地质学的特点和研究方法

1.地质学的特点

地质学是一门自然科学，与其他自然科学相比，有以下特点。

（1）学科的实践性

地质学来自实践，又应用于实践，在实践中不断发展。从石器的利用到铜、铁、煤等矿产的开采，从农田水利的兴修到火山、地震的观测，产生了矿物、岩石、地层、构造等的概念和理论。这些理论又指导着矿产的寻找、地质灾害的防治。一个典型实例是，由于石油勘探的需要，20世纪70年代中期以来，美国地质工作者通过地球物理探测发现了南阿巴拉契亚山大规模逆冲推覆构造，并在落基山同类构造中发现派恩维尤（Pineview）油田，这在国际上掀起逆冲推覆构造研究热潮，推动了构造地质学的发展。同时，地质工作者只有深入到自然中去，才能对地质现象有真正的了解。

（2）现象的复杂性

作为自然现象的一种，地质现象具有独特的复杂性。在空间上，它涉及地表的任何部分，无论高山或平原，陆地或海洋，沙漠或湖沼无不存在地质作用和地质现象。同时，借助于专门手段和方法，向下可了解地壳、地幔直至地核的特征；向上已经涉及月球、其他行星及太阳系。研究尺度从10-8m到108m，即从显微规模到洲际规模。在时间上涉及46亿年之久，即地球至少存在的时间。在这漫长的地史时期中，发生过无数地质事件，如38亿年左右生物的出现、2亿年前后大西洋的开始形成、2500万年喜马拉雅山的隆起，而人类出现仅200～500万年。在地史研究中以万年、百万年为时间单位即是“精确”。更为复杂的是，地球从诞生起即在不断变动，无机界的大气、水、环境、海陆不断变化，有机界的生物从低级到高级不断绝灭和新生。在构造力作用下地壳变形、岩浆侵入、火山喷发、多期次的运动方向和强度各不相同，造成构造的置换和叠加，形成极其复杂的地质图案。

（3）认识的局限性

面对复杂的地质现象，人们的认识能力却十分有限。例如，所有地质事件都经历过漫长演化时期，这对于生命短暂的人类来说，永远无法认识事件的全过程。地质作用无所不在，而我们认识的范围极其有限。对于平均半径6371km的地球，直接观察到的深度（前苏联科拉半岛超深钻）仅12km。地质事件是无法重演的，地质环境只能靠间接推断。这些使我们对地质现象的认识不可避免地存在片面性。迄今为止，人类认识地球仍然犹如“瞎子摸象”（马杏垣， 1987）。我们的工作是努力去接近地质真实，但是永远不能说已经达到了真实。

2.地质学的研究方法

基于地质学科的上述特点，地质学的研究方法比较特殊，归纳起来大体有4种。

（1）野外观察

这是地质研究的基础和出发点。野外是一切地质素材的来源，是地质学家的实验室。只有详细占有野外第一性资料，才谈得上进一步研究。对于一个地质学家来说，仅观察到个别现象和若干事实是不够的，必须在尽可能大的范围内对同一现象或不同现象进行研究，才可能得出必要的结论。因此，越是没有工作过的地方，越可能有所发现。依工作目的不同，野外观察可以是专门性的，也可以是综合性的，要求一定的精度，按一定“规范”行事。

（2）现实类比法与历史分析法

这是研究地质历史时常用的方法。其主要原则有两点，一是“将今论古”，即以现代地质作用及其结果为基础，与地质时期遗留的各种地质现象进行对比，从而判断地史时期地质作用及其结果。这一方法又称现实类比方法，是英国地质学家莱伊尔（C.Lyell，1830）提出的。根据这一方法，现代干旱地区可形成内陆盐湖，地史时期的盐类沉积即代表当时的内陆干旱区；现代螺蚌是水生生物，则含有螺蚌的山顶岩石是在水下形成的。因此，英国地质学家盖基（A. Geikie，1905）提出一句著名的格言：The present is the key to the past（现在是认识过去的钥匙）。

但是，事物是发展的，不会简单地在一个水平上重复。所以，要引进第二个原则——历史分析法，即在比较现在和历史时，要具体分析和辩证运用，不能机械照搬。例如，现代海百合只生活在深海区。在地史时期，它却是典型的浅海生物，与造礁生物一起生活。现代火山多为中心式喷发，喷溢的熔岩数量有限，而地史时期却以裂隙式喷发为主，喷溢熔岩量极大，可覆盖巨大面积。

所以，只有正确运用现实类比法和历史分析法，才能得出比较正确的结论。

（3）综合分析法

由于地质现象的复杂性和我们认识的局限性，综合分析方法在地质研究中的运用是必不可少的。所谓综合分析方法，就是在分析基础上，把研究对象的各部分、各侧面和各种因素联系起来进行考察，将简单要素还原为复合要素、将部分还原为整体的科学研究方法。这种方法对复杂多变的地质现象研究有重要意义。例如，只有综合考虑岩性、古生物化石、接触关系、地球化学特征、含矿性，同位素年龄等才能正确划分地层。只有进行岩石学、地层学、构造地质学、地质制图的综合研究，才能确定某一地区的大地构造性质和类型。根据已有资料，综合运用不同的知识、方法和理论，进行创造性思维，才能得出比较接近实际的结论。

（4）实验模拟

对野外采集的样品进行实验分析，以确定岩石、矿物的化学组成和物理性质，追溯其形成条件和形成原因。同时，还要进行同位素年龄测定、古地磁测量、古生物化石鉴定、微体化石分析以及其他测试，从不同角度提供有价值的信息，综合这些信息和其他成果，得出相应的地质学结论。

为验证所获得的地质结论，通常要进行模拟试验，即仿照实际地质资料，在给定的边界条件、物理化学条件、力学条件及其他条件下，以适当的材料和方式重现地质作用过程，获得必要的数据，借以证实地质结论的可靠性。模拟试验包括一般模拟（如泥巴试验）、数学模拟、计算机模拟、高温高压实验等。