地层学的诞生

那年晚些时候，史密斯和运河委员会的另外两名成员乘马车旅行。这次穿越英格兰和威尔士的900英里(1448公里)之旅的目的是看看其他人是如何建造运河的。在这次远足中，他不断地跳下公共马车去采集岩石和化石样本，并频繁地记录地质观察结果。他对同伴们说，他能从地形上判断出下面是什么类型的岩石。他向年长的人展示了这项技能，他们无疑被他的热情逗乐了。

史密斯在识别不同地层方面变得相当熟练，但有些地层看起来非常相似。如果岩层是在相同的条件下沉积的，即使是在不同的时期，它们也会看起来很相似。同样地，在同一时期沉积并具有相似成分的岩层，由于火山活动或掠流等物理干扰，看起来也会有所不同。有一次，史密斯观察到一些石灰岩的露头，它们看起来非常相似，但相隔很远，代表着很长的时间。此外，他对倾斜和走向的知识使他确信，它们实际上是来自不同时期的不同地层。倾角是岩层偏离水平面的角度，走向是与倾角90度的方向。那么，如何区分这些岩层呢?在对英国各地的地形进行了多年的仔细研究之后，史密斯制定了他的化石演替原则，并在1796年的日记中记录了这一原则。

化石演替原理是指化石的演替顺序岩层如此有规律，以至于化石可以用来识别它们嵌入的岩石。化石可以用来确定岩石形成的时间顺序。在19世纪早期，这对地质学家来说是一个新概念，但今天它是一个基本概念地层学原理．差不多在同一时间，乔治居维叶和亚历山大·布隆尼亚特也认识到了化石在地质年代学中的作用。

1798年，史密斯在巴斯附近购买了一处名为“塔金磨坊”的房子。巴斯是唯一适合地质研究的地方，因为中侏罗世岩石露头明显暴露。许多地层都很明显，包括跨越几个时期的岩石露头。在那里生活期间，他绘制了被认为是第一张真正的地质图，这是一张半径为5英里(8公里)的圆形地图，巴斯位于地图的中心。史密斯注意到不同化石类型的位置，并利用倾角和走向信息来估计各种地层的位置。值得注意的是，他用颜色具体描绘了鲕粒(黄色)、lia(脏蓝色)和红色泥灰岩(砖红色)的位置。

1799年，史密斯突然被萨默塞特运河公司解雇，原因不明。在接下来的20年里，他一直是一名独立的矿产测量师和排水工程师。他的专业知识一直很受欢迎，他也赚了不少钱，但不幸的是，他的大部分收入都花在了一项直到1815年都占用了他的项目上，那就是绘制一幅大型地质图。

1796年，史密斯被选为巴斯农业学会会员。这种联系产生了许多联系，这些联系后来对史密斯的生活和成就产生了影响。法利的本杰明·理查森牧师和皮西的约瑟夫·汤森牧师也是化石收藏家。1799年的一个晚上，牧师们拿出一张纸，按照史密斯的口述，写下了一份阶层清单。这是一个表格，不仅包括从白垩到煤的23个地层的演替信息，还包括它们的厚度、岩性特征和嵌入化石的区分类型。那天晚上，他们把这张桌子复印了三份，每人一份，他们的谅解是，这些人会把这一信息复制给任何感兴趣的人。几年后，史密斯听说这张表的副本被分发到不同的大陆。

1801年，理查森建议史密斯写一份计划书，概述他打算出版一本关于英格兰和威尔士地层自然秩序的著作。为了这个项目，他获得了伦敦皇家学会的约瑟夫·班克斯爵士的赞助。然而，几年过去了，没有任何进展。史密斯忙于工作，试图赚足够的钱来支付抵押贷款。

1805年，史密斯在伦敦租了一所大房子。他出身普通，从未接受过正式教育，因此他觉得，为了获得体面的工作和赞助，保持成功的外表很重要;然而，他仍然拥有塔金磨坊庄园。此外，他在几年前做了一项糟糕的投资。他利用塔金磨坊的二次抵押贷款，投资了一个采石场，用于挖掘一种流行的建筑材料——鲕状石灰岩。不幸的是，时运不济，19世纪早期，人们完全停止了建筑。此外，石头的质量较差。史密斯还在巴斯租了一间办公室，作为他在史密斯和克鲁斯土地测量师公司短暂合作的基地。他牺牲了他期待已久的地图项目，拼命地工作，只是为了让收支平衡。

在此期间，史密斯结婚了。他17岁的新娘玛丽·安没有受过教育，身体经常生病，最终精神错乱，这给史密斯增加了麻烦。1807年，他成为孤儿侄子约翰的监护人

菲利普斯。约翰后来成为史密斯的助手，后来又成为著名的地质学家，但在当时，他是另一个经济负担。

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