地质学(Geology)是以
地球为研究对象的一门自然科学,是自然科学基础学科
地球科学的重要组成部分。地质学主要研究地球的物质组成、结构特征、外部特征、各圈层间的相互作用、地球演变历史,用来正确的认识地球和地球的发展历史,并形成理论基础来指导人类合理的开发地球资源改善生存环境。
地质学是出现最早的自然科学分支学科之一,最初是以地理学的形式发展,1779~1796年,
瑞士地质学家奥拉斯-贝内迪克特·德索叙尔(Horace-Bénédict de Saussure)发表了《阿尔卑斯旅行》一书首次使用了“地质学一词”,在18世纪中叶开始,地质学逐渐成为一门专门的学科发展起来。
地质学是
地球科学系统中的一门综合性和应用性很强的基础学科,根据研究对象和特点,地质学又分为
岩石学、矿物学、地层学、
古生物学、古地理学、古地磁学、
地质年代学、动力地质学、工程地质学、环境地质学等相关学科,随着近代科学的发展地质学衍生出如海洋地质学、地震地质学、板块地质学、
天体地质学等新兴分支学科,并在人类认识的发展下不断扩大和丰富着地质学的研究范畴和内容。
研究对象
地质学以
地球为研究对象,研究其物质组成、结构构造、外部特征、各圈层间的相互作用、地球演变历史。受现阶段观察和研究条件的限制,主要以地球表层为研究对象,包括
岩石圈、
水圈、大气圈、
生物圈、岩石圈以下的部分和某些地外物质。
研究目的
理论研究目的
正确认识地球和地球的发展历史。
实践研究目的
在正确认识地球的基础上,形成理论基础,指导人类寻找并合理开发利用矿产、地下水、油气等资源与能源,查明与防止地质灾害,改善人类生存的地质环境。
学科划分
发展阶段
地质学来源于人类生活和生产实践中逐步对
地球的物质组成、结构及其发展演化、生物界的演变、
地壳和岩石圈的运动规律进行探索所得出的认知, 得出的对岩石、矿物的认知。18世纪以来,对地球的研究逐渐形成了一门系统化的学科—地质学。地质学的形成标志着近代
地球科学的开端。
世界地质学发展史
萌芽(远古时期~1450)
这一时期的地质学主要以直观的认识与猜测性的解释为主要特征,是对
地质现象在生活生产中的归纳和总结所得出的基础性结论。如矿物的识别与运用;
中原地区最早青铜器的发展与
冶炼;中国《
山海经》记述了各地区的自然环境以及某些矿物和岩石的名称、矿产产地;
亚里士多德的宇宙论;
斯特拉波的《地理学》;
比鲁尼的《识别贵重矿物的资料汇编》等都是对地学认知的应用与总结。
奠基(1450~1750)
文艺复兴运动是科学与文化发展的转折点,这一时期的地质矿产知识不断累积,
地球历史开始有系统性科学性的解释。
形成(1750~1840)
英国工业革命、
法国大革命和启蒙思想的推动使得科学考察和探险旅行在欧洲星期,对地球的认识从思辨性猜测转变为实证性研究。在此期间成成了不同的观点学派,如水成论和火成论的争辩,在争辩论证中逐渐形成了
地层划分的原则和方法,基本建立了地质时代和地层系统,
古生物学、地层学、
岩石学、矿物学也随之发展,形成了最初的地质学体系。
快速发展(1840~1910)
工业化的进程开启了地质学从区域地质向全球构造发展的历程,推动了地质学分支科学的建立,形成了矿物学、
地层古生物学、
岩石学、构造地质学、矿床学、大地构造学等基础学科。诸如
地壳均衡理论、地槽学说、造山旋回概念等新的地质构造理论也在这一时间形成,为全球构造理论研究奠定了基础。
辐射发展(1910~1970)
分支学科辐射发展
科学技术的发展使得地质学的分支学科成辐射式发展,在基础学科稳步发展的同时,新技术方法的采用和数学、
物理化学等基础学科与地质学的结合导致了一系列边缘学科的出现。石油地质学、水文地质学、工程地质学等应用学科陆续成为独立的分支学科,同时出现了
地球物理学学、
地球化学等新兴交叉学科。
研究方向辐射发展
20世纪五六十年代全球开启了大规模的考察和探测,空间探测、航空航天
遥感、大陆和海洋的深钻技术、
地震层析成像技术、深潜技术以及南北极考察站的设立等新技术的广泛运用,使得地质学研究从浅部转向深部,促进了海洋地质学的迅速发展,同时古地磁学、地热学、重力测量等分支学科也都有重大进展,为新的全球构造理论的产生提供科学依据。
现代科学化地质学(1970~至今)
现代
地球科学的的不断发展,全球化进程不断地淘,学科之间的交叉渗透,地质资料的不断积累等等使得地质学走向更全面的发展。其发展领域已不再局限于地表空间,
岩石圈深部、对月球、
木星、
土星等
行星的探索也进一步加深了对
地球系统的认知。全球构造理论的不断完善树立了全新的地球观,地球系统科学将地球看成一个由地核、
地幔、岩石圈、
水圈、大气圈、
生物圈和
行星系等组成的整体来不断演化,认知水平的发展也将地质学的发展趋势由“资源开发型”逐渐拓展为“环境保护型”。全球一体化进程的加剧推动了大量多学科、全球化的研究计划,如深海钻探计划(Deep Sea Drilling Program;DSDP,1968~1983)、国际大洋钻探计划 (Ocean Drilling Program;ODP,1985~2003)、综合大洋钻探计划 (lnteqrated Ocean Driling Program; ODP,2003~2013)、国际大洋发现计划(International Ocean Discovery Plan;IODP,2013 - 2023) ;国际地质对比计划(International Geological Correlation Programme;IGCP,1973~);国际地圈-
生物圈计划(International Grosphere-Biosphere Programme;IGCP,1991~)等皆为国际合作的研究计划。
中国地质学发展史
萌芽(远古时期~1840):传统地理学
先秦时期
早在石器时代,人们已经在生产活动中逐步了解了岩石、矿物的某些特性,并利用岩矿的硬度来制造石器,中国的
蓝田人、北京人所用石器大都由硬度较大的
石英质矿物和岩石制成。而石器的制造是人类最初认识和利用自然物质的开始,被称之为地质学发展的开端。随着社会生产力的不断发展,铜器时代、
铁器时代相继出现,
青铜业、冶铁业的发达均说明了人类对岩石和矿物的认知达到了一定的认识。继而也生成了大量对自然界的认知而形成的理论、观点和学说,如《
周易》形成的“阴阳说”、《尚书·洪范》中记载的“五行说”、
老子以“道”为核心的“
宇宙演化说”等。
秦汉魏晋南北朝时期
随着封建制王朝的建立,中央集权统治得到推行,社会进入稳定发展时期。人们开始开发和利用煤、石油及天然气和盐,
西汉初年已开始用煤作为炼铁的燃料;天然气井在古代称为
火井,最早见于《汉书·郊祀志》中“祠天封苑火井于鸿门”,汉代杨雄的《
蜀都赋》中记述
四川省人民开凿天然气井并用来煎煮井盐。魏晋南北朝时期的分裂割据则造成了地方志的大量涌现,同时出现了很多区域和要素系统的地理著作,如《
吴越春秋》《
华阳国志》《
水经注》等。
隋唐五代宋元
社会生产力的提高使各类地方志等地志类书籍呈现繁荣状态,其种类更为繁多,内容更加丰富。相应的本草类、石谱类、水利类文献也有相应发展,
元朝的统一横跨了欧亚地区,打开了东西方交流的通道,许多记载国外情况的游记类地学文献也大为增加。如《
大唐西域记》《
括地志》等。
明清时期
相对稳定的政治局面有利于生产力的发展和社会进步,政府推进的奖励开荒、减轻赋税的一系列政策有助于农业、手工业和科学技术的发展,社会分工更为细致,科学技术的发展也使得采矿业更加繁荣,出现了许多官修总志和地方志,形成了许多传统地理性的总结书籍,如本草类文献《
本草纲目》、山川类文献《
徐霞客游记》《天下郡国利病书》及石谱类文献的完善化。
孕育(1840~1912)
1840年
第一次鸦片战争以后,中国清朝政府开启了西学东渐的路程,
洋务运动一边兴办新式的学校,培养掌握新技术的人才;一边向国外派遣留学生,学习西方先进的科学技术知识。同时在地方上设立了多个翻译机构,来翻译出版西方科技之作,如将美国地质学家
詹姆斯·丹纳 (James Dwight Dana)编著的《矿物学手册》编译成《
金石识别》、将查尔斯·莱伊尔的《
地质学原理》编译成《
地球科学浅释》。在此期间,诸多学者也来到中国来进行了最早的地质周查和勘测工作,他们对中国地质学的发展也起到了积极的推动作用,如
德国地质学家
费迪南·冯·李希霍芬(Ferdinand von Richthofen)于19世纪60年代~70年代先后7次考察中国地质地理并1875年出版《中国》一书。
奠基(1912~1949)
1912年
中华民国临时政府实业部矿物司设立地质科,科长
章鸿钊,这是中国政府机构中第一次出现“地质”一词。
1922 年1月 27 日
中国地质学会的成立标志着中国地质科学发展的一个里程碑。
中华人民共和国成立之前,从事地质调查及研究的全国性机构主要有3个,分别是中央地质调查所、中央研究院地质研究所和矿产测勘处。除中央上设立了地质研究的专门单位之外,地方上也相继设立了地方地质研究所,如河南省地质调查所、
湖南省地质调查所、两广地质调查所、
江西省地质调查所、
四川省地质调查所、
贵州省地质调查所、
云南省地质调查所、
浙江省矿产调查所、
福建省地质土壤调查所、新疆省地质调查所、中国台湾省地质调查所等,各地区的学校也相继开展地质学科,为中国地质工作和地质学科的发展提供相应的科技人才。
中央地质调查所
中央地质调查所是中国成立的首个地质机构,集结和培育了许多学有成就的地质学家,如
丁文江、
翁文灏、
黄汲清、
尹赞勋、
李春昱、
章鸿钊、
叶良辅、
谢家荣、
杨钟健、
赵亚曾、
葛利普、
孙云铸、杨钟健、
裴文中等科研人员,中央地质调查所曾下设北平分所和西北分所两个分所,下设古生物学研究室、
新生代研究室、沁园燃料研究室、地震研究室四个研究室,并设有图书馆、地质矿产陈列馆。主要开展
测绘学地质图、矿产调查、矿物
矿石研究、古生物研究、地震记测、燃料研究、土壤调查的工作,出版了《
中国古生物志》《地质汇报》《地质专报》《地震专报》《土壤专报》等书刊,对中国地质工作、地质研究、地质人才的培养与团结起到了中坚作用。
中央研究院地质研究所
中央研究院地质研究所成立于1928年1月,是中央研究院成立之初设立的四个研究单位之一,所长李四光。地质研究所的工作主要以地质理论研究工作为主,其构造地质(地质力学)、
第四纪冰川、古生物研究等诸项成绩突出,出版了《中央研究院地质研究所集刊》《中央研究院地质研究所西文集刊》《中央研究院地质研究所专刊》《中央研究院地质研究所丛刊》《龙潭地质指南》《庐山地质图》《费氏旋转台工作方法》《扭秤工作方法》等书刊。
矿产测勘处
矿产测勘处成立于1940年,1950年宣告结束,处长
谢家荣。主要任务为举办区域地质调查,勘定矿产分布概况;搜集有关矿产地质之一切资料,加以整理,以供参考。矿产测勘处在成立的10年内完成了
云南省东部及
西康省南部的地质图,初步奠定了研究滇康地质基础;详测了
贵州省及
昆明市的
铝矾土,探测了威宁水城的煤田和
铁矿。出版物以《矿测近讯》为主,以及《临时报告》《经济地质丛刊》和《年报》。
经过30多年的探索和发展,中国的地层学、古生物学、构造地质学和大地构造学已有了相当扎实的基础;区域地质学取得了重要进展;矿床学(含化石能源)初步奠基并有
白云鄂博矿区铁矿、滞校花铁矿、昆阳磷矿、黔贵钥土矿和淮南煤出等重大发现;矿物学和
岩石学出现了一些重要论著;
地球化学、水文地质学和工程地质学等开始萌芽。
发展(1949~1978)
中华人民共和国成立后至1978年,发展地质工作上升为“国家经济建设的重要事业”。为恢复国民经济和大规模经济建设的需要,地质人才培养、地质研究机构和队伍的组建,为地质科学的发展奠定了基础。
1949年中华人民共和国成立了
中国科学院,作为中国自然科学最高学术机构、科学技术最高咨询机构、自然科学与高技术综合研究发展中心。1950年8月,中华全国自然科学工作者代表会议在北京召开并成立了中华全国自然科学专门学会联合会和中华全国科学技术普及协会,简称全国科联和全国科普,选举地质学家李四光和林学家
梁希为两个组织的主席,吴玉章同志担任两个团体的名誉主席,初步建立了科技领导体制。
为全面推动地质科技进步,
中国地质学会定期举办年会和学术活动。1951年10月,召开第一次全国地质会议;1954年2月,召开第一次全国会员代表大会;1957年1月,《
地质论评》复刊;1958年9月,学会联合地质部、冶金部和中科院共同召开第一次全国矿产会议。
1952年,设立地质部,任命李四光为部长。
这段时期
中国地质学科研究形成了由地质勘察队伍的科技力量、专门的地质学科研究机构和地质类院校科技力量组成的
地质科学研究主体团队,分布在地质部、
中国科学院、冶金部、煤炭部、石油部、化工部、建材部、轻工部和国防科委下属的
中核集团部门等的中央直属部门,形成了以服务于行业、产业的需要而建立和配置的地质科学技术研究体系和布局。构建了基础地质调查、矿产地质、水文地质、工程地质、环境地质勘查、地球物理、
地球化学、
遥感地质勘查、探矿工程技术与装备、岩矿测试、地质经济与管理、地质信息系统等行业体系,形成了不同风格和不同学术思想的大地构造学派,如李四光的地质力学学说、
黄汲清的
多旋回构造学说、
张文佑的断块学说、
张伯声的波浪镶嵌构造说等。
拓展与深化(1978~至今)
改革开放以后,地质教育得到恢复和发展。全国统一高考的恢复,使高等地质教育在培育地学类专业人才提供了发展路径。地质学刊的恢复也使学术交流增加起来,逐渐发展形成以《
地质学报》《
地质论评》《中国地质》《
地球物理学学报》《
古生物学报》《地质科学》《古脊椎动物与古人类》《
中国科学》《
科学通报》为主流学术,以《
地球科学》《
矿床地质》、《
地球化学》《
矿物学报》《
岩石学报》《
岩石矿物学杂志》《
地层学杂志》《
沉积学报》《水文地质工程地质》《
工程地质学报》《大地构造与成矿》《石油与天然气地质》《
石油实验地质》《
地震学报》为专业性期刊的学科学术交流的平台。国内外学术交流是繁荣学术、促进科技水平的提高和学科发展的重要途径,这一时期地质科学学科领城的学术交流活动多而广,方式多样。
中国地质学会、中国
古生物学会、中国
地球物理学学会、
中国矿物岩石地球化学学会和
中国地震学会每年都举办学术会议,为国内地质、地球物理、地球化学工作者提供相互交流的机会。同时参加国际上主流的学术活动,如国际地质对比计划(IGCP)项目、积极参加历届国际地质大会、参加地科联地质委员会的各个分会及各种学术会议和国际合作项目,进行学术交流活动共同促进地质学学科的发展。
至1978年前中国地质学基础分支学科古生物学、地层学、构造地质学(含大地构造学)、
岩石学、矿物学等已经较为成熟,分支学科水文地质学、工程地质学、岩溶地质学、沉积学、
地球化学、前寒武纪地质学、第四纪地质学、石油与天然气地质学、煤地质学、古地理学等也都得到一定程度的发展。
改革开放恢复发展以来,地质学各分支学科之间的研究不断深入,学科间的交叉碰撞,使得原有分支学科不断深化,新的分支学科相继涌现,出现了如勘探地球物理学、勘查
地球化学、海洋地质学、数学地质学、遥感地质学、地震地质学、有机地球化学、古地理学、陨石学、天体地质学、
天文地质学、古地磁学、古海洋学、环境地质学、农业地质学、城市地质学、地质勘探和探矿工程学、灾害地质学等一系列新型学科。
研究特点和研究方法
研究特点
研究对象的时间性和空间性
地质学以地球为主要研究对象,其时间跨度为地球形成至今46亿年的时间,空间性遍布整个地球,不同时间和地点发生的事件,都有可能对地球的状态发生重大变化。因此既要研究它们的共性,更要研究它们的差异性和相关性,才能全面、深入的找出丢球的发展规律。
地质现象多因素相互制约的复杂性
地球是充满了各种矛盾和相互作用的复杂整体,不论是岩石矿物的形成还是生命的发展演化,都不是单一的物理或化学过程。
实践和理论的互相结合
地质学是一门从实践中而来又服务于实践的科学,只有大量的野外调查研究获得实际资料,不断地对比归纳才能形成理论基础来指导实践生产。人类科技水平的不断进步,对各种岩石矿物特性的了解,正式将大量的实践经验运用到理论科技中去来不断地促进地质学和科学技术的发展。
研究方法
地质学史上的主要理论
地质学发展趋势
地质学是地质科学所有学科的基础,贯穿于地球科学研究的全过程,渗透地球科学领域、学科的方方面面。21世纪以来,地质学研究领域的不断扩展,新兴分支学科不断兴起,服务功能不断增强,科技引领地质工作的作用越来越明显,使得地质学逐步从传统地质学向现代地球系统科学转变,向“大地质”“大地学”等方向转变,形成了地球物理学、环境地质学、
岩石学和
地球化学四个地质学体系的流行学科。
地质学的转型与体系发展
从地质学国际发展动态与趋势来看,地质学体系已经从资源开发型向环境保护型转变,逐渐形成了以
第四纪地质学(全球变化)、古生物学、地层学、构造地质学、地球物理学和岩石学为先导,以空间和海洋科学为竞争领域,以众多传统地质学科为知识基础,以一系列高新技术为支撑的现代地质学学科体系。
以科技为导向,促进合作发展
地球物理探测技术、星载遥感技术、大洋钻探技术和空间探测技术的进步推动了20世纪90年代大陆
动力学的问世,深空探测技术的更新使地质学不再局限于地球内部,而是走向更广阔的
宇宙中去。新一代地球物理、
地球化学和遥感技术的发展,加速了各主要国家区域地质调查及其工作内容的变化,地质学研究的精度和深度也随着多学科、多国家的合作不断上升,国际合作计划项目的推进,体现了地质学全球宏观研究的重要性,不论是地球历史、古环境、古气候、古生物的演化还是针对
地震、风暴(
热带气旋、飓风、
龙卷风、
台风)、海啸、洪水、滑坡、火山、自然大火等灾害的监测、预警及防御,都离不开多学科之间的相互配合及国际间的积极参与。
矿产地质始终是地质学发展的主题之一
资源与环境是地质学服务社会的重要方面,国际经济局势的紧张归根结底是源自于资源供给与需求的矛盾,实现地质找矿重大突破,是地质学发展的主要任务之一。矿床被当做区域
岩石圈演化过程的一个重要产物,对矿产资源和新能源的深入研究,对区域岩石圈的形成机理,成矿规律、发展规律的探索,非金属矿床、放射性矿床、地热资源以及其他矿产的综合利用,可以进一步加强区域地质的综合研究,并促进地层学、古生物学、沉积学、构造地质学、地质年代学以及区域
岩浆活动研究、变质地质研究等向新的水平发展。
参考资料
李四光.中华人民共和国中央人民政府.2023-04-12
李四光.中国大百科全书第三版(网络版).2023-05-08
地质学.中国大百科全书第三版(网络版).2023-05-08
维尔纳A·G.中国大百科全书(第3版)网络版.2023-02-02
赫顿J.中国大百科全书(第3版)网络版.2023-02-03
居维叶·G.中国大百科全书(第3版)网络版.2023-02-03
地壳均衡理论.中国大百科全书(第3版)网络版.2023-02-04
霍尔,J.中国大百科全书(第3版)网络版.2023-02-04
生物进化论.中国大百科全书(第3版)网络版.2023-02-04
造山旋回.中国大百科全书(第3版)网络版.2023-02-04
奥格G-E.中国大百科全书(第3版)网络版.2023-02-04
修斯,E.中国大百科全书(第3版)网络版.2023-02-04
地球化学.中国大百科全书(第3版)网络版.2023-02-04
霍姆斯,A..中国大百科全书(第3版)网络版.2023-02-04
大陆漂移说.中国大百科全书(第3版)网络版.2023-02-05
海底扩张说.中国大百科全书(第3版)网络版.2023-02-05
板块构造说.中国大百科全书(第3版)网络版.2023-02-05
威尔逊旋回.中国大百科全书(第3版)网络版.2023-02-05
尚书·洪范.中国哲学书电子化计划.2023-02-06
新灾变论.中国大百科全书第三版(网络版).2023-04-12
地质力学概论.中国大百科全书第三版(网络版).2023-04-12
断块构造说.中国大百科全书第三版(网络版).2023-04-12
地洼学说.中国大百科全书第三版(网络版).2023-04-12