩或泥岩。此外，沉積岩裡頭所堆積的小石頭如果沒有被磨成圓圓的，而是有稜有角的話，那麼就稱之為角礫岩。

地質學者在檢視沉積岩的時候就變成了偵探，因為沉積岩裡頭要是有很多的角礫岩，就表示那裡面的小石頭是從高山以及湍急的溪谷上被快速沖刷下來的，那麼就算那塊沉積岩是在沙漠被找到的，地質學者也有辦法知道那塊岩石在形成之初時，它的附近可能有著高山或是溪谷。此外，地質學家也會把埋藏在沉積岩裡的化石拿去和一些現在仍存活在地球上的、和牠相似的生物做比較，這樣子就能推測出那種生物以前居住的環境是陸地還是海洋，或是湖泊、沼澤；還有那裡的天氣是寒冷還是炎熱？環境是乾燥還是潮濕？海水的深度是深還是淺？水質是清澈還是混濁？

蜿蜒曲折的水流創造了土地的模樣

陸地上有山和溪谷，也有廣闊的平原和丘陵，以及湖泊和溪流，你們是否想過這些地形是如何形成的呢？因為這些山和溪谷、平原和丘陵、湖泊和溪流，都是在你我出生以前就已經形成的。在我們呱呱墜地以前，山就在那裡了，就算等到我們離開人世，山應該還是會矗立在那裡吧！比方說，在距離我家不遠的地方，就有一座山，那座山的年紀豈只100 歲，就算說是1000 歲，可能也還不只。從今以後的100 年，甚至是1000 年，山還是會在那裡的，不論經過了多麼漫長的歲月，山看起來就像是從不曾改變，因此古時候的人們以為所有的高山和平原、丘陵，都是自地球形成之際就有的，也就是說他們以為山和田野、湖泊和丘陵，都是一開始就被創造出來的，而且地球的樣貌從那個時候開始就一直沒有什麼改變。直到距今200 年前的人們還是這麼認為，但是地質學告訴大家，不論是多麼高聳的山峰，總是有變成平原的一天，而平原則是會隆起成山地。但是這樣的說法你們相信嗎？數千公尺高的山地怎麼有辦法變成平地？平地如何能夠變成山地？海洋又怎麼有辦法變成陸地？曾經是湖泊的地方又怎麼會變成沙漠呢？我知道我應該要相信，但是我真的很難相信！而且據說就算不發生火山爆發或是地震，地球還是每天都一點一點地在改變。

你們看看山吧！雖然我們用眼睛看不出來，但是你們知道嗎？山其實正一點一點的變矮，你們可知道那是什麼原因造成的？

答案是「水」！水每天都讓山變得更矮一些。不論是多高的山，總有一天，水都會讓它們變成平地。當我們乘著飛機飛上高空往下看，山地、溪谷、峭壁、平原、海岸等等景物都能盡收眼底，而創造出這些參差不齊、有高有低、有寬有窄的自然景觀的幕後推手，就是水！

雨水、河水、瀑布、溪水在地球表面流動的過程中，改變了大自然的景色，就連天上降下來的冰、霜、雪，也在重複做著這樣的事情。雨水從山頂流下來以後，挖掘了溪谷、削磨了岩石、創造了洞窟，然後再將碎石子和小石頭、沙子、泥巴等等的從山上帶到山腳，並創造了平原。河水和溪水就是因此變得蜿蜒曲折的。削磨了土地的河水讓土地的樣貌逐漸有了改變，而河流的長度也同時漸漸在改變，於是像這種因為水的緣故，而讓山和岩石和土地悄悄地在改變的過程就稱之為侵蝕。

山上下雪的時候，其實靄靄白雪也會把山的高度稍微削去一些些，你可能會說雪的顆粒這麼小，怎麼有辦法摧毀那堅固的岩石呢？其實不論是看起來多麼堅固的岩石，它的裡頭還是有著無數的縫隙，而那些縫隙當中就含有水氣。雪被陽光融化以後變成了水，而水就會滲透到岩石裡頭的縫隙，要是再過些時候氣溫再度下降，那麼蘊含在岩石裡頭的水分就會結冰，岩石縫隙間的水分在結冰的同時，會對岩石產生一種推擠的力量，進而讓岩石崩裂。

雨水把那些被摧毀的碎石子和沙子、黏土等等的帶到河裡，河水再將沙子、爛泥巴和小石子搬移到地勢更低的地方，最後又運到大海裡頭，而雨水滲透到地下時，硬梆梆的泥塊也會逐漸被溶化，進而變成比較小的顆粒，因此地球上的所有高山到現在還是每天都像這樣地被水削減，然後一點一點消失。

雖然地球上每天到處都有侵蝕在發生，不過這種事情就算連續發生個幾百年，我們也無法用眼睛察覺到這當中的改變，但是持續發生百萬年或千萬年以後，驚人的事情就會發生了，因為不論是再怎麼高的山地遲早會變成平地。從山上削下來的小石頭和碎石子，會被逐漸的帶往地勢更低的地方，在這樣的過程中，小石頭和碎石子會被磨損或是受到撞擊，於是變成了體積更小的沙子和泥巴，而所有從山上被沖刷下來的顆粒又被海浪和漲潮、退潮帶到海底，一天天逐漸沉澱下來，經過長時間的堆積，海底出現了厚度可觀的沉積物，再經過不斷的壓實，終於變成了沉積岩。

如果說高山每天都會被削去一點點，而削下來的碎屑又全被沉到大海裡的話，那麼難道山和海不會全都不見，而讓地球變成一個光禿禿的地方嗎？這個問題的答案是否定的，因為地球底下一直不平靜，所以海底下的沉積岩，終有一天會隆起，成為陸地上的山地。不過就算沉積岩從海底隆起、成為陸地上的山脈，總有一天，這些沉積岩還是會全部被雨水削去。因此，這個山地被水侵蝕變成沉積物的過程，會一而再、再而三的一直重複下去。

沉積岩裡藏著秘密你們看過沉積岩嗎？可能你們現在還沒機會看到這種岩石，也可能已經看過了，只是你們不知道那就是沉積岩。我很喜歡沉積岩，光是聽到這個名字，我就覺得自己像是在一個很老舊的書櫃裡翻找書籍的人，隨著書櫃裡揚起的灰塵，我的心情變得幽遠又充滿了期待..。沉積岩裡寫著我無法想像的歷史故事，雖然它看起來只是硬梆梆又冷漠的石頭，不過我覺得它衷心期待著有人來找它、傾聽它所遭遇的一切，就像想把自己一輩子的故事說給孫子、孫女聽的老爺爺、老奶奶。你不相信石頭裡頭寫著故事？這可不是騙人的！第一個發現這件事的人不是...

目次
1像地質學家一樣，提出你對地球的疑問吧！
揭開地球秘密的科學
一億年前的韓國曾有恐龍居住

2沉積岩裡藏著秘密
生物的痕跡是如何變成化石的呢？
蜿蜒曲折的水流創造了土地的模樣

3 一起去看看地層吧！
一位喜歡鑽研地層的測量師的故事
每個地層有著不同的化石

4 地球的年齡是如何計算出來的呢？
地球的年紀就像橡皮筋一樣的忽長忽短
石頭裡面裝了時鐘！

5 很久很久以前，所有的大陸是連在一起的
陸地到處漂移
科學家們不願意相信大陸會移動

6 地球的外殼會推來推去
地球裂開了！
讓山脈聳立、火山爆發、引發地震的秘密
板塊為什麼會移動呢？

7 火山製造了石頭
岩漿在土地裡頭硬化後就成了花崗岩
火成岩變成沉積岩，沉積岩又變成變質岩……

8 地球的裡頭又軟又燙
如何揭開地球裡的秘密呢？
透視地球

9 天氣是如何變化的？
其實你們每天都在造雲
空氣跑來跑去就形成了天氣
為什麼越接近天空就越冷呢？

10 地球是一個又大又圓的海
地球上出現了海洋
海洋是如何調節地球溫度的呢？

11 量量看地球有多大
同一天的同一個時間，影子的長度不一樣呢！
埃拉托斯特尼是如何計算出地球圓周長的呢？

12 地球以時速一萬公里的速度在宇宙中飛行
地球會每天從西向東轉一圈
為什麼會有春夏秋冬呢？

13 地球誕生自星星
太陽系的畫像
太陽系以外還有什麼呢？

目次
1像地質學家一樣，提出你對地球的疑問吧！
揭開地球秘密的科學
一億年前的韓國曾有恐龍居住

2沉積岩裡藏著秘密
生物的痕跡是如何變成化石的呢？
蜿蜒曲折的水流創造了土地的模樣

3 一起去看看地層吧！
一位喜歡鑽研地層的測量師的故事
每個地層有著不同的化石

4 地球的年齡是如何計算出來的呢？
地球的年紀就像橡皮筋一樣的忽長忽短
石頭裡面裝了時鐘！

5 很久很久以前，所有的大陸是連在一起的
陸地到處漂移
科學家們不願意相信大陸會移動

6 地球的外殼會推來推去
地球裂開了！
讓山脈...