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地质学

2013-10-31 12:52|查看:2912|评论:0|字体: 繁体

地质学(英语:geology)是对地球的起源、历史和结构进行研究的学科。主要研究地球的物质组成、内部构造、外部特征、各圈层间的相互作用和演变历史。在现阶段,由于观察、研究条件的限制,主要以岩石圈为研究对象,并涉及水圈、大气圈、生物圈和岩石圈下更深的部位,以及涉及其他行星和卫星的太空地质学(Astrogeology)。

 

威廉·史密斯的英格兰、威尔士和南苏格兰地质图。

 

威廉·史密斯的英格兰、威尔士和南苏格兰地质图。1815年完成,是最早的国家级地质图,以及那个时代最精确的地质图。

 

历史

 

对地球的物质成分的研究最早至少可以追溯到古希腊泰奥弗拉斯托斯的著作《论岩石》(Peri Lithon)。在古罗马时期,老普林尼详细的描述了常用的一些矿物和金属,还正确的解释了琥珀的来源。

 

一些现代学者(如菲尔丁·赫德森·加里森)认为,现代地质学开始于中世纪伊斯兰世界。比鲁尼就是最早的穆斯林地质学家(英语:Geography in medieval Islam)之一, 他的著作有最早的叙述印度地质的文章,提出了印度次大陆曾经是海洋的假设。伊斯兰学者伊本·西那对山脉的形成,地震的原因,以及其他一些现代地理学的论题给出了详细的解释,这些内容为日后地质学的发展提供了基础。在中国,博学家沈括(1031–1095)提出陆地形成的假说。他在一个离海洋几百公里远的山中的看到,在一个地质地层里有贝壳类生物化石。由此他推论,陆地是由山脉的侵蚀和淤泥的沉积所形成的。

 

很早以前,地质学的知识比较零星分散。关于这方面的知识,如从地中开采金属、黏土、煤和盐的一些知识,早已为矿工和有关的人们所知晓,而自然哲学家们则大都脱离这些实践,独立形成自己的思辨性的地质理论。

 

地质学在18世纪开始成为一门独立的科学,并在19世纪早期达到成熟阶段。

 

1790年至1830年这一段时期被称为“地质学的英雄时代”。在这个时期,在考察岩层顺序以及岩层所含矿物和化石上,人们做了大量工作。工作方法的一大进步表现在用根据化石内容来进行岩层分类。

 

地质学史上有三场著名的争论。

 

其一为水成论与火成论之争,发生在18世纪末。争论的焦点在于岩石的形成理论,一方以德国科学家亚伯拉罕·戈特洛布·维尔纳(Abraham G. Werner)为代表,强调形成岩石过程中的水的作用;另一方以苏格兰科学家赫屯(James Hutton)为代表,强调火的作用。现今已经知道,岩石主要由三大类构成,除了水成为主的沉积岩和火成为主的岩浆岩,还存在一类变质岩。水成过程和火成过程在岩石的形成中都扮演了重要角色。

 

其二为灾变论与渐变论(也称均变论)之争,发生在19世纪早期。持灾变论观点的学者认为,地球历史上曾发生过多次大的灾难,是灾难导致了旧的物种的灭绝和新物种的再创造。持渐变论观点的学者认为,物种演化的动力来自于微弱的地质作用在地球演变过程中的长期积累,不依靠大型的灾难也能够发生。

 

第三场争论是固定论与活动论之争。固定论学说认为地壳的位置是永远不变的,其运动方式以垂直运动为主。传统的地槽、地台学说就是一种固定论学说。活动论学说认为地壳的运动是以水平运动为主的,垂直运动虽然存在,但是是水平运动过程中派生出来的(比如两地块水平挤压处地壳向上隆起)。活动论随着板块构造学说的发展,逐渐被学者所认同。

 

地质学时标图

 

地质学时标图

 

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