地質學

地質學

地質學,與數學,物理,化學,生物並列的自然科學五大基礎學科之一。地質學是一門探討地球如何演化的自然哲學,地質學的產生源于人類社會對石油、煤炭、金屬、非金屬等礦產資源的需求,由地質學所指導的地質礦產資源勘探是人類社會生存與發展的根本源泉。地質學是研究地球的物質組成、內部構造、外部特征、各層圈之間的相互作用和演變歷史的知識體系。隨著社會生產力的發展,人類活動對地球的影響越來越大,地質環境對人類的製約作用也越來越明顯。如何合理有效的利用地球資源、維護人類生存的環境,已成為當今世界所共同關註的問題。因此,地質學研究領域進一步拓展到人地相互作用。

地質學(geology)的研究對象為地球的固體硬殼---地殼或岩石圈,她主要研究地球的物質組成、內部構造、外部特征、各層圈之間的相互作用和演變歷史的知識體系。是研究地球及其演變的一門自然科學。

地球自形成以來,經歷了約46億年的演化過程,進行過錯綜復雜的物理、化學變化,同時還受天文變化的影響,所以各個層圈均在不斷演變。

約在35億年前,地球上出現了生命現象,于是生物成為一種地質營力。最晚在距今200~300萬年前,開始有人類出現。人類為了生存和發展,一直在努力適應和改變周圍的環境。利用堅硬岩石作為用具和工具,從礦石中提取銅、鐵等金屬,對人類社會的歷史產生過劃時代的影響。

  • 中文名稱
    地質學
  • 外文名稱
    Geology
  • 學  科
    自然科學
  • 研究內容
    研究地球的物質組成、內部構造、外部特征、各層圈之間的相互作用和演變歷史的知識體系
  • 發展回顧
    1萌芽時期(遠古~公元1450年)2奠基時期(公元1450~公元1750年)3形成時期(公元1750~公元1840年)4發展時期(公元1840~公元1910年)5現代地質學(公元1889年10月26日-1971年4月29日)
  • 我國地質學家代表
    李四光等
  • 分支分科
    礦物學,岩石學,礦床地質學,動力地質學等

基本介紹

地質學(geology)是關于地球的物質組成、內部構造、外部特征、各層圈之間的相互作用和演變歷史的知識體系。是研究地球及其演變的一門自然科學。

學科介紹

地質學(geology)是關于地球的物質組成、內部構造、外部特征、各層圈之間的相互作用和演變歷史的知識體系。是研究地球及其演變的一門自然科學。

地球自形成以來,經歷了約46億年的演化過程,進行過錯綜復雜的物理、化學變化,同時還受天文變化的影響,所以各個層圈均在不斷演變。

地質學

約在35億年前,地球上出現了生命現象,于是生物成為一種地質應力。最晚在距今200~300萬年前,開始有人類出現。人類為了生存和發展,一直在努力適應和改變周圍的環境。利用堅硬岩石作為用具和工具,從礦石中提取銅、鐵等金屬,對人類社會的歷史產生過劃時代的影響。

隨著社會生產力的發展,人類活動對地球的影響越來越大,地質環境對人類的製約作用也越來越明顯。如何合理有效的利用地球資源、維護人類生存的環境,已成為當今世界所共同關註的問題。

發展歷程

人類對地質現象的觀察和描述有著悠久的歷史,但作為一門學科,地質學成熟的較晚。地質學的研究對象是龐大的地球及其悠遠的歷史,這決定了這門學科具有特殊的復雜性。它是在不同學派、不同觀點的爭論中形成和發展起來的。

地質學的萌芽時期

​(遠古~公元1450年)

地質學專業地質學專業

人類對岩石、礦物性質的認識可以追溯到遠古時期。在中國,銅礦的開採在兩千多年前已達到可觀的規模;春秋戰國時期成書的《山海經》《禹貢》《管子》中的某些篇章,古希臘泰奧弗拉斯托斯的《石頭論》都是人類對岩礦知識的最早總結。

在開礦及與地震、火山、洪水等自然災害的鬥爭中,人們逐漸認識到地質作用,並進行思辨、猜測性的解釋。我國古代的《詩經》中就記載了“高岸為谷、深谷為陵”的關于地殼變動的認識;古希臘的亞裏士多德提出,海陸變遷是按一定的規律在一定的時期發生的;在中世紀時期,沈括對海陸變遷、古氣候變化、化石的性質等都做出了較為正確的解釋,朱熹也比較科學的揭示了化石的成因。

地質學奠基時期

(公元1450~公元1750年)

文藝復興為轉機,人們對地球歷史開始有了科學的解釋。義大利的達·芬奇、丹麥的斯泰諾、英國的伍德沃德、胡克等等,都對化石的成因作了論證。胡克還提出用化石來記述地球歷史;斯泰諾提出地層層序律;在岩石學、礦物學方面,李時珍在《本草綱目》中記載了200多種礦物、岩石和化石;德國的阿格裏科拉對礦物、礦脈生成過程和水在成礦過程中的作用的研究,開創了礦物學、礦床學的先河等等。

地質學形成時期

(公元1750~公元1840年)

在英國工業革命、法國大革命和啓蒙思想的推動和影響下,科學考察和探險旅行在歐洲興起。旅行和探險使得地殼成為直接研究的對象,使得人們對地球的研究從思辨性猜測,轉變為以野面板察為主。同時,不同觀點、不同學派的爭論十分活躍,關于地層以及岩石成因的水成論和火成論的爭論在18世紀末變得尖銳起來。

德國的維爾納是水成論的代表,他提出花崗岩玄武岩都是沉積而成的,並對岩層作了系統的劃分。英國的赫頓提出要用自然過程來揭示地球的歷史,以及地質過程“即看不到開始的痕跡,也沒有結束的前景”的均變論思想。水火之爭促進了地質學從宇宙起源論、自然歷史和古老礦物學中分離出來,並逐漸形成了一門獨立的學科。在中國,出現在17世紀的《徐霞客遊記》也是對自然考察所獲得的超越時代的成果。至1840年,底層劃分的原則和方法已經確立,地質時代和地層系統基本建立起來。

而此時的礦物學沿著形態礦物學和礦物化學方向發展,美國丹納的《礦物學系統》標志著經典礦物學的成熟;1829年,英國的尼科爾發明了偏光顯微鏡,使得顯微岩石學的迅速發展成為可能;法國博蒙于1829年提出地球冷縮造山的收縮說,對近百年來的構造理論產生重大影響。

這樣,有關地球歷史的古生物學、地層學,有關地殼物質組成的岩石學、礦物學,和有關地殼運動的構造地質理論所組成的地質學體系逐漸形成了。

19世紀上半葉,有關災變論和均變論的爭論,對地質學思想方法產生了歷史性的影響。居維葉是災變論的主要代表,他提出地球歷史上發生過多次災變造成生物滅絕的觀點。英國的萊伊爾是均變論的主要代表,他堅持“自然法則是始終一致”的觀點,並提出以今論古的現實主義方法。在爭論中,地質均變論逐漸成為百餘年來地質學及其研究方法的正統觀點。

地質學的發展時期

(公元1840~公元1910年)

隨著工業化的發展,各工業國家都開展了區域地質調查工作,是地質學從區域地質向全球構造發展,並推動了地質學各分支學科的迅速建立和發展。

其中重要的有瑞士阿加西等人對冰川學的研究,以及英國艾裏、普拉特提出的地殼均衡理論;有關山脈形成的地槽學說,經過美國的霍爾和丹納的努力最終確立起來;法國的貝特朗提出造山旋回概念;奧格對地槽類型的劃分使造山理論更加完善;奧地利的休斯和俄國的卡爾賓斯基則對地台作了系統的研究;休斯的《地球的面貌》是19世紀地質學研究的總結,同時休斯用綜合分析的方法,從全球的角度研究地殼運動在時間和空間上的關系,預示了20世紀地質學研究新時期的到來。

現代地質學的發展

(公元1889年10月26日-1971年4月29日)

進入20世紀以來,社會和工業的發展,使得石油地質學、水文地質學和工程地質學陸續形成獨立的分支學科。在地質學各基礎學科穩步發展的同時,由于各分支學科的相互滲透,數學、物理、化學等基礎科學與地質學的結合,新技術方法的採用,導致了一系列邊緣學科的出現。

地質學

地震波的研究揭示了固體地球的圈層構造以及洋殼與路殼結構的區別;高溫高壓岩石實驗研究,為人們認識地殼深處地質過程提供了較為可靠的依據。所有這些都促進了地質學研究從定性到定量的過渡,並向微觀和巨觀兩個方向發展。

20世紀50~60年代,全球範圍大規模的考察和探測,使地質學研究從淺部轉向深部,從大陸轉向海洋,海洋地質學有了迅速發展。同時古地磁學、地熱學、重力測量都有重大進展,為新的全球構造理論的產生提供了科學依據。在這個基礎上,德國的魏格納于1915年提出的與傳統海陸固定論相悖離的大陸漂移說得以復活。

20世紀60年代初,美國的赫斯、迪茨提出的海底擴展理論較好地說明了漂移的機製。加拿大的威爾遜提出轉換斷層,並創用板塊一詞。60年代中期美國的摩根、法國的勒皮雄等提出板塊構造說,用以說明全球構造運動的基本理論,它標志著新地球觀的形成,使現代地質學研究進入一個新階段。

發展趨勢

未來,地質學能觀察和研究的範圍和領域將日益擴大。在空間上,不但能通過直接或間接的方法逐步深入到岩石圈深部,而且對月球、太陽系部分行星及其衛星的某些地質特征,將有更多的了解。

數學、物理學、化學、生物學、天文學等其他學科的發展和向地質學的進一步滲透,先進技術在地質工作中的使用,同精細、深入的野外地質工作相結合,會使人們有可能對更多的地質現象和規律作出科學的解釋進行更深入和本質性的研究。

實驗條件將進一步改進,如將實驗室中所能達到的溫度壓力提得更高,模擬更為復雜的多種可變因素的地質作用,並把時間因素也納入模擬實驗之中。

地質學理論不斷得到補充、修正,尤其是各大陸所提供的有關不同地質歷史時期的新資料將在很大程度上檢驗、發展板塊構造說,進而會產生一些新的理論和學說。

在地質學的服務領域,一個重要方面是開發地球資源,其中有關礦產資源和新能源的研究,仍處于最重要的地位。同時,由于區域成礦研究的需要,將進一步加強區域地質的綜合研究,並促進地層學、古生物學、沉積學、構造地質學、地質年代學 ,以及區域岩漿活動研究、變質地質研究等向新的水準發展。

保障人類良好的生存環境、幹旱半幹旱地區和沼澤地區的水文地質問題,以及工程地質問題的研究將不斷擴大。環境地質學,包括環境地質調查研究,有關的微量測試技術和環境保護的地質措施等的研究日趨重要。

總之,地質學必須加強基礎研究,如礦物學、岩石學地層學、古生物學等具有奠基意義的學科的研究,以提高對各種地質體、地質現象及其形成、演化的認識。同時還要充分吸收和利用其他科學技術的新成果,包括社會科學的研究成果,以更全面、本質地認識地球歷史和構造,為科學的發展,為人類更合理、有效地開發和利用地球資源,維護生存環境,作出應有的貢獻。    

相關研究

地質學的研究對象是地球。地球包括固體地球及其外部的大氣。固體地球包括最外層的地殼、中間的地幔及地核三個主要的層圈。目前,主要是研究固體地球的上層,即地殼和地幔的上部。

地質學

地球的平均半徑為6371公裏。其核心可能是以鐵、鎳為主的金屬,稱為地核,半徑約3400公裏。在地核之外,是厚度近2900公裏的地幔。地幔之外是薄厚不一的地殼,已知最厚處為75公裏,最薄處僅5公裏左右,平均厚度約35公裏。

地核的內層是固體,也有科學家認為是在強大壓力下原子殼層已被破壞的超固體。外層是具有液體性質的物質,還推測有電流在其中運動,被認為是地球磁場的本原。外層的厚度約為2220公裏。

地幔下部是含有較多金屬硫化物和氧化物的非晶體固體物質;地幔上部成份與橄欖岩大致相當;與地殼相接部分和地殼均具有剛硬的性質,合稱為岩石圈,厚度約為60~120公裏;在岩石圈之下為一層具有可塑性、可以緩慢流動、厚度約為100公裏的軟流圈。

地殼表面的海洋、湖泊、河流等水體約佔地表總面積的74%。成液態的地表水與凍結在兩極地區和高山上的冰川,以及土壤、岩石中的地下水,組成地球的水圈。

地球的外層是大氣圈。大氣主要集中于高度不超過16公裏的近地面中,成份以氮和氧為主。離地越遠,大氣越稀薄,而且成份也有變化。在100公裏外,大氣逐漸不能保持分子狀態,而以帶電粒子的形態出現,其稀薄程度超過人造的真空。帶電粒子受到地球磁場的控製,形成能夠阻擋來自太陽和宇宙帶電粒子流沖擊的電磁層。

地球的水圈和大氣圈通過水的蒸發、凝結、降水和氣體的溶解、揮發等方式互相滲透和影響。固體的地球介面上下,是大氣和水活動的場所。岩石圈的物質也不斷運動,並通過火山噴發的形式進入水圈和大氣圈。地球各圈層的相互作用不斷改變著地球的面貌。

地球的這些圈層,是由于其組成物質的重力差異作用而逐漸形成的。地球上的任何質點均受到地球引力和慣性離心力的作用,這兩種力的合力就是重力。地球表面重力吸住了大氣和水,並對他們的運動產生了影響。

礦物和岩石

在地球的化學成分中,鐵的含量最高(35%),其他元素依次為氧(30%)、矽(15%)、鎂(13%)等。如果按地殼中所含元素計算,氧最多(46%),其他依次為矽(28%)、鋁(8%)、鐵(6%)、鎂(4%)等。這些元素多形成化合物,少量為單質,它們的天然存在形式即為礦物。

礦物具有確定的或在一定範圍內變化的化學成分和物理特征。組成礦物的元素,如果其原子多是按一定的形式在三維空間內周期性重復排列,並具有自己的結構,那麽就是晶體。晶體在外界條件適合的時候,其形態多表現為規則的幾何多面體,但這種情況很少。

礦物在地殼中常以集合的形態存在,這種集合體可以由一種,也可以由多種礦物組成,這在地質學中被稱為岩石。

地球中的礦物已知的有3300多種,常見的隻有20多種,其中又以長石、石英、輝石、閃石、雲母、橄欖石、方解石、磁鐵礦和粘土礦物最最多,除方解石和磁鐵礦外,它們的化學成分都以二氧化矽為主,石英全為二氧化矽組成,其餘則均為矽酸鹽礦物。

由矽酸鹽溶漿凝結而成的火成岩構成了地殼的主體,按體積和重量計都最多。但地面最常見到的則是沉積岩,它是早先形成的岩石破壞後,又經過物理或化學作用在地球表面的低凹部位沉積,經過壓實、膠結再次硬化,形成具有層狀結構特征的岩石。

在地殼中,在大大高于地表的溫度和壓力作用下,岩石的結構、構造或化學成分發生變化,形成不同于火成岩和沉積岩的變質岩。火成岩、沉積岩、變質岩是地球上岩石的三大類別。火成岩中的玄武岩、花崗岩是地球中最具代表性的岩石,是構成大陸的主要岩石。形成時代最早的花崗岩,年齡達39億年,而玄武岩是構成海洋所覆蓋的地殼的主要物質,均比較“年輕”,一般不超過2億年。

地層和古生物

地層是以成層的岩石為主體,隨時間推移而在地表低凹處形成的構造,是地質歷史的重要紀錄。狹義的地層專指已固結的成層的岩石,有時也包括尚未固結成岩的松散沉積物。依照沉積的先後,早形成的地層居下,晚形成的地層在上,這是地層層序關系的基本原理,稱為地層層序律。

地層在形成以後,由于受到地殼劇烈運動的影響,改變原來的位置,會產生傾斜甚至倒轉,但隻要能查明其形成和變形的時間,仍可以恢復其原始的層序。在同一時間,地球上各處環境不同,在不同環境中形成的地層各有特點。在地表的隆起部位,不僅不能形成新的地層,還會因受到剝蝕而使已經形成的地層消失。

因此,地層學是研究各地區地層的劃分,確定地層的順序和相鄰地區地層在時間上的對比關系的專門學科。它是地質學的基礎,也是地質學中最早形成的學科。

古生物是指在地質歷史時期,在地球上生存過的各類生物,一般已經絕滅,它們的少量遺體和遺跡形成化石儲存在地層中。通過研究這些化石,可以了解地質歷史上生物的形態、構造和活動情況。

對各種古生物進行分類,可以認識生物的演化關系;依據地層中所含化石,可以斷定地層的層序,生物演化的不可逆性和階段性,使這種判斷具有可靠的根據;古生物的分布和生活習性,還反映出當時地理環境的特點。古生物的研究是地質學也是生物學的重要組成部分。

地質構造和地質作用

地球表層的岩層和岩體,在形成過程及形成以後,都會受到各種地質作用力的影響,有的大體上保持了形成時的原始狀態,有的則產生了形變。它們具有復雜的空間組合形態,即各種地質構造。斷裂和褶皺是地質構造的兩種最基本形式。

地球的岩石圈,已經並還在發生著全球規模的板塊運動。板塊構造學是二十世紀地質學對地質構造及地質作用的新認識。其基本內容是,岩石圈是地球中最剛硬的部分,它飄浮在地幔中具有塑性、局部熔融、密度較大的軟流圈之上。岩石圈中存在著許多很深很大的斷裂,這些斷裂把岩石圈分割成被稱為板塊的巨大塊體,全球可分為六大板塊

一般認為,主要是地球內部熱的不均勻分布引起了物質對流運動,使岩石圈破裂成為板塊。板塊形成後繼續運動,發生分離、碰撞等事件。地幔中的熔融物質沿板塊間的拉張斷裂帶擠入,並不斷向斷裂兩側擴展,形成新的洋殼,而部分板塊則隨著載荷它的軟流圈物質向下移動而消失于地幔之中。

板塊運動被認為是使地殼表層發生位置移動,出現斷裂、褶皺以及引起地震、岩漿活動和岩石變質等地質作用的總原因,這些地質作用總稱為內力地質作用。內力地質作用改變著地殼的構造,同時為地貌的形成打下基礎。

地質作用強烈地影響著氣候以及水資源與土壤的分布,創造出了適于人類生存的環境。這種良好環境的出現,是地球大氣圈、水圈和岩石圈演化到一定階段的產物。地球形成的初期,大氣圈和水圈的成分、質量都和現代大不相同。例如,大氣曾經歷以二氧化碳為主的階段,海水是約在10億年前才具有今天的含鹽度,生物最早出現在地球形成約10億年以後等等。

地質作用也會給人帶來危害,如地震、火山爆發、洪水泛濫等。人類無力改變地質作用的規律,但可以認識和運用這些規律,使之向有利于人的方向發展,防患于未然。如預報、預防地質災害的發生,就有可能減輕損失。中國在古代就有“束水攻沙”,引黃河水灌溉淤田壓鹼等經驗,是利用河流的地質作用取得成功的例子。

研究特點

地殼是一個極其復雜的研究對象,不但具有復雜的物質成分,不同的化學性質、物理性質和各式各樣的結構方式,而且在漫長的時間和廣大的空間內,又都受到了一系列物理作用、化學作用甚至生物作用等綜合的地質作用影響,不斷地發生著錯綜復雜的物理和化學變化。

這些作用以及它們所呈現的各種地質現象之間,存在著互相製約、互相聯系、互相轉化的關系。它們的發生、發展和演化的規律,除具有普遍的特點之外,還常有一定的時間變異性和區域特殊性,因而不同地區具有不同的地質特征,蘊藏著不同種類、成分和規模的礦產。

地質學的另一特點是把空間與時間統一起來研究。現在能觀察到的地球歷史發展記錄,主要儲存在表層岩石內,按時間順序層層堆積的地層中。由不同時代岩漿凝結而成的火成岩體,以及由早先形成的岩層岩體演變而成的變質建造,不同時期留下的構造變形遺跡等,是了解地球歷史的基本材料。由于經過長期復雜的變動,這些史料已變得凌亂和有缺失,這是地質學研究的難點。

地殼中除了儲存著各種地質變化的遺跡之外,還有記載著生物的演化和同位素的蛻變等其他科學方面的珍貴史料,它是地球的一系列復雜運動的結果,而這種運動現在還在進行著。對于地表以下較大深度的地質現象和地質作用,目前還隻能通過地球物理等探測技術,來進行間接的推測和研究。

同物理、化學等基礎科學比較,地質學研究具有較強的地域性、歷史性和綜合性。隻有根據足夠的實際資料,特別是根據足以充分說明空間和時間變化因素的豐富資料總結出來的地質學理論,才能有較廣泛的適用性。

地質學的這些特點,決定了一般的地質研究必須通過一定比重的野外實際調查,配合相應的室內研究。野外調查和室內研究,構成一次觀察、記錄(包括製圖)採樣、初步綜合、試驗分析、總結提高以至復查驗證的完整的地質研究過程。地質學研究在實質上都是對其研究對象的一次綜合性調查研究過程。

隨著生產和科學技術的發展,20世紀中葉以來地質學的研究中引入了大量的新技術、新方法,如不同的地球物理勘探方法、地球化學勘察方法、科學深鑽技術、同位素地質方法、航空以及遙感地質方法、現代電子電腦技術、高溫高壓模擬試驗等的採用。

物理、化學等基礎科學新的成就的引用,地球物理、地球化學、數學地質、宇宙地質學等地質科學中邊緣學科的進一步發展,推動了地質學的發展,同時使地質學的方法不斷地革新。

地質學與人類

人類是在地球的發展過程中,生物進化達到高等階段的產物。人的出現有賴于適宜的自然環境,包括地質水文、氣候、生物等方面因素。它們互相依賴和製約,經過長期發展,達到了適于人類生存的相對穩定的生態平衡,如果其中任何一種因素發生重大變化,都將破壞這個平衡,而且有可能使環境不再有利于人類。

當人類的活動符合自然界的客觀規律時,便可以得到利益,如鑿井得水,開山取礦;相反則會蒙受損失,如過量灌溉導致土壤鹽鹼化。另一方面,自然界的突發事件或緩慢積累起來的重大變化,也可以給人類帶來無法逃避的災害。地質學正在積極研究人類活動引起的地質環境的變化和地質作用造成的對人的危害。

地質學是提高人類認識自然,增進與環境的協調和求得環境改善的科學。地球表層的生物和人類的大量活動,都與地質條件相關。在生產力還不發達的時期,人類活動對地質環境的影響較弱,災害性地質作用給人類帶來的損失也不如今日這樣巨大。

在當代的發達國家裏,礦業和以礦產品為基本原料的工業,一般要佔到整個工業生產總值的60%左右;進行生產所使用的動力,幾乎百分之百地取之于地球資源。

20世紀80年代,人類從地下採出石油的數量,較半個世紀前成長一百倍以上。砂石等非金屬材料也成為重要的資源被大量開採,它們一年產出的數量,無論就重量或體積均超過了其他工業礦物原料年產量的總和。

如此大量的開採,就使地質學不僅要找出新的礦產資源以維持社會龐大需求,而且還要擔當起指導合理開發、保護礦產資源、防治環境惡化等重任。

現代建設的發展,使人口密集、建築集中,許多工程規模巨大,這對地質環境的依賴和對環境的影響超過人類史上的任何時期。在現代化的工程建設中,不僅要重視地質作用引起的突發事件,還要註意它的長期影響,比如泥沙淤積、地面緩慢升降等。這些都是地質學應該研究解決的問題。

在現代化的社會中,社會的生產和生活組成一個息息相關的整體,電力、煤氣、自來水的供應,一刻不可缺少,交通、電訊必須保持暢通,而地震破壞上述設施造成的後果,可以比地震本身直接造成的危害還要嚴重。不僅地震,其他如山崩、滑坡、土石流、塌陷、地震海浪沖蝕等可能造成災害的地質作用,都必須運用地質學去認識和提出防治意見。同時,人們還須遵循地質學的科學指導,避免因人類的活動而觸發災害,導致地質環境的惡化。

因此,地質學與人類的關系不僅僅在于資源的取用,還在于與人類生存和生活環境的諸多方面直接相關。現在地質學已成為人類社會所普遍需要的科學,參照地質學知識製定礦產資源法、海洋法、水法、環境保護法等,就表現了這種密切的關系。

分支分科

人類對地質的認識,首先是從被視為靜止物體的礦物和岩石的研究開始的。通過儲存在地層中的古生物化石的研究,提出了古生物學的理論與方法,並運用于劃分地層,把歷史的觀念引入了地質學。

除了地質學以外涉及地球科學的還有地理學(geography)、生物學(biology)、氣象學(meteorology)、天文學(astronomy)等。地質學著重研究地下,地理學著重研究地表,生物學著重研究地表有機界,氣象學著重研究地球的大氣圈,天文學著重研究天體並從天體的角度研究地球及地球的起源。地球,包括固體地球及環繞著它並與其密切聯系,相互影響的水、生物與大氣,是一個復雜的天體,需要從不同的側面對它加以研究,研究成果都有著密切的聯系。

天文學的成果,特別是科學的天體演化假說的提出,使人類對地球的現狀和歷史演變的認識,提高到能夠建立一個比較合乎邏輯的完整體系的程度。繼天文學、生物學之後,物理學和化學的成果也為地質學的創立和發展提供了條件,使地質學發展成為自然科學的一大支柱。

早期的地質學以研究地殼表層某個地區的岩石為基礎,礦物學、岩石學、地層學及古生物學、構造地質學、區域地質學都是在此基礎上建立起來的。歷史地質學則是概括這些地質實體的發展歷史的綜合性學科。

地質學與物理學、化學結合而產生的地球物理學、地球化學,是地球科學的重要支柱,也是推動地質學向現代科學水準發展的重要方面。

現代地質學把地球作為一次整體來研究,20世紀60年代出現的板塊構造說,就是吸收了地震研究、海洋地質調查和古地碰研究等方面的最新科學成果,較好地解釋了全球構造問題。

至20世紀80年代,地質學已發展成為包含有下列分支學科的理論體系。這些分支學科大體可分為兩類:一類是探討基本事實和原理的基礎學科;一類是這些基礎學科與生產或其他學科結合而形成的學科。

礦物學

是研究礦物的化學成分、內部結構、形態、性質、成因、產狀,共生組合、變化條件、用途以及它們之間的相互關系的學科。

岩石學

是研究岩石的物質成分、結構、構造、形成條件、分布規律、成因、成礦關系以及岩石的演變歷史和演變規律的學科。

礦床地質學

是研究礦床的特征、成固、分布及其工業意義的學科。

地球化學

是研究地球各圈層和各種地質體的化學組成、化學作用和化學演化,探討化學元素及其同位素的分布、存在形式、共生組合、集中分散及遷移迴圈的規律的學科。

以地質作用及其留下的形跡為主要研究對象的學科包括下列各分支。

動力地質學

是研究各種地質作用,包括引起這些作用的動力在地球各圈層活動的規律的學科。火山地質學、地震地質學、冰川地質學等均屬這個學科中有特殊內容的分支。

構造地質學

是研究地球岩石圈的構造變形,包括斷裂、褶皺等各種構造形跡及不同類型構造單元的分布、形成、演化和發展,是從整體上研究地質體的構造在時間上及空間上的發展規律及成固和動力來源的學科。大地構造學也屬于構造地質學範疇。

地貌學

是研究地表形態特征及其發生、發展和分布的規律的學科。又稱地形學,是地質學與自然地理學之間的邊緣學科。

地質學

地球物理學

是研究各種地球物理場和地球的物理性質、結構、形態及其中發生的各種物理過程的學科,是地質學與物理學之間的邊緣科學。地球物理學在狹義上隻研究地球的固體部分,又稱固體地球物理學;廣義的地球物理學還包括對水圈、大氣圈的研究。

地質力學

是運用力學原理研究地殼構造和地殼運動規律及其起因的學科。

以地質歷史為主要研究對象的學科,包括下列分支:

古生物學

是研究地球歷史上的生物界及其進化過程的學科。主要是對儲存在地層中的化石的研究。

地層學

是研究成層岩石的時空分布規律,包括地層的層序和時代及其地理分布、地層的分類、對比以及它們之間的關系的學科。

地質學

歷史地質學

是研究地球的發展歷史和規律,包括地球上生物的進化歷史,古沉積相的分析和古地理面貌的復原,以及地殼地質構造和有關地質作用的演變等方面的研究,是一門綜合性的學科。

古地理學

是研究地球歷史上的海陸分布及其他自然地理特征與發展過程的學科。

地質年代學

是研究地質歷史時期的順序及其延續的年代資料,地質年代表是其研究的最終成果。

綜合一個地區的地質調查成果,研究闡明該地區地質的整體特征,探討各種地質作用的相互關系的學科稱為區域地質學。

此外,將地球及其他星球作為一個天體來研究,形成了行星地質學、天文地質學。對地球深部的研究,是剛剛開拓的新領域。

地質學為了開發利用地下資源及改善和利用地球環境,解決人類社會發展中的實際問題,形成了既有理論意義又有生產套用價值的下列各分支學科。

水文地質學

是研究地下水的形成、分布和運動的規律,以合理開發地下水、防治地下水的危害,以及利用地下水的化學、物理特征找礦、預報地震和防治地方病、保護環境。

工程地質學

是以調查研究和解決各類工程建設中的地質問題為任務,包括評價地基的地質條件,預測工程建設對地質環境的影響,選擇最佳場所、路線,為工程設計提供可靠的地質依據。

環境地質學

是研究地質環境質量和人類活動與地質環境的相互關系的學科。

災害地質學

是研究地質災害的發生、分布規律、形成機製和對人類的影響及其預測預防的學科。

生態地質學

是研究各種生態問題或生態過程產生的地質學機理、地質作用過程及其背景的一門學科。生態地質學尚處于探索階段,大多採用植被地理學、地質學、水文地質學的方法和遙感技術研究植物(生物)與地質因子之間的相互作用。

今後的理論發展將更側重于地學與生態學的滲透與融合,在植物(生物)與地質因子之間建立溝通的橋梁,突出兩者的協同效應

其他

金屬礦產地質學、非金屬地質礦產學、石油地質學、煤地質學是把地質學基礎理論用于研究這些礦產資源的成因、分布規律等的學科。這些學科具有很強的實用性,同時又有基礎研究性質。

找礦勘探地質學是綜合運用地質學理論和現有的找礦方法、手段尋找礦藏的學科。

礦山地質學是以解決礦山開發過程中遇到的地質問題為任務的學科。

還有些自成體系、自有理論、與地質學相輔相成,對地質學的發展有重要作用的技術學科,屬于廣義的地質學或地質科技的範疇。它們包括:運用物理的、化學的方法去取得野外地質資料的地球物理勘探和地球化學勘查;運用鑽探或坑探的手段直接向地下取得地質樣品的探礦工程;對各種地質樣品進行實驗測試的實驗室技術;為地質調查提供地形底圖並繪製地質圖件的測繪學;能在遠距離處取得地質資料的航空測量技術和遙感技術以及用于處理地質資料的數學方法和電腦技術等。

隨著研究深度的增加,新的分支學科還在不斷產生各個學科的聯系愈來愈緊密,建立一個更加充實、完整的有關地球的知識體系,是發展的必然趨勢。

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