地質(zhì)學(xué)作為一門研究地球的科學(xué)領(lǐng)域，涵蓋了地球的起源、構(gòu)造、演化、地質(zhì)過程和地球表面特征的廣泛研究。它探討了地球內(nèi)部的結(jié)構(gòu)、地殼的形成和變化、地質(zhì)事件的發(fā)生機(jī)制，以及地球上巖石、礦物和化石的分布和特性。地質(zhì)學(xué)家通過野外調(diào)查、實(shí)驗(yàn)室分析和數(shù)學(xué)建模等方法來研究地球。地質(zhì)學(xué)不僅為人類提供了關(guān)于地球歷史的知識，還在資源勘探、環(huán)境保護(hù)和災(zāi)害預(yù)測等方面發(fā)揮了重要作用。
人類對地質(zhì)現(xiàn)象的觀察和描述有著悠久的歷史，但作為一門學(xué)科，地質(zhì)學(xué)成熟的較晚。地質(zhì)學(xué)的研究對象是龐大的地球及其悠遠(yuǎn)的歷史，這決定了這門學(xué)科具有特殊的復(fù)雜性。它是在不同學(xué)派、不同觀點(diǎn)的爭論中形成和發(fā)展起來的。
1.1 地質(zhì)學(xué)的萌芽時(shí)期（遠(yuǎn)古～公元1450年）
地質(zhì)學(xué)的起源可以追溯到古代文明時(shí)期。早在公元前540年，色諾芬尼（Xenophanes）描述了在山區(qū)沉積物中發(fā)現(xiàn)的化石魚和貝殼，而希羅多德（Herodotus）也注意到類似的化石。古希臘哲學(xué)家亞里士多德（Aristotle）提出了地殼變化緩慢的理論，并發(fā)展了第一個(gè)基于證據(jù)的概念，與地球物理變化的速率有關(guān)。塞奧弗拉斯圖斯（Theophrastus）在其著作《論石頭》中描述了多種礦物和礦石，奠定了礦物學(xué)的基礎(chǔ)。羅馬時(shí)期的普林尼（Pliny the Elder）則對許多礦物和金屬進(jìn)行了廣泛的討論，并通過觀察琥珀中的昆蟲首次正確識別了琥珀的起源。
古希臘哲學(xué)家色諾芬尼色諾芬尼（Xenophanes，約公元前570年—前475年）是古希臘哲學(xué)家和詩人，出生于愛奧尼亞的科洛封。在地質(zhì)學(xué)領(lǐng)域，他以對化石的早期描述而聞名。色諾芬尼觀察到在巖石中發(fā)現(xiàn)了看起來像是魚和貝殼的物體，這表明他曾對地質(zhì)現(xiàn)象有所思考。他的觀察為后來的地質(zhì)學(xué)家提供了靈感，盡管當(dāng)時(shí)的理解尚處于初級階段，但他對自然界的好奇心和記錄為后世科學(xué)研究奠定了基礎(chǔ)。
在中國，銅礦的開采在兩千多年前已達(dá)到可觀的規(guī)模；春秋戰(zhàn)國時(shí)期成書的《山海經(jīng)》《禹貢》《管子》中的某些篇章都是人類對巖礦知識的最早總結(jié)。在開礦及與地震、火山、洪水等自然災(zāi)害的斗爭中，人們逐漸認(rèn)識到地質(zhì)作用，并進(jìn)行思辨、猜測性的解釋。我國古代的《詩經(jīng)》中就記載了“高岸為谷、深谷為陵”的關(guān)于地殼變動的認(rèn)識；古希臘的亞里士多德提出，海陸變遷是按一定的規(guī)律在一定的時(shí)期發(fā)生的；在中世紀(jì)時(shí)期，沈括對海陸變遷、古氣候變化、化石的性質(zhì)等都做出了較為正確的解釋，朱熹也比較科學(xué)的揭示了化石的成因。
1.2 地質(zhì)學(xué)奠基時(shí)期（公元1450～公元1750年）
以文藝復(fù)興為轉(zhuǎn)機(jī)，人們對地球歷史開始有了科學(xué)的解釋。意大利的達(dá)·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；在巖石學(xué)、礦物學(xué)方面，李時(shí)珍在《本草綱目》中記載了200多種礦物、巖石和化石；德國的阿格里科拉對礦物、礦脈生成過程和水在成礦過程中的作用的研究，開創(chuàng)了礦物學(xué)、礦床學(xué)的先河等等。
1.3 地質(zhì)學(xué)形成時(shí)期（公元1750～公元1840年）
直至17世紀(jì)，地質(zhì)學(xué)研究才有了長足發(fā)展。當(dāng)時(shí)的基督教會為了證實(shí)圣經(jīng)中記載的大洪水的真實(shí)性，在很多地方展開了一系列科學(xué)研究，頗具諷刺意味的是，隨著對地質(zhì)現(xiàn)象的進(jìn)一步觀察，數(shù)據(jù)的大量積累，以及化石的大規(guī)模發(fā)現(xiàn)，反過來導(dǎo)致了宗教與科學(xué)對地球起源的進(jìn)一步爭論，從而推動了地質(zhì)學(xué)研究的發(fā)展。17世紀(jì)也被認(rèn)為是地質(zhì)學(xué)作為一門獨(dú)立學(xué)科的開端。尼古拉斯·斯丹諾（Nicolaus Steno）提出了地質(zhì)層序律的原則，即較老的地層位于較新的地層之下，這一原則至今仍被廣泛使用。
尼古拉斯·斯丹諾（Nicolaus Steno，1638-1686）提出了地質(zhì)層序律的原則，這一原則指出，在未受干擾的情況下，較老的地層位于較新的地層之下，地層中的化石代表了過去生物的存在。這一發(fā)現(xiàn)對于理解地球歷史和地層的形成具有重要意義，為后來的地層學(xué)和地質(zhì)年代學(xué)奠定了基礎(chǔ)。斯滕森的工作被視為現(xiàn)代地質(zhì)學(xué)的起點(diǎn)之一。
在英國工業(yè)革命、法國大革命和啟蒙思想的推動和影響下，科學(xué)考察和探險(xiǎn)旅行在歐洲興起。旅行和探險(xiǎn)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(zhuǎn)變?yōu)橐砸巴庥^察為主。同時(shí)，不同觀點(diǎn)、不同學(xué)派的爭論十分活躍，關(guān)于地層以及巖石成因的水成論和火成論的爭論在18世紀(jì)末變得尖銳起來。
火成論與水成論之爭：
到了17世紀(jì)70年代，化學(xué)在地質(zhì)學(xué)的理論基礎(chǔ)上開始發(fā)揮關(guān)鍵作用，出現(xiàn)了兩個(gè)相反的理論—水成論與火成論。這兩種截然相反的學(xué)術(shù)之爭為解釋地球表面巖層如何形成提供了不同角度的解釋。有部分學(xué)者認(rèn)為，地球上的所有地層，都是在水下沉積而成，這其中，德國學(xué)者亞伯拉罕·維爾納（Abraham Werner）的觀點(diǎn)在1800年左右在國際上最具影響力。與之相對的是由蘇格蘭地質(zhì)學(xué)家詹姆斯·赫頓提出來的火成論?；鸪烧摬环裾J(rèn)水的沉積成巖作用，但強(qiáng)調(diào)火山噴發(fā)和巖漿侵入等作用形成火成巖的重要性。這兩種理論引發(fā)的“水火之爭”是地質(zhì)學(xué)史上的首次學(xué)術(shù)爭論，最終以火成論勝利而告終。這次爭論大大推動了地質(zhì)學(xué)的發(fā)展。詹姆斯·赫頓被認(rèn)為是現(xiàn)代地質(zhì)學(xué)之父。
水成論與火成論之爭的代表人物
（亞伯拉罕·維爾納與詹姆斯·赫頓）
19世紀(jì)初期，英國地質(zhì)學(xué)家威廉·史密斯首次提出不同地區(qū)、不同地層的劃分對比方法，為建立地質(zhì)年代表奠定了基礎(chǔ)。史密斯還于1815年編繪了最早的英格蘭和威爾士地質(zhì)圖。至今仍有很多由他命名的地層名稱。
威廉·史密斯肖像
威廉·史密斯論文中所列舉的化石
具有劃時(shí)代意義的現(xiàn)代地質(zhì)圖
—威廉·史密斯（William Smith）制作的英國第一張地質(zhì)圖
而此時(shí)的礦物學(xué)沿著形態(tài)礦物學(xué)和礦物化學(xué)方向發(fā)展 ，美國丹納的《礦物學(xué)系統(tǒng)》標(biāo)志著經(jīng)典礦物學(xué)的成熟；1829年，英國的尼科爾發(fā)明了偏光顯微鏡，使得顯微巖石學(xué)的迅速發(fā)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(gòu)造理論產(chǎn)生重大影響。在中國，出現(xiàn)在17世紀(jì)的《徐霞客游記》也是對自然考察所獲得的超越時(shí)代的成果。至1840年，底層劃分的原則和方法已經(jīng)確立，地質(zhì)時(shí)代和地層系統(tǒng)基本建立起來。
這樣，有關(guān)地球歷史的古生物學(xué)、地層學(xué)，有關(guān)地殼物質(zhì)組成的巖石學(xué)、礦物學(xué) ，和有關(guān)地殼運(yùn)動的構(gòu)造地質(zhì)理論所組成的地質(zhì)學(xué)體系逐漸形成了。19世紀(jì)上半葉，有關(guān)災(zāi)變論和均變論的爭論，對地質(zhì)學(xué)思想方法產(chǎn)生了歷史性的影響。居維葉是災(zāi)變論的主要代表，他提出地球歷史上發(fā)生過多次災(zāi)變造成生物滅絕的觀點(diǎn)。英國的查爾斯·萊伊爾（Charles Lyell）是均變論的主要代表，他堅(jiān)持“自然法則是始終一致”的觀點(diǎn)，并提出以今論古的現(xiàn)實(shí)主義方法。在爭論中，地質(zhì)均變論逐漸成為百余年來地質(zhì)學(xué)及其研究方法的正統(tǒng)觀點(diǎn)。
1840年參加British Association會議的 查爾斯·萊伊爾
1.4 地質(zhì)學(xué)的發(fā)展時(shí)期（公元1840～公元1910年）
19世紀(jì)中期至20世紀(jì)上半葉，地質(zhì)學(xué)在很多方面都取得了重大的進(jìn)步。隨著工業(yè)化的發(fā)展，各工業(yè)國家都開展了區(qū)域地質(zhì)調(diào)查工作，是地質(zhì)學(xué)從區(qū)域地質(zhì)向全球構(gòu)造發(fā)展，并推動了地質(zhì)學(xué)各分支學(xué)科的迅速建立和發(fā)展。其中重要的有瑞士阿加西等人對冰川學(xué)的研究，以及英國艾里、普拉特提出的地殼均衡理論；詹姆斯·德懷特·丹納提出了地槽的概念，奧地利地質(zhì)學(xué)家徐士提出了地臺的概念，成為當(dāng)時(shí)被廣泛接受的范式；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臺作了系統(tǒng)的研究；19世紀(jì)末期，放射性同位素的發(fā)現(xiàn)為地質(zhì)年代測定提供了新方法。阿瑟·霍爾姆斯（Arthur Holmes）利用放射性衰變作為測量地質(zhì)時(shí)間的工具，并在1927年出版的《地球的年齡》一書中提出了地球年齡為45億年的估計(jì)。休斯的《地球的面貌》是19世紀(jì)地質(zhì)學(xué)研究的總結(jié)，同時(shí)休斯用綜合分析的方法，從全球的角度研究地殼運(yùn)動在時(shí)間和空間上的關(guān)系，預(yù)示了20世紀(jì)地質(zhì)學(xué)研究新時(shí)期的到來。
阿瑟·霍爾姆斯（Arthur Holmes）現(xiàn)代同位素地質(zhì)年代學(xué)奠基人
1.5 現(xiàn)代地質(zhì)學(xué)的發(fā)展（公元1910～ ）
1912年-1915年間德國學(xué)者阿爾弗雷德·魏格納（Alfred Wegener）第一次系統(tǒng)闡述了轟動地質(zhì)學(xué)界的大陸漂移學(xué)說，但是在當(dāng)時(shí)的學(xué)術(shù)界淪為笑柄，絕大部分學(xué)者無法接受這個(gè)荒謬的理論，僅僅有極少數(shù)的學(xué)者支持大陸漂移學(xué)說。為了繼續(xù)推進(jìn)研究，1930年，魏格納第4次到格陵蘭探險(xiǎn)，不幸遇難。
1912年至1913年間的阿爾弗雷德·魏格納
進(jìn)入20世紀(jì)以來，社會和工業(yè)的發(fā)展，使得石油地質(zhì)學(xué)、水文地質(zhì)學(xué)和工程地質(zhì)學(xué)陸續(xù)形成獨(dú)立的分支學(xué)科。在地質(zhì)學(xué)各基礎(chǔ)學(xué)科穩(wěn)步發(fā)展的同時(shí)，由于各分支學(xué)科的相互滲透，數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)等基礎(chǔ)科學(xué)與地質(zhì)學(xué)的結(jié)合，新技術(shù)方法的采用，導(dǎo)致了一系列邊緣學(xué)科的出現(xiàn)。地震波的研究揭示了固體地球的圈層構(gòu)造以及洋殼與路殼結(jié)構(gòu)的區(qū)別；高溫高壓巖石實(shí)驗(yàn)研究，為人們認(rèn)識地殼深處地質(zhì)過程提供了較為可靠的依據(jù)。所有這些都促進(jìn)了地質(zhì)學(xué)研究從定性到定量的過渡，并向微觀和宏觀兩個(gè)方向發(fā)展。20世紀(jì)50～60年代，全球范圍大規(guī)模的考察和探測，使地質(zhì)學(xué)研究從淺部轉(zhuǎn)向深部，從大陸轉(zhuǎn)向海洋，海洋地質(zhì)學(xué)有了迅速發(fā)展。同時(shí)古地磁學(xué)、地?zé)釋W(xué)、重力測量都有重大進(jìn)展，為新的全球構(gòu)造理論的產(chǎn)生提供了科學(xué)依據(jù)。在這個(gè)基礎(chǔ)上，德國的魏格納于1915年提出的與傳統(tǒng)海陸固定論相悖離的大陸漂移說得以復(fù)活。20世紀(jì)60年代初，美國的赫斯、迪茨提出的海底擴(kuò)展理論較好地說明了漂移的機(jī)制。加拿大的威爾遜提出轉(zhuǎn)換斷層，并創(chuàng)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(gòu)造說，用以說明全球構(gòu)造運(yùn)動的基本理論，它標(biāo)志著新地球觀的形成，使現(xiàn)代地質(zhì)學(xué)研究進(jìn)入一個(gè)新階段。
1968年，法國學(xué)者勒皮雄提出了板塊構(gòu)造論的綜合模型，在地學(xué)界引起了轟動。
2．地質(zhì)學(xué)的研究對象
地球的平均半徑為6371公里 。其核心可能是以鐵、鎳為主的金屬，稱為地核,半徑約3400公里。在地核之外，是厚度近2900公里的地幔。地幔之外是薄厚不一的地殼，已知最厚處為75公里，最薄處僅5公里左右，平均厚度約35公里。
地核的內(nèi)層是固體，也有科學(xué)家認(rèn)為是在強(qiáng)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(zhì)的物質(zhì)，還推測有電流在其中運(yùn)動，被認(rèn)為是地球磁場的本原。外層的厚度約為2220公里。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(zhì)；地幔上部成份與橄欖巖大致相當(dāng)；與地殼相接部分和地殼均具有剛硬的性質(zhì)，合稱為巖石圈，厚度約為60～120公里；在巖石圈之下為一層具有可塑性、可以緩慢流動、厚度約為100公里的軟流圈。地殼表面的海洋、湖泊、河流等水體約占地表總面積的74%。成液態(tài)的地表水與凍結(jié)在兩極地區(qū)和高山上的冰川，以及土壤、巖石中的地下水，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公里的近地面中，成份以氮和氧為主。離地越遠(yuǎn)，大氣越稀薄，而且成份也有變化。在100公里外，大氣逐漸不能保持分子狀態(tài)，而以帶電粒子的形態(tài)出現(xiàn)，其稀薄程度超過人造的真空。帶電粒子受到地球磁場的控制，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(fā)、凝結(jié)、降水和氣體的溶解、揮發(fā)等方式互相滲透和影響。固體的地球界面上下，是大氣和水活動的場所。巖石圈的物質(zhì)也不斷運(yùn)動，并通過火山噴發(fā)的形式進(jìn)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(zhì)的重力差異作用而逐漸形成的。地球上的任何質(zhì)點(diǎn)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，并對他們的運(yùn)動產(chǎn)生了影響。
2.1 礦物和巖石
在地球的化學(xué)成分中，鐵的含量最高(35%)，其他元素依次為氧(30%)、硅(15%)、鎂(13%)等。如果按地殼中所含元素計(jì)算，氧最多(46%)，其他依次為硅(28%)、鋁(8%)、鐵(6%)、鎂(4%)等。這些元素多形成化合物，少量為單質(zhì)，它們的天然存在形式即為礦物。礦物具有確定的或在一定范圍內(nèi)變化的化學(xué)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(nèi)周期性重復(fù)排列，并具有自己的結(jié)構(gòu)，那么就是晶體。晶體在外界條件適合的時(shí)候，其形態(tài)多表現(xiàn)為規(guī)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(tài)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(zhì)學(xué)中被稱為巖石。地球中的礦物已知的有3300多種，常見的只有20多種，其中又以長石、石英、輝石、閃石、云母、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(xué)成分都以二氧化硅為主，石英全為二氧化硅組成，其余則均為硅酸鹽礦物。由硅酸鹽溶漿凝結(jié)而成的火成巖構(gòu)成了地殼的主體，按體積和重量計(jì)都最多。但地面最常見到的則是沉積巖，它是早先形成的巖石破壞后，又經(jīng)過物理或化學(xué)作用在地球表面的低凹部位沉積，經(jīng)過壓實(shí)、膠結(jié)再次硬化，形成具有層狀結(jié)構(gòu)特征的巖石。在地殼中，在大大高于地表的溫度和壓力作用下，巖石的結(jié)構(gòu)、構(gòu)造或化學(xué)成分發(fā)生變化，形成不同于火成巖和沉積巖的變質(zhì)巖。火成巖、沉積巖、變質(zhì)巖是地球上巖石的三大類別。火成巖中的玄武巖、花崗巖是地球中最具代表性的巖石，是構(gòu)成大陸的主要巖石。形成時(shí)代最早的花崗巖，年齡達(dá)39億年，而玄武巖是構(gòu)成海洋所覆蓋的地殼的主要物質(zhì)，均比較“年輕”，一般不超過2億年。
2.2地層和古生物
地層是以成層的巖石為主體，隨時(shí)間推移而在地表低凹處形成的構(gòu)造，是地質(zhì)歷史的重要紀(jì)錄。狹義的地層專指已固結(jié)的成層的巖石，有時(shí)也包括尚未固結(jié)成巖的松散沉積物。依照沉積的先后，早形成的地層居下，晚形成的地層在上，這是地層層序關(guān)系的基本原理，稱為地層層序律。地層在形成以后，由于受到地殼劇烈運(yùn)動的影響，改變原來的位置，會產(chǎn)生傾斜甚至倒轉(zhuǎn)，但只要能查明其形成和變形的時(shí)間，仍可以恢復(fù)其原始的層序。在同一時(shí)間，地球上各處環(huán)境不同，在不同環(huán)境中形成的地層各有特點(diǎn)。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(jīng)形成的地層消失。因此，地層學(xué)是研究各地區(qū)地層的劃分，確定地層的順序和相鄰地區(qū)地層在時(shí)間上的對比關(guān)系的專門學(xué)科。它是地質(zhì)學(xué)的基礎(chǔ)，也是地質(zhì)學(xué)中最早形成的學(xué)科。古生物是指在地質(zhì)歷史時(shí)期，在地球上生存過的各類生物，一般已經(jīng)絕滅，它們的少量遺體和遺跡形成化石保存在地層中。通過研究這些化石，可以了解地質(zhì)歷史上生物的形態(tài)、構(gòu)造和活動情況。對各種古生物進(jìn)行分類，可以認(rèn)識生物的演化關(guān)系；依據(jù)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(jù)；古生物的分布和生活習(xí)性，還反映出當(dāng)時(shí)地理環(huán)境的特點(diǎn)。古生物的研究是地質(zhì)學(xué)也是生物學(xué)的重要組成部分。
2.3 地質(zhì)構(gòu)造和地質(zhì)作用
地球表層的巖層和巖體，在形成過程及形成以后，都會受到各種地質(zhì)作用力的影響，有的大體上保持了形成時(shí)的原始狀態(tài)，有的則產(chǎn)生了形變。它們具有復(fù)雜的空間組合形態(tài)，即各種地質(zhì)構(gòu)造。斷裂和褶皺是地質(zhì)構(gòu)造的兩種最基本形式。地球的巖石圈，已經(jīng)并還在發(fā)生著全球規(guī)模的板塊運(yùn)動。板塊構(gòu)造學(xué)是 二十世紀(jì)地質(zhì)學(xué)對地質(zhì)構(gòu)造及地質(zhì)作用的新認(rèn)識。其基本內(nèi)容是，巖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。巖石圈中存在著許多很深很大的斷裂，這些斷裂把巖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(rèn)為，主要是地球內(nèi)部熱的不均勻分布引起了物質(zhì)對流運(yùn)動，使巖石圈破裂成為板塊。板塊形成后繼續(xù)運(yùn)動，發(fā)生分離、碰撞等事件。地幔中的熔融物質(zhì)沿板塊間的拉張斷裂帶擠入，并不斷向斷裂兩側(cè)擴(kuò)展，形成新的洋殼，而部分板塊則隨著載荷它的軟流圈物質(zhì)向下移動而消失于地幔之中。板塊運(yùn)動被認(rèn)為是使地殼表層發(fā)生位置移動，出現(xiàn)斷裂、褶皺以及引起地震、巖漿活動和巖石變質(zhì)等地質(zhì)作用的總原因，這些地質(zhì)作用總稱為內(nèi)力地質(zhì)作用。內(nèi)力地質(zhì)作用改變著地殼的構(gòu)造，同時(shí)為地貌的形成打下基礎(chǔ)。地質(zhì)作用強(qiáng)烈地影響著氣候以及水資源與土壤的分布，創(chuàng)造出了適于人類生存的環(huán)境。這種良好環(huán)境的出現(xiàn)，是地球大氣圈、水圈和巖石圈演化到一定階段的產(chǎn)物。地球形成的初期，大氣圈和水圈的成分、質(zhì)量都和現(xiàn)代大不相同。例如，大氣曾經(jīng)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(xiàn)在地球形成約10億年以后等等。地質(zhì)作用也會給人帶來危害，如地震、火山爆發(fā)、洪水泛濫等。人類無力改變地質(zhì)作用的規(guī)律，但可以認(rèn)識和運(yùn)用這些規(guī)律，使之向有利于人的方向發(fā)展，防患于未然。如預(yù)報(bào)、預(yù)防地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)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堿等經(jīng)驗(yàn)，是利用河流的地質(zhì)作用取得成功的例子。
3. 地質(zhì)學(xué)的研究特點(diǎn)
地殼是一個(gè)極其復(fù)雜的研究對象，不但具有復(fù)雜的物質(zhì)成分，不同的化學(xué)性質(zhì)、物理性質(zhì)和各式各樣的結(jié)構(gòu)方式，而且在漫長的時(shí)間和廣大的空間內(nèi)，又都受到了一系列物理作用、化學(xué)作用甚至生物作用等綜合的地質(zhì)作用影響，不斷地發(fā)生著錯(cuò)綜復(fù)雜的物理和化學(xué)變化。這些作用以及它們所呈現(xiàn)的各種地質(zhì)現(xiàn)象之間，存在著互相制約、互相聯(lián)系、互相轉(zhuǎn)化的關(guān)系。它們的發(fā)生、發(fā)展和演化的規(guī)律，除具有普遍的特點(diǎn)之外，還常有一定的時(shí)間變異性和區(qū)域特殊性，因而不同地區(qū)具有不同的地質(zhì)特征，蘊(yùn)藏著不同種類、成分和規(guī)模的礦產(chǎn)。地質(zhì)學(xué)的另一特點(diǎn)是把空間與時(shí)間統(tǒng)一起來研究。現(xiàn)在能觀察到的地球歷史發(fā)展記錄，主要保存在表層巖石內(nèi)，按時(shí)間順序?qū)訉佣逊e的地層中。由不同時(shí)代巖漿凝結(jié)而成的火成巖體，以及由早先形成的巖層巖體演變而成的變質(zhì)建造，不同時(shí)期留下的構(gòu)造變形遺跡等，是了解地球歷史的基本材料。由于經(jīng)過長期復(fù)雜的變動，這些史料已變得凌亂和有缺失，這是地質(zhì)學(xué)研究的難點(diǎn)。地殼中除了保存著各種地質(zhì)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(xué)方面的珍貴史料，它是地球的一系列復(fù)雜運(yùn)動的結(jié)果，而這種運(yùn)動現(xiàn)在還在進(jìn)行著。對于地表以下較大深度的地質(zhì)現(xiàn)象和地質(zhì)作用，目前還只能通過地球物理等探測技術(shù)，來進(jìn)行間接的推測和研究。同物理、化學(xué)等基礎(chǔ)科學(xué)比較，地質(zhì)學(xué)研究具有較強(qiáng)的地域性、歷史性和綜合性。只有根據(jù)足夠的實(shí)際資料，特別是根據(jù)足以充分說明空間和時(shí)間變化因素的豐富資料總結(jié)出來的地質(zhì)學(xué)理論，才能有較廣泛的適用性。地質(zhì)學(xué)的這些特點(diǎn)，決定了一般的地質(zhì)研究必須通過一定比重的野外實(shí)際調(diào)查，配合相應(yīng)的室內(nèi)研究。野外調(diào)查和室內(nèi)研究，構(gòu)成一次觀察、記錄(包括制圖)采樣、初步綜合、試驗(yàn)分析、總結(jié)提高以至復(fù)查驗(yàn)證的完整的地質(zhì)研究過程。地質(zhì)學(xué)研究在實(shí)質(zhì)上都是對其研究對象的一次綜合性調(diào)查研究過程。隨著生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，20世紀(jì)中葉以來地質(zhì)學(xué)的研究中引入了大量的新技術(shù)、新方法，如不同的地球物理勘探方法、地球化學(xué)勘察方法、科學(xué)深鉆技術(shù)、同位素地質(zhì)方法、航空以及遙感地質(zhì)方法、現(xiàn)代電子計(jì)算機(jī)技術(shù)、高溫高壓模擬試驗(yàn)等的采用。物理、化學(xué)等基礎(chǔ)科學(xué)新的成就的引用，地球物理、地球化學(xué)、數(shù)學(xué)地質(zhì)、宇宙地質(zhì)學(xué)等地質(zhì)科學(xué)中邊緣學(xué)科的進(jìn)一步發(fā)展，推動了地質(zhì)學(xué)的發(fā)展，同時(shí)使地質(zhì)學(xué)的方法不斷地革新。
4.地質(zhì)學(xué)的分支分科
人類對地質(zhì)的認(rèn)識，首先是從被視為靜止物體的礦物和巖石的研究開始的。通過保存在地層中的古生物化石的研究，提出了古生物學(xué)的理論與方法，并運(yùn)用于劃分地層，把歷史的觀念引入了地質(zhì)學(xué)。天文學(xué)的成果，特別是科學(xué)的天體演化假說的提出，使人類對地球的現(xiàn)狀和歷史演變的認(rèn)識，提高到能夠建立一個(gè)比較合乎邏輯的完整體系的程度。繼天文學(xué)、生物學(xué)之后，物理學(xué)和化學(xué)的成果也為地質(zhì)學(xué)的創(chuàng)立和發(fā)展提供了條件，使地質(zhì)學(xué)發(fā)展成為自然科學(xué)的一大支柱。早期的地質(zhì)學(xué)以研究地殼表層某個(gè)地區(qū)的巖石為基礎(chǔ)，礦物學(xué)、巖石學(xué)、地層學(xué)及古生物學(xué)、構(gòu)造地質(zhì)學(xué)、區(qū)域地質(zhì)學(xué)都是在此基礎(chǔ)上建立起來的。歷史地質(zhì)學(xué)則是概括這些地質(zhì)實(shí)體的發(fā)展歷史的綜合性學(xué)科。地質(zhì)學(xué)與物理學(xué)、化學(xué)結(jié)合而產(chǎn)生的地球物理學(xué)、地球化學(xué)，是地球科學(xué)的重要支柱，也是推動地質(zhì)學(xué)向現(xiàn)代科學(xué)水平發(fā)展的重要方面。現(xiàn)代地質(zhì)學(xué)把地球作為一次整體來研究，20世紀(jì)60年代出現(xiàn)的板塊構(gòu)造說，就是吸收了地震研究、海洋地質(zhì)調(diào)查和古地碰研究等方面的最新科學(xué)成果，較好地解釋了全球構(gòu)造問題。至20世紀(jì)80年代，地質(zhì)學(xué)已發(fā)展成為包含有下列分支學(xué)科的理論體系。這些分支學(xué)科大體可分為兩類：一類是探討基本事實(shí)和原理的基礎(chǔ)學(xué)科；一類是這些基礎(chǔ)學(xué)科與生產(chǎn)或其他學(xué)科結(jié)合而形成的學(xué)科。礦物學(xué)是研究礦物的化學(xué)成分、內(nèi)部結(jié)構(gòu)、形態(tài)、性質(zhì)、成因、產(chǎn)狀，共生組合、變化條件、用途以及它們之間的相互關(guān)系的學(xué)科。巖石學(xué)是研究巖石的物質(zhì)成分、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造、形成條件、分布規(guī)律、成因、成礦關(guān)系以及巖石的演變歷史和演變規(guī)律的學(xué)科。礦床地質(zhì)學(xué)是研究礦床的特征、成固、分布及其工業(yè)意義的學(xué)科。地球化學(xué)是研究地球各圈層和各種地質(zhì)體的化學(xué)組成、化學(xué)作用和化學(xué)演化，探討化學(xué)元素及其同位素的分布、存在形式、共生組合、集中分散及遷移循環(huán)的規(guī)律的學(xué)科。以地質(zhì)作用及其留下的形跡為主要研究對象的學(xué)科包括下列各分支。動力地質(zhì)學(xué)是研究各種地質(zhì)作用，包括引起這些作用的動力在地球各圈層活動的規(guī)律的學(xué)科?；鹕降刭|(zhì)學(xué)、地震地質(zhì)學(xué)、冰川地質(zhì)學(xué)等均屬這個(gè)學(xué)科中有特殊內(nèi)容的分支。構(gòu)造地質(zhì)學(xué)是研究地球巖石圈的構(gòu)造變形，包括斷裂、褶皺等各種構(gòu)造形跡及不同類型構(gòu)造單元的分布、形成、演化和發(fā)展，是從總體上研究地質(zhì)體的構(gòu)造在時(shí)間上及空間上的發(fā)展規(guī)律及成固和動力來源的學(xué)科。大地構(gòu)造學(xué)也屬于構(gòu)造地質(zhì)學(xué)范疇。地貌學(xué)是研究地表形態(tài)特征及其發(fā)生、發(fā)展和分布的規(guī)律的學(xué)科。又稱地形學(xué)，是地質(zhì)學(xué)與自然地理學(xué)之間的邊緣學(xué)科。地球物理學(xué)是研究各種地球物理場和地球的物理性質(zhì)、結(jié)構(gòu)、形態(tài)及其中發(fā)生的各種物理過程的學(xué)科，是地質(zhì)學(xué)與物理學(xué)之間的邊緣科學(xué)。地球物理學(xué)在狹義上只研究地球的固體部分，又稱固體地球物理學(xué)；廣義的地球物理學(xué)還包括對水圈、大氣圈的研究。地質(zhì)力學(xué)是運(yùn)用力學(xué)原理研究地殼構(gòu)造和地殼運(yùn)動規(guī)律及其起因的學(xué)科。以地質(zhì)歷史為主要研究對象的學(xué)科，包括下列分支：古生物學(xué)是研究地球歷史上的生物界及其進(jìn)化過程的學(xué)科。主要是對保存在地層中的化石的研究。地層學(xué)是研究成層巖石的時(shí)空分布規(guī)律，包括地層的層序和時(shí)代及其地理分布、地層的分類、對比以及它們之間的關(guān)系的學(xué)科。歷史地質(zhì)學(xué)是研究地球的發(fā)展歷史和規(guī)律，包括地球上生物的進(jìn)化歷史，古沉積相的分析和古地理面貌的復(fù)原，以及地殼地質(zhì)構(gòu)造和有關(guān)地質(zhì)作用的演變等方面的研究，是一門綜合性的學(xué)科。古地理學(xué)是研究地球歷史上的海陸分布及其他自然地理特征與發(fā)展過程的學(xué)科。地質(zhì)年代學(xué)是研究地質(zhì)歷史時(shí)期的順序及其延續(xù)的年代數(shù)據(jù)，地質(zhì)年代表是其研究的最終成果。綜合一個(gè)地區(qū)的地質(zhì)調(diào)查成果，研究闡明該地區(qū)地質(zhì)的總體特征，探討各種地質(zhì)作用的相互關(guān)系的學(xué)科稱為區(qū)域地質(zhì)學(xué)。此外，將地球及其他星球作為一個(gè)天體來研究，形成了行星地質(zhì)學(xué)、天文地質(zhì)學(xué)。對地球深部的研究，是剛剛開拓的新領(lǐng)域。地質(zhì)學(xué)為了開發(fā)利用地下資源及改善和利用地球環(huán)境，解決人類社會發(fā)展中的實(shí)際問題，形成了既有理論意義又有生產(chǎn)應(yīng)用價(jià)值的下列各分支學(xué)科。水文地質(zhì)學(xué)是研究地下水的形成、分布和運(yùn)動的規(guī)律，以合理開發(fā)地下水、防治地下水的危害，以及利用地下水的化學(xué)、物理特征找礦、預(yù)報(bào)地震和防治地方病、保護(hù)環(huán)境。工程地質(zhì)學(xué)是以調(diào)查研究和解決各類工程建設(shè)中的地質(zhì)問題為任務(wù)，包括評價(jià)地基的地質(zhì)條件，預(yù)測工程建設(shè)對地質(zhì)環(huán)境的影響，選擇最佳場所、路線，為工程設(shè)計(jì)提供可靠的地質(zhì)依據(jù)。環(huán)境地質(zhì)學(xué)是研究地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量和人類活動與地質(zhì)環(huán)境的相互關(guān)系的學(xué)科。 災(zāi)害地質(zhì)學(xué)是研究地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生、分布規(guī)律、形成機(jī)制和對人類的影響及其預(yù)測預(yù)防的學(xué)科。金屬礦產(chǎn)地質(zhì)學(xué)、非金屬地質(zhì)礦產(chǎn)學(xué)、石油地質(zhì)學(xué)、煤地質(zhì)學(xué)是把地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)理論用于研究這些礦產(chǎn)資源的成因、分布規(guī)律等的學(xué)科。這些學(xué)科具有很強(qiáng)的實(shí)用性，同時(shí)又有基礎(chǔ)研究性質(zhì)。找礦勘探地質(zhì)學(xué)是綜合運(yùn)用地質(zhì)學(xué)理論和現(xiàn)有的找礦方法、手段尋找礦藏的學(xué)科。礦山地質(zhì)學(xué)是以解決礦山開發(fā)過程中遇到的地質(zhì)問題為任務(wù)的學(xué)科。還有些自成體系、自有理論、與地質(zhì)學(xué)相輔相成，對地質(zhì)學(xué)的發(fā)展有重要作用的技術(shù)學(xué)科，屬于廣義的地質(zhì)學(xué)或地質(zhì)科技的范疇。它們包括：運(yùn)用物理的、化學(xué)的方法去取得野外地質(zhì)資料的地球物理勘探和地球化學(xué)勘查；運(yùn)用鉆探或坑探的手段直接向地下取得地質(zhì)樣品的探礦工程；對各種地質(zhì)樣品進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測試的實(shí)驗(yàn)室技術(shù)；為地質(zhì)調(diào)查提供地形底圖并繪制地質(zhì)圖件的測繪學(xué)；能在遠(yuǎn)距離處取得地質(zhì)資料的航空測量技術(shù)和遙感技術(shù)以及用于處理地質(zhì)資料的數(shù)學(xué)方法和計(jì)算機(jī)技術(shù)等。隨著研究深度的增加，新的分支學(xué)科還在不斷產(chǎn)生各個(gè)學(xué)科的聯(lián)系愈來愈緊密，建立一個(gè)更加充實(shí)、完整的有關(guān)地球的知識體系，是發(fā)展的必然趨勢。
5. 地質(zhì)學(xué)與人類
人類是在地球的發(fā)展過程中，生物進(jìn)化達(dá)到高等階段的產(chǎn)物。人的出現(xiàn)有賴于適宜的自然環(huán)境，包括地質(zhì)水文、氣候、生物等方面因素。它們互相依賴和制約，經(jīng)過長期發(fā)展，達(dá)到了適于人類生存的相對穩(wěn)定的生態(tài)平衡，如果其中任何一種因素發(fā)生重大變化，都將破壞這個(gè)平衡，而且有可能使環(huán)境不再有利于人類。當(dāng)人類的活動符合自然界的客觀規(guī)律時(shí)，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(dǎo)致土壤鹽堿化。另一方面，自然界的突發(fā)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(zāi)害。地質(zhì)學(xué)正在積極研究人類活動引起的地質(zhì)環(huán)境的變化和地質(zhì)作用造成的對人的危害。地質(zhì)學(xué)是提高人類認(rèn)識自然，增進(jìn)與環(huán)境的協(xié)調(diào)和求得環(huán)境改善的科學(xué)。地球表層的生物和人類的大量活動，都與地質(zhì)條件相關(guān)。在生產(chǎn)力還不發(fā)達(dá)的時(shí)期，人類活動對地質(zhì)環(huán)境的影響較弱，災(zāi)害性地質(zhì)作用給人類帶來的損失也不如今日這樣巨大。在當(dāng)代的發(fā)達(dá)國家里，礦業(yè)和以礦產(chǎn)品為基本原料的工業(yè)，一般要占到整個(gè)工業(yè)生產(chǎn)總值的60%左右；進(jìn)行生產(chǎn)所使用的動力，幾乎百分之百地取之于地球資源。20世紀(jì)80年代，人類從地下采出石油的數(shù)量，較半個(gè)世紀(jì)前增長一百倍以上。砂石等非金屬材料也成為重要的資源被大量開采，它們一年產(chǎn)出的數(shù)量，無論就重量或體積均超過了其他工業(yè)礦物原料年產(chǎn)量的總和。如此大量的開采，就使地質(zhì)學(xué)不僅要找出新的礦產(chǎn)資源以維持社會龐大需求，而且還要擔(dān)當(dāng)起指導(dǎo)合理開發(fā)、保護(hù)礦產(chǎn)資源、防治環(huán)境惡化等重任。現(xiàn)代建設(shè)的發(fā)展，使人口密集、建筑集中，許多工程規(guī)模巨大，這對地質(zhì)環(huán)境的依賴和對環(huán)境的影響超過人類史上的任何時(shí)期。在現(xiàn)代化的工程建設(shè)中，不僅要重視地質(zhì)作用引起的突發(fā)事件，還要注意它的長期影響，比如泥沙淤積、地面緩慢升降等。這些都是地質(zhì)學(xué)應(yīng)該研究解決的問題。在現(xiàn)代化的社會中，社會的生產(chǎn)和生活組成一個(gè)息息相關(guān)的整體，電力、煤氣、自來水的供應(yīng)，一刻不可缺少，交通、電訊必須保持暢通，而地震破壞上述設(shè)施造成的后果，可以比地震本身直接造成的危害還要嚴(yán)重。不僅地震，其他如山崩、滑坡、泥石流、塌陷、地震海浪沖蝕等可能造成災(zāi)害的地質(zhì)作用，都必須運(yùn)用地質(zhì)學(xué)去認(rèn)識和提出防治意見。同時(shí)，人們還須遵循地質(zhì)學(xué)的科學(xué)指導(dǎo)，避免因人類的活動而觸發(fā)災(zāi)害，導(dǎo)致地質(zhì)環(huán)境的惡化。因此，地質(zhì)學(xué)與人類的關(guān)系不僅僅在于資源的取用，還在于與人類生存和生活環(huán)境的諸多方面直接相關(guān)?，F(xiàn)在地質(zhì)學(xué)已成為人類社會所普遍需要的科學(xué)，參照地質(zhì)學(xué)知識制定礦產(chǎn)資源法、海洋法、水法、環(huán)境保護(hù)法等，就表現(xiàn)了這種密切的關(guān)系。
6.地質(zhì)學(xué)的發(fā)展趨勢
未來，地質(zhì)學(xué)能觀察和研究的范圍和領(lǐng)域?qū)⑷找鏀U(kuò)大。在空間上，不但能通過直接或間接的方法逐步深入到巖石圈深部，而且對月球、太陽系部分行星及其衛(wèi)星的某些地質(zhì)特征，將有更多的了解。數(shù)學(xué)、物理學(xué)、化學(xué)、生物學(xué)、天文學(xué)等其他學(xué)科的發(fā)展和向地質(zhì)學(xué)的進(jìn)一步滲透，先進(jìn)技術(shù)在地質(zhì)工作中的使用，同精細(xì)、深入的野外地質(zhì)工作相結(jié)合，會使人們有可能對更多的地質(zhì)現(xiàn)象和規(guī)律作出科學(xué)的解釋進(jìn)行更深入和本質(zhì)性的研究。實(shí)驗(yàn)條件將進(jìn)一步改進(jìn)，如將實(shí)驗(yàn)室中所能達(dá)到的溫度壓力提得更高，模擬更為復(fù)雜的多種可變因素的地質(zhì)作用，并把時(shí)間因素也納入模擬實(shí)驗(yàn)之中。地質(zhì)學(xué)理論不斷得到補(bǔ)充、修正，尤其是各大陸所提供的有關(guān)不同地質(zhì)歷史時(shí)期的新資料將在很大程度上檢驗(yàn)、發(fā)展板塊構(gòu)造說，進(jìn)而會產(chǎn)生一些新的理論和學(xué)說。在地質(zhì)學(xué)的服務(wù)領(lǐng)域，一個(gè)重要方面是開發(fā)地球資源，其中有關(guān)礦產(chǎn)資源和新能源的研究，仍處于最重要的地位。同時(shí)，由于區(qū)域成礦研究的需要，將進(jìn)一步加強(qiáng)區(qū)域地質(zhì)的綜合研究，并促進(jìn)地層學(xué)、古生物學(xué)、沉積學(xué)、構(gòu)造地質(zhì)學(xué)、地質(zhì)年代學(xué)，以及區(qū)域巖漿活動研究、變質(zhì)地質(zhì)研究等向新的水平發(fā)展。保障人類良好的生存環(huán)境、干旱半干旱地區(qū)和沼澤地區(qū)的水文地質(zhì)問題，以及工程地質(zhì)問題的研究將不斷擴(kuò)大。環(huán)境地質(zhì)學(xué)，包括環(huán)境地質(zhì)調(diào)查研究，有關(guān)的微量測試技術(shù)和環(huán)境保護(hù)的地質(zhì)措施等的研究日趨重要。總之，地質(zhì)學(xué)必須加強(qiáng)基礎(chǔ)研究，如礦物學(xué)、巖石學(xué)地層學(xué)、古生物學(xué)等具有奠基意義的學(xué)科的研究，以提高對各種地質(zhì)體、地質(zhì)現(xiàn)象及其形成、演化的認(rèn)識。同時(shí)還要充分吸收和利用其他科學(xué)技術(shù)的新成果，包括社會科學(xué)的研究成果，以更全面、本質(zhì)地認(rèn)識地球歷史和構(gòu)造，為科學(xué)的發(fā)展，為人類更合理、有效地開發(fā)和利用地球資源，維護(hù)生存環(huán)境，作出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。
來源：略論地質(zhì)災(zāi)害公眾號
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