|
人类自从脱离茹毛饮血的原始生活后，对我们脚下的大地，便产生了极大的好奇，盘古开天辟地等神话传说我们早已耳熟能详，它们反映了当时人类对地球最朴素的认识。早可以追溯至舜禹时期的《禹贡》一书，详细地叙述了中国地理状况，明人艾南英在《禹贡图注·序》中评论：“《禹贡》一书，古今地理志之祖者。”   遍观古今中外，从人类有文字记录开始，对地质学的研究便没有停止过脚步。在古人类使用石器，开发矿物，进行农业生产的过程中不断积累了地质学的经验和知识。地质学的发展史就是人类对地球认识的一个过程。接下来，笔者将简要地向大家介绍一下地质学的研究历史。 前地质学时期 （史前时期-中世纪） 早期的地质作用及地壳中的物质的科学记载和解释出现在古埃及、古希腊、古罗马、古代中国及古印度等文明古国的典籍中。除古代中国外，公元前4世纪，古希腊的亚里士多德对地质相关变化的速率进行过缜密的观察，并得出地质变化速度慢到在人类一生中也难以观察的结论。亚里士多德的继任者，泰奥弗拉斯，发表《On Stones》，描述了许多矿产和矿石，包括当地的矿山，如雅典附近的Laurium，讨论了石灰石等大理石和建筑材料的类型，并试图通过硬度等属性对矿物的性质进行原始分类。 ▼ 亚里士多德（左一）与泰奥弗拉斯（左二） 来源于雅典大学门廊壁画  罗马时期以后，Pliny the Elder对多种矿物和金属进行了广泛的讨论，并开始被运用到实际生活中。他通过观察被包裹在树脂中的昆虫化石类型，确定琥珀来源于树木化石。通过认识钻石八面体特征，他奠定了晶体学的基础。 ▼琥珀中的蚊子、苍蝇化石  中国科学家沈括（1031-1095）在其著作《梦溪笔谈》中详细论述了化石的成因和太行山的升高等现象。沈括是地貌学理论的创始人之一，他对距离太平洋数百英里的太行山沉积隆起，水土流失，淤泥沉积和海洋化石等进行了详细的观察，提出地貌演变的一些初步科学认识，并在兖州（现代延安）附近的地下保存状态下发现了竹化石。 ▼北宋科学家沈括 详细观察过的太行山地层  ▼沈括画像—现代艺术家所绘  这个时期的科学家们开始了对地质学的观察与局部研究，尽管他们的观察范围尚显狭小，所提出的结论也较为片面，但是这些科学家依然用他们敏锐的洞察力为地质学研究的发展进程添砖加瓦。  地质学初创时期 （17世纪-19世纪中叶（1830）） 直至17世纪，地质学研究才有了长足发展。当时的基督教会为了证实圣经中记载的大洪水的真实性，在很多地方展开了一系列科学研究，颇具讽刺意味的是，随着对地质现象的进一步观察，数据的大量积累，以及化石的大规模发现，反过来导致了宗教与科学对地球起源的进一步争论，从而推动了地质学研究的发展。 ▼ 圣经中纪录的大洪水与诺亚方舟  火成论与水成论之争： 到了十七世纪七十年代，化学在地质学的理论基础上开始发挥关键作用，出现了两个相反的理论—水成论与火成论。这两种截然相反的学术之争为解释地球表面岩层如何形成提供了不同角度的解释。有部分学者认为，地球上的所有地层，都是在水下沉积而成，这其中，德国学者亚伯拉罕·维尔纳（Abraham Werner）的观点在1800年左右在国际上最具影响力。与之相对的是由苏格兰地质学家詹姆斯·赫顿提出来的火成论。火成论不否认水的沉积成岩作用，但强调火山喷发和岩浆侵入等作用形成火成岩的重要性。这两种理论引发的“水火之争”是地质学史上的首次学术争论，最终以火成论胜利而告终。这次争论大大推动了地质学的发展。詹姆斯·赫顿被认为是现代地质学之父。 ▼ 水成论与火成论之争的代表人物 （亚伯拉罕·维尔纳与詹姆斯·赫顿）   19世纪初期，英国地质学家威廉·史密斯首次提出不同地区、不同地层的划分对比方法，为建立地质年代表奠定了基础。史密斯还于1815年编绘了最早的英格兰和威尔士地质图。至今仍有很多由他命名的地层名称。 ▼威廉·史密斯肖像  ▼威廉·史密斯论文中所列举的化石 ▼具有划时代意义的现代地质图 —英格兰地质图 1815年威廉·史密斯 近代地质学时期 （1830年-1954年） 均变论的提出： 十九世纪早期，灾变论又一次成为讨论地球演化史的热门模式之一。灾变论认为古生物的突变现象是巨大灾变的结果，这种观点遭到很多地质学家的反对，查尔斯·莱尔（Charles Lyell）在1830年出版的“地质学原理”（The Principles of Geology）一书中提出了大量的地质证据，标志着近代地质学体系的建立。他认为人类历史上大多数地质变化是非常缓慢的。莱尔提供了均变论的证据：每一种地质现象，其过程与现在一样，以与现在相同的速率发生，并且解释了地球上所有的地质特征。 ▼1840年，参加British Association 会议的 查尔斯·莱尔 19世纪中期至20世纪上半叶，地质学在很多方面都取得了重大的进步。詹姆斯·德怀特·丹纳提出了地槽的概念，奥地利地质学家徐士提出了地台的概念，成为当时被广泛接受的范式。 1912年—1915年间德国学者魏格纳第一次系统阐述了轰动地质学界的大陆漂移学说，但是在当时的学术界沦为笑柄，绝大部分学者无法接受这个荒谬的理论，仅仅有极少数的学者支持大陆漂移学说。为了继续推进研究，1930年，魏格纳第4次到格陵兰探险，不幸遇难。 ▼1912年至1913年间的 阿尔弗雷德·魏格纳 ▼魏格纳与爱斯基摩人向导罗姆斯·威廉，摄于1930年 现代地质学时期 （1954年-现代） 1954年，英国古地磁学家帕特里克·布莱克特及其学生通过对自三叠纪以来英格兰的古地磁研究，发现英格兰从三叠纪到现在发生了34°的顺时针旋转。这项发现复活了一度沉寂的大陆漂移学说。他实际上是第一个通过验证古地磁支持大陆漂移事实的地质学家。 1960年时哈里·哈蒙德·赫斯在美国海军研究署提出，地球的地壳自长度极长且有火山活动的洋中脊向两侧横向移动。 ▼海底扩张模型 随后美国学者罗伯特·辛克莱·迪茨与哈里·哈蒙德·赫斯提出了海底扩张假说。 ▼海底磁异常条带 1968年，法国学者勒皮雄提出了板块构造论的综合模型，在地学界引起了轰动。 ▼勒皮雄教授 板块构造学说能够较为圆满的解释已知的地质现象，广泛应用于岩石学、沉积学、地震学等领域，成为现代地质学的主流研究方向。轰轰烈烈的板块构造学说革命在20世纪中叶掀起了新一轮地球系统科学研究的热潮，它已经成为新的地球科学范式。现阶段的地球科学研究工作，正是在这个科学范式指导之下进行的。但是板块构造仍然有许多问题不能完美解释，需要一代代的地学科研人才共同努力，推动地球科学研究的进展 。 |
|
|
