地质科学发展史概述

地质科学发展史概述

地质科学是研究地球历史和发展规律的科学。其发展史可以说是人类在生产和探索地球奥秘的过程中，逐步认识地球的组成和结构，地球及其生物界演变的规律，特别是地壳和岩石圈运动规律，并为人类合理开发、利用和保护矿产资源保护环境服务的历史。

人类对地球的认识源远流长，对地质现象的观察和描述有着十分悠久的历史。但作为一门学科，地质学成熟较晚。地质学的研究对象是庞大的地球及其悠远的演化历史，这就决定了这门学科具有特殊的复杂性。它是在漫长的生产实践、知识积累和不同学派、不同观点的不断地争论中逐渐形成和发展起来而成为一门科学的。在曲折的历史发展过程中，原始朴素的地质知识逐渐形成了地质科学的知识体系。

具体说来，根据地质知识发展的程度，并参照其社会文化背景,可将地质学发展史粗略地划分为5个时期。①地质知识积累和地质学萌芽时期(远古石器时代～十五世纪中叶)，以认识的直观和解释的猜测性为主要特征。②地质学奠基时期(十五世纪中叶～十八世纪中期)，其特征是随着自然科学的诞生，地质知识趋向系统化。对地质现象试作理性解释，并逐步建立了观察和推理方法。③地质学形成时期（十八世纪中期～十九世纪早期），一方面地质知识得到较全面的概括和总结，另一方面，人们将地质作用、过程和结果联系起来加以思考，给予解释。地质思想、理论和学说十分活跃，由此初步形成了地质学体系。④地质学发展时期(十九世纪早期～二十世纪初)，其特征是地质知识和理论的发展，逐步形成了综合分析方法，初步提出了全球性地质发展史的认识。⑤20世纪的地质学(二十世纪初～现在)，这一时期特点是科学技术的发展使新的地质学说、地质学理论不断涌现,地质学分支学科之间日益相互渗透,地质学与地球科学的其他学科相互沟通，形成了全球性地质学体系。

一、地质学的萌芽时期(远古石器时代～十五世纪中叶)

人类对岩石、矿物性质的认识可以追溯到远古时期。在中国，铜矿的开采在两千多年前已达到可观的规模；春秋战国时期成书的《山海经》《禹贡》《管子》中的某些篇章，古希腊泰奥弗拉斯托斯的《石头论》都是人类对岩矿知识的最早总结。

在开矿及与地震、火山、洪水等自然灾害的斗争中，人们逐渐认识到地质作用，并进行思辨、猜测性的解释。我国古代的《诗经》中就记载了“高岸为谷、深谷为陵”的关于地壳变动的认识 ；古希腊的亚里士多德提出，海陆变迁是按一定的规律在一定的时期发生的；在中世纪时期，沈括对海陆变迁、古气候变化、化石的性质等都做出了较为正确的解释，南宋哲学家朱熹（1130~1200）在其著作中也较为科学的揭示了化石的成因，即地面存在升降运动导致海陆的变迁，使得水生生物被埋藏于地层中形成化石最终在高山出露。

二、地质学奠基时期(十五世纪中叶～十八世纪中期)

以文艺复兴为转机，深刻的促进了人们对地球历史开始有了科学的解释。意大利的达·芬奇、丹麦的斯泰诺、英国的伍德沃德、胡克等等，都对化石的成因作了论证。胡克还提出用化石来记述地球历史；斯泰诺提出地层层序律；在岩石学、矿物学方面，李时珍在《本草纲目》中记载了200多种矿物、岩石和化石；德国的阿格里科拉对矿物、矿脉生成过程和水在成矿过程中的作用的研究，开创了矿物学、矿床学的先河 等等。

总之，十八世纪中叶的地质旅行在欧洲兴起之前，地质学知识是直观的、零散的、推测性的，并没有形成一门真正的学科。

三、地质学形成时期（十八世纪中期～十九世纪早期）

十八世纪中期，英国工业革命的兴起，社会对工业原材料的需求越来越大，特别对是金属矿

石及煤和石油等化石燃料的迫切需要以及法国大革命和启蒙思想的推动和影响下，地质科学考察和野外探险旅行在欧洲轰轰烈烈的兴起。旅行和探险使得地壳成为直接研究的对象，使得人们对地球的研究从思辨性猜测，转变为以野外观察为主。同时，不同观点、不同学派的争论十分活跃，关于地层以及岩石成因的水成论和火成论的争论在18世纪末变得尖锐起来。

德国的维尔纳是水成论的代表，他提出花岗岩和玄武岩都是沉积而成的，并对岩层作了系统的划分。英国的赫顿提出要用自然过程来揭示地球的历史，以及地质过程“即看不到开始的痕迹，也没有结束的前景”的均变论思想。水火之争促进了地质学从宇宙起源论、自然历史和古老矿物学中分离出来，并逐渐形成了一门独立的学科。在中国，出现在17世纪的《徐霞客游记》也是对自然考察所获得的超越时代的成果。至1840年，底层划分的原则和方法已经确立，地质时代和地层系统基本建立起来。

而此时的矿物学沿着形态矿物学和矿物化学方向发展 ，美国丹纳的《矿物学系统》标志着经典矿物学的成熟；1829年，英国的尼科尔发明了偏光显微镜，使得显微岩石学的迅速发展成为可能；法国博蒙于1829年提出地球冷缩造山的收缩说，对近百年来的构造理论产生重大影响。

这样，有关地球历史的古生物学、地层学，有关地壳物质组成的岩石学、矿物学 ，和有关地壳运动的构造地质理论所组成的地质学体系逐渐形成了。

19世纪上半叶，有关灾变论和均变论的争论，对地质学思想方法产生了历史性的影响。居维叶是灾变论的主要代表，他提出地球历史上发生过多次灾变造成生物灭绝的观点。英国的莱伊尔是均变论的主要代表，他坚持“自然法则是始终一致”的观点，并提出以今论古的现实主义方法。在争论中，地质均变论逐渐成为百余年来地质学及其研究方法的正统观点。

四、地质学的发展时期(十九世纪早期～二十世纪初)

随着工业化的发展，各工业国家都开展了区域地质调查工作，是地质学从区域地质向全球构造发展，并推动了地质学各分支学科的迅速建立和发展。

其中重要的有瑞士阿加西等人对冰川学的研究，以及英国艾里、普拉特提出的地壳均衡理论；有关山脉形成的地槽学说，经过美国的霍尔和丹纳的努力最终确立起来；法国的贝特朗提出造山旋回概念；奥格对地槽类型的划分使造山理论更加完善；奥地利的休斯和俄国的卡尔宾斯基则对地台作了系统的研究；休斯的《地球的面貌》是19世纪地质学研究的总结，同时休斯用综合分析的方法，从全球的角度研究地壳运动在时间和空间上的关系，预示了20世纪地质学研究新时期的到来。

五、现代地质学的发展(二十世纪初～现在)

进入20世纪以来，社会和工业的发展，使得石油地质学、水文地质学和工程地质学陆续形成独立的分支学科。在地质学各基础学科稳步发展的同时，由于各分支学科的相互渗透，数学、物理、化学等基础科学与地质学的结合，新技术方法的采用，导致了一系列边缘学科的出现。

地震波的研究揭示了固体地球的圈层构造以及洋壳与路壳结构的区别 ；高温高压岩石实验研究，为人们认识地壳深处地质过程提供了较为可靠的依据。所有这些都促进了地质学研究从定性到定量的过渡，并向微观和宏观两个方向发展。

20世纪50～60年代，全球范围大规模的考察和探测，使地质学研究从浅部转向深部，从大陆转向海洋，海洋地质学有了迅速发展。同时古地磁学、地热学、重力测量都有重大进展，为新的全球构造理论的产生提供了科学依据。在这个基础上，德国的魏格纳于1915年提出的与传统海陆固定论相悖离的大陆漂移说得以复活。

20世纪60年代初，美国的赫斯、迪茨提出的海底扩展理论较好地说明了漂移的机制。加拿大的威尔逊提出转换断层，并创用板块一词。60年代中期美国的摩根、法国的勒皮雄等提出板块构造说，用以说明全球构造运动的基本理论，它标志着新地球观的形成，使现代地质学研究进入一个新阶段。

板块学说提出后，70年代掀起对许多主要地质问题重新评价和解释的高潮，大陆上的盆地沉积、岩浆活动、造山带以及古生物地理等，特别是古板块的边界和古大陆再造等方面，成为地质学重要的研究内容。

地学革命和新概念的建立还表现在生物史和地球史的认识方面。在生物演化方面，渐变与突变的关系及其相对重要性一直存在争论。70年代美国的N.埃尔德雷奇和S.J.古尔德提出了间断平衡论，以突变和渐变的相互交替说明生物演化的总过程。德国的O.H.申德沃尔夫于1963年提出新灾变论，用地球以外的因素解释生物大量绝灭事件。地球以外因素的周期性规律也被用以解释地史发展中的旋回和阶段划分现象，给出了一种全新的思考模式。

80年代同位素测年技术不断取得古老的岩矿年龄值，将地质史的研究推向远古，引发了人们研究地球早期历史的兴趣。化石处理技术、地球物理探测和岩矿实验技术的提高，开拓了深部地质的研究领域，也为探讨地球早期生物界及环境条件提供了手段。

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。在黄汲清的指导下，任纪舜等结合板块构造观点编制了 1:400万中国大地构造图。李春昱等以板块理论为指导，编制了1:800万亚洲大地构造图。80年代,张文佑以断块学说为主，吸收板块思想,编制了1:500万中国海陆大地构造图。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。

六、展望

研究地质学发展史的目的之一，在于根据各时期的发展趋势而展望未来。根据经典与现代地质学时期的比较，可以预计，站在新世纪之初的地质科学，在未来的几十年内将继续发生着深刻的变革，包括：

1、前寒武纪地层、洋底地层的研究和对比将完善化，前寒武纪地层年代学将有新的突破，月球及其他行星的地层学资料继续积累。

2、经典地质学的哲学结论将被全面检验和修正，更新的地质学哲学结论将由自发到自觉地复归辩证法。

3、新地质学理论体系将进一步完善和充实，将出现一系列新学科。

4、将在更深刻、更广泛的背景上，产生全球性或行星性的新学说，这些学说将是以精密的、定量的论据为依据的全新学说。