世界地质“年轮”

时间:2016-10-19 00:00:00   |    为了爱音乐艺术中心

世界地质“年轮”


矿业界精编《地质年轮》,向您讲诉人类地质历史的千年历程,下图为地质历史上的五大重要时期:萌芽期、奠基期、形成期、发展期与成熟期。



地质发展简史


1
萌芽期(远古-1450)







远古时代人类通过石器的采集和制作,逐步了解了岩石的某些性质。在经受地震、火山、洪水的灾害并与之斗争的过程中,逐步认识了大自然中的地质现象和过程。








岩石和矿物知识的积累





最初,古代人类利用岩矿的物理性质,如硬度、解理等制造石器。

石器工具

旧石器晚期,出现于山顶洞文化时的钻孔石质饰物。人类对岩石、矿物的相对硬度有了一定认识。


石器饰品

陶器的烧制,如仰韶期的彩陶,龙山期的黑陶,说明几千年前人类对粘土的性质又有了一定认识。

陶器

商、周是中国青铜器鼎盛时期


青铜器


战国时期,中国步入铁器时代


铁器时代

秦汉以来,人们开始开发和利用石油、天然气、煤炭和盐。


火井

古希腊泰奥弗拉斯托斯的《石头论》是最早的有关岩矿的专门著作。亚里士多德在《气象学》中讨论了矿物成因。


亚里士多德




对地质作用的认识





人类在同自然灾害的斗争中获得知识。大禹治水的传说表明人类早就认识到流水具有重要的地质作用。


大禹治水

公元132年,中国的张衡发明制造了世界第一台地震仪──候风地动仪。


地动仪

对火山地质作用的观察和描述,最初多在活动频繁的地中海等地区。意大利的普林尼为研究火山而献身,为世人留下宝贵的文献。


普林尼式火山




地球的启蒙认识





古代学者一般持有整体地球观,并重视万物本原的探讨。在中国有“阴阳说”和“五行说”。


阴阳

古希腊的原子论学派用原子的旋涡运动来解释地球的形成。毕达哥拉斯学派认为地球、天体、宇宙都呈球形。古希腊人逐步形成了地球中心思想,成为千年之久的正统学说。





中世纪的地质学





阿拉伯学者阿维森纳和比鲁尼认识到岩层中的是海陆变迁的证据,化石的形成要经历很长时间。阿拉伯人对于侵蚀、搬运、堆积等地质作用也多有记述。


阿维什纳(左)与比鲁尼(右)

唐代颜真卿,宋代沈括都把山崖中的螺蚌壳视为沧海桑田变化的见证


颜真卿、沈括

唐代段成式在《酉阳杂俎》论述了金属矿床的指示植物和某些金属元素对植物生长的影响。



段成式




2
奠基期(1450-1750年)








15世纪的地理大发现,开拓了人们的视野。人们要重新认识自然,重新研究地球,并给予地球历史以理性的解释。这一切都为地质科学的发展奠定了基础。








地质哲学思想的初步发展





科学地质学的建立,必须冲破神学的束缚。哥白尼的天体运行论(1543)是自然科学脱离神学走上独立的开端。

哥白尼

法国的R.笛卡尔(1644)提出,地球以及其他天体是由以旋转运动为固有性质的原始粒子组成,正是原始粒子的这种旋涡运动使太阳系生成。


笛卡尔

1749年,法国的布丰提出地球起源于太阳和彗星碰撞的灾变说。


布丰

其后,德国的康德和法国的拉普拉斯先后提出太阳系起源的星云假说,阐明包括地球在内的整个太阳系是逐渐冷凝生成的。

康德、拉普拉斯




对化石和地层的认识





文艺复兴时期的代表人物达·芬奇将贝类化石和现代贝类进行比较,得出化石是过去生物的遗体的正确结论。


达·芬奇




岩石、矿物、矿床学的发展





德国的阿格里科拉于1556年发表《论金属》一书,叙述了有用矿物、矿脉、矿石的生成过程。


阿格里拉克

明代医学家李时珍1578年写成的《本草纲目》,叙及的矿物、岩石、化石有200多种,按水部、土部、金石部分类。


李时珍




3
形成期(1750-1840年)








从18世纪下半叶到19世纪上半叶,工业革命促进了生产的发展和科学技术的进步。地学研究从对地球的思辨性研究转变为以野外观察分析为主,地壳成为直接观察研究的对象。








地质考察旅行的兴起





早在16世纪明代地理学家徐霞客,就曾详细考察中国西南岩溶地区100多个岩溶洞穴,并对钟乳石、石笋等成因做了较为科学的解释。


徐霞客

在18世纪下半叶,在启蒙思想影响下,在欧洲科学考察和旅行探险盛行。地学野外考察始于此。这是地质研究的一大进步。


18世纪下半叶的旅行探险




水成论和火成论 





关于岩石以及岩层成因的水成论和火成论的论战是18世纪后期到19世纪初期的重要事件,在地质学发展史上影响深远。





地质学体系的形成 





自18世纪末到19世纪初,地质知识体系初步形成。拉马克是无脊椎古生物学奠基人,对巴黎盆地第三纪的瓣腮类进行了深入的研究。


拉马克

瑞典的贝采利乌斯于1814年提出按矿物的化学组成进行分类。


贝采利乌斯

1829年英国的尼科尔发明了偏光显微镜,为岩石学的研究展现了广阔的发展前景。


显微镜

赫顿于1787年、1788年先后发现岩层不整合现象,提出这是大陆变动的结果。


赫顿

德国的布赫提出“隆起火山口”学说来解释山脉成因。


布赫




灾变论和均变论 





居维叶是灾变论的主要代表。莱伊尔认为在地球的一切变革中,自然法则是始终一致的。同时,提出将今论古的现实主义方法。


莱伊尔、居维叶

总之到19世纪30年代末,地层学的原理和方法、矿物学的系统分类,以及地质年代和地层系统都已基本建立,特别是作为地质科学的基本思想和方******──均变论已经确立。





4
发展期(1840-1910年)








19世纪中叶以后,资本主义进入全盛时期。生产的发展和科学技术的进步,推动了地质学各分支学科的全面发展,新的研究领域不断出现。








地层学和古生物学 





19世纪40年代以来古生物地层研究成果大量涌现,法国的A.C.多比尼关于有孔虫、H.M.爱德华兹关于珊瑚、英国的T.戴维森关于腕足类、R.欧文关于爬行类、奥地利的E·休斯关于菊石、美国的C.D.沃尔科特关于三叶虫等研究为古生物学奠定了基础。





矿物学、岩石学和矿床学 





1848年,法国的A.布拉维提出空间点阵理论,成为晶体结构研究的基础。


布拉维

薄片的制作始于英国。1856年索比对薄片制作技术加以改进,使显微岩石学得到很大发展。


薄片

1818年,意大利的布赖斯勒克作了岩浆分异说的早期表述。1847年本生和1913年美国的提出气化热液矿床理论。埃孟斯于1886年提出接触变质矿床概念。




槽台学说和全球地质构造的理论综合 





博蒙于1852年发表的《论山系》中,阐述了横向压力的重要性,并将其作为地壳收缩的证据来解释山脉的形成。


博蒙

1990年奥格把全球划分为较为活动的地槽系和相对稳定的大陆区,认为全球除狭窄的地槽系外,都是大陆区。


槽台




中国近代地质学的发展 





19世纪后半叶至20世纪初,一些西方学者在中国进行了地质调查和探险,出版了关于中国地质的著作。美国庞佩利著有《中国、蒙古与日本之地质研究》;德国的李希霍芬著有《中国》;美国的威利斯著有《中国的研究》。




李希霍芬和他的《中国》

1910年以前,中国学者编写的地质文献有虞和钦的《中国地质之构造》(1903)、鲁迅的《中国地质略论》(1903)和顾琅的《中国矿产志》(1906)等。


鲁迅和他的《中国地质略论》





5
成熟期(1910—现今)








20世纪20年代到60年代,社会生产力和科学技术有了全面稳定的发展。地质学的基础学科,如地层学、古生物学、岩石学、矿物学和构造地质学都向纵深发展,并开拓许多新的研究领域。新技术的广泛采用以及数学、物理学、化学等基础自然科学与地质学的结合,促进了地质研究从定性到定量的过渡,并向微观和宏观两个方向纵深发展。








地层学方面





美国于1913年出版《地层学原理》中把气圈、水圈、生物圈、岩石圈等作为地球的整体,讨论各圈层之间的相互影响和关系;引入沉积旋回的概念,强调了岩相横变在地层对比中的重要性,使地层研究的理论和方法得到重要的发展。

《地层学原理》

1976年,赫德伯格的《国际地层指南》进一步提出多重地层划分的概念,得到普遍的支持。中国1961年公布的《地层规范草案》主张单一地层划分,1980年公布的《中国地层指南》接受了地层多重划分的概念。


《国际地层指南》

19世纪末放射性元素被发现之后,英国的卢瑟福、索迪确立了元素放射性蜕变原理。美国的博尔特伍德(1907)、英国的霍姆斯(1911)先后应用含铀矿物U/Pb比测量矿物的年龄。30-50年代逐步出现了同位素地质测年的钾-氩法、铷-锶法、碳-14法等。70年代,出现了钐-钕法


同位素测年法

中国近代地质工作是从1912年政府部门设立地质科开始的。20~50年代,孙云铸、许杰对早古生代地层及三叶虫、笔石等化石,李四光、赵亚曾、田奇、俞建章、黄汲清对晚古生代地层及腹足类、科、珊瑚等化石,尹赞勋、斯行健、潘钟祥等对中生代地层及软体类和植物化石,杨钟健、裴文中对新生代地层和脊椎动物及人类化石都做了大量的研究工作,取得了显著成就。


李四光、黄汲清




岩石学方面





关于岩浆岩的研究,美国的鲍温提出岩浆反应系列,得到广泛的引用。奥地利的研究岩浆岩岩体构造与显微镜下矿物排列方式的联系,于1930年发表了《岩组学》一书,标志着这一岩浆岩分支学科的形成。


《岩石学组》

在变质岩方面,由于罗森布施、瑞士的格鲁本曼和尼格里的工作,变质岩被划分为区域变质、接触变质、热变质、动力变质等类型。1920年,芬兰的埃斯克拉将矿物相概念引入到变质岩分类中,提出重要的变质相概念。 


变质作用

葛利普(1913)、(1938)对沉积岩提出了系统的特征和成因分类。





矿床学方面





矿床学的系统研究开始于20世纪,前苏联.毕利宾,50年代提出成矿区和成矿期的概念,还编制了全苏地槽期内生矿产演化图。


毕利宾的《砂矿地质学原理》

中国有关岩石矿物和矿床学的研究,早期有所著《石雅》(1921,1927)、所著《中国矿产志略》(1919)。其后有所著《中国的矿床时代与矿产区域》(1937)。


《中国矿产志略》




地质学的新阶段





50年代英国的P.M.S.布莱克特和S.K.朗科恩发现了古磁极随时代发生系统位移的现象,有力地支持了大陆漂移说。40年代贝尼奥夫研究了深源地震分布带,发现了自洋向陆约45°的贝尼奥夫带倾斜面。


贝尼奥夫带

1965年威尔逊提出的概念,并首次使用板块(plate)一词,再经摩根和勒皮雄的补充,形成了完整的板块构造学说。


威尔逊旋回

在中国70年代尹赞勋和李春昱介绍和引进了板块构造学说。1986年杨遵仪、程裕淇、王鸿祯合著《中国地质》,在系统论述地层和岩浆活动的基础上,以活动论板块观点和阶段论的观点解释了中国地质构造发展史。  

从70年代以来,中国地质学者积极参加了国际合作对比计划和岩石圈计划的学术活动,在青藏地质和前寒武纪地质的研究方面取得了重要成果,推动了中国地质科学与国际地质科学共同前进。





6
未来发展的新趋势

面临 21 世纪地球科学发展的新形势, 地质学将面临的两个挑战,,即社会需求的变化和地球系统科学的发展已越来越显著。与之相伴,地质学新的发展机遇已初现端倪。


地质新青年

对社会可持续的发展需求, 在全球环境变化、人类与自然协调发展等方面给地质学家们提出了许多前所未有的科学问题。而从整个地球科学领域来看, 国际学术界也正在经历着一场质的变化:原来分头描述地球上各种现象的学科,正在系统科学的高度相互结合,成为揭示机理、服务预测的地球系统科学。

薪火相传,年轮永驻

地球作为一个整体, 牵一发足以动全身。地球科学一场新的革命性突破正在来临。如同在板块理论的建立过程中一样,地质学必将在这场地球科学的革命中扮演重要角色。地质学自身的发展,也将进入一个新时期