地质学发展简史

1.前地质学时期（史前—1775）

人类对地质现象的认识可以追溯到猿人时代。周口店中国猿人多以硬度大、具贝壳状断口的石英或燧石作石器，山顶洞人以赤铁矿粉作颜料。公元前1831年，我国出现最早关于地震的记录。古希腊学者赫罗多托（Herodotos，公元前484—425年），根据贝壳化石的发现，推断南埃及曾遍布海水，这可能是最早的依据化石对环境的分析。我国北宋杰出科学家沈括（1031—1095）在《梦溪笔谈》中描述了太行山区的螺蚌化石后指出：“此乃昔日之海滨，今东距海已近千里。所谓大陆者，皆浊泥所淹耳”，他对海陆变迁和古环境的认识较欧洲学者的类似见解早400年。

文艺复兴之后，丹麦学者斯坦诺（N.Steno，1638—1687）对层状岩石研究时，提出了著名地质学三定律：叠覆律（Low of Superposition），若地层未变动，则老地层在下，新地层在上；原始连续律（Low of Original Continulty），若地层未变动，则呈连续体，并逐渐减薄尖灭；原始水平律（Low of Original Horizoutality），若地层未变动，则呈水平或大体水平产状。这些定律的提出，使他成为地层学和构造地质学的奠基者，叠覆律到现在仍具重要意义。

2.地质学初创时期（1775—1830）

从18世纪中叶开始，工业革命席卷欧洲，地质旅行和探险迅速兴起，积累了许多矿物、岩石、地层、构造方面的资料。

图1-1 维尔纳

（A.Werner，1749—1817）

第一个使地质学系统化并使其成为科学的是德国地质学家维尔纳（A.Werner，1749—1817）（图1-1）。1775年，他在德国弗来堡矿业学院首次开设地质学课程，吸引许多人前来听讲。他任教40余年，培养了一代地质人才，形成了历史上著名的水成学派。维尔纳的主要贡献是：首创矿物分类法并提出按成分区分岩石；第一个建立花岗岩、正长岩和玄武岩等的鉴定方法；首先总结出研究地层层序的方法并注意到片麻岩和花岗岩是层位最深的地层。但是，他只强调水的沉积作用，不承认火成岩，从而与火成论者展开了一场长达几十年的“水火之争”。

火成论学派的代表是英格兰地质学家赫顿（J.Hutton， 1726—1797）（图1-2）。他是一位学识渊博、勤于考察、善于吸收其他学科成果的杰出学者。他最早指出岩脉的存在及其与沉积岩的穿插关系，描述了烘烤现象；他第一个阐明角度不整合的成因；他提出了“均变论”的原始思想：“根据自然过程的均一和不变的前提，我们发现，在自然现象中我们看到的事件发生过程，一定在历史上任一阶段也发生过”。这一思想对地质学由猜想变为科学有重大意义。

“水火之争”是地质学发展史上首次学术争论，争论以火成派的胜利而结束，大大推动了地质学的进展。

这一时期，在地层学研究中取得突破性贡献的是“英国地质学之父”史密斯（W.Smith，1769—1839）。他在长期野外工作中，认识到“每一地层都含有独特的生物化石”，“根据这些化石就能确定不同地区的地层是否属于同一时代”。这样，史密斯首次提出不同地区、不同地层的划分对比方法，开创了生物地层学研究前景，为建立地质年代表奠定了基础。他划分了英格兰石炭纪至白垩纪的沉积地层，并于1815年编绘了最早的英格兰和威尔士地质图。

图1-2 赫顿

（J.Hutton，1726—1797）

3.近代地质学时期（1830—1954）

1830年英国著名地质学家莱伊尔（C.Lyell，1797—1875）（图1-3）发表划时代经典著作《地质学原理》（Principles of Geology），这标志着近代地质学体系的建立。他正式提出均变论（Uniformitarianism），认为在地球变革过程中，自然法则是始终一致的。现在正在进行着的地质作用，同样作用于整个地质历史时期。“现在是认识过去的钥匙”，这一理论把唯物论的反映论带入地质学研究，建立了“将今论古”的现实主义方法，是历史地质学的研究基石。

莱伊尔之后，地质学大体沿4个方向发展：①地壳的物质组成（矿物、岩石、矿床、地球化学）；②地壳运动（动力地质、构造地质）；③地壳演变历史（地层学、古生物学、地史学）；④地球物理特征。地质学在19世纪中期至20世纪上半叶取得重大进步。

在物质组成方面，1844年美国矿物学家丹纳（J.Dana，1813—1895）提出矿物化学分类，这与晶系、晶族理论一起标志着经典矿物学的成熟。随着显微镜方法不断完善、元素周期表和X射线的发现，俄国学者维尔纳斯基（B.Bep Haiickh，1863—1945）奠定了成因矿物学基础，挪威学者戈尔德施密特（V. Goldschmidt，1888—1947）建立了地球化学的理论和方法，高温高压实验推动了岩类学和岩理学的发展。

历史地质学到19世纪70年代全部建立了古生代以后的“系”一级年代地层单位，到1893年完成了比较完整的地层系统和地质年代表。与此同时，提出了生物地理分区概念，并用古生物地理学方法研究海水进退过程，建立了“相”的概念，并进行了环境分析。在放射性测年方法的推动下，在20世纪上半叶，出现了绝对地质年代表。

在构造地质学方面，1857年美国古生物地层学家霍尔（J.Hall，1811—1898）发现阿巴拉契山脉存在长条形沉积盆地；丹纳（1873）将这种盆地命名为地槽（Geosyncline），认为是地球冷却收缩派生的侧向水平压力造成的；1885年，奥地利地质学家徐士（E.Suess， 1831—1914）提出地台（Plat form）概念，认为地台是地壳上的稳定地区。槽台学说提出后，较好地解释了人们当时占有的地质资料，成为居支配地位的构造学说，它统治地质学界近100年。

图1-3 莱伊尔

（C.Lyell，1797—1875）

1912—1915年间，德国气象学家、地质学家魏格纳（A.Wegener，1880—1930）（图1-4）综合了当时地质学、古生物学、古气候学和大陆地形特性，创立了大陆飘移学说，出版“海陆起源”一书，在地质学界引起震动。这种活动论新地球观引起不少地质学家的兴趣，但是由于历史条件的限制及缺少更多资料的支持。1930年，当魏格纳在-54℃的格陵兰考察中英勇献身以后，他的学说即逐渐沉寂了。

4.现代地质学时期（1954—现在）

20世纪50年代，随着现代科学技术的发展，地质学进入了蓬勃发展的新时期。1954年英国古地磁学家布莱克特（P.Blackett）及其学生在研究了三叠纪以来英格兰的古地磁结果后，提出英格兰从那时以后不仅发生了34°角的顺时针旋转，而且还有从低纬度向高纬度方向的漂移，这一结果复活了大陆漂移学说。与此同时，海洋探测发现了海底裂谷系、海底热流异常和海底磁条带，在此基础上美国学者赫斯（H.Hess）和迪茨（R.Dietz）提出海底扩张假说。1965年，加拿大地质学家威尔逊（T.Wilson）提出转换断层的概念，用以解释垂直于洋中脊的海底断层。在综合了地球表面挤压性海沟，引张性全球裂谷系，负重力异常带、贝尼奥夫带、转换断层及地震震中分布以后，法国学者勒皮雄（X.Lepichon）和美国学者摩根（J.Morgen）于1968年同时提出板块构造学说，在地学界引起了一场革命。板块构造说比较圆满地解释了已知地质事实，描绘了地壳从形成到消亡的生动图像。它成功地运用于岩石学、沉积学、古地理学、地震学等的研究，不仅发现了新的事实，而且重新解释了老概念。这一学说得到许多地质学家的支持，成为现代地质学的主流。板块构造学家不以学说的提出为满足，他们更加努力寻找直接证据。现代深海钻探和古地磁研究结果，证实了海底扩张学说。随着研究的深入，该学说从大洋走向大陆，大陆地质现象的复杂性使板块学说不断修改和完善，并形成新的理论，如地体学说。

图1-4 魏格纳

（A.Wegener，1880—1930）

地质现象是复杂的，认识没有穷尽，地质学家们需不断努力。

5.地质学在中国

古代中国对地质现象的认识和描述是极为丰富的，但在地质学创立时期却大大落后了。近代地质学于19世纪中叶传入中国，美国人庞培勒（R.Pumpelly）于1862年对华东和华北进行了地质调查。德国学者李希霍芬（F.von Richthofen）、俄国人奥布鲁契夫（B. Oepyqeb）等先后来华调查。1909年由邝荣先编制的直隶地质图问世，划分6个地层单位；1912年成立由章鸿钊领导的中央地质研究所，开展地质工作和地质教育工作；1914年丁文江填绘井陉煤田地质图，开国人野外填图之先河；1924年，我国杰出地质学家李四光（1889—1971）（图1-5）建立了三峡震旦系剖面。20世纪30年代中国地质学家已经成熟并积累了大量资料，李四光的“中国地质学”（1930）和黄汲清的“中国地质构造主要单位”（1945）的问世标志着中国地质研究已经赶上当时世界水平。20世纪50年代之后，随大规模经济建设的开展，地质事业迅速发展，先后召开了全国规模的地层会议和构造会议。在中国地质学界形成了以李四光为首的地质力学学派、以黄汲清为首的多旋回学派、以张文佑为首的断块学派、以陈国达为首的地洼学派、以张伯声为首的波浪镶嵌学派，出现百家争鸣的可喜局面。在板块构造学说诞生的关键时刻，中国遇上“十年浩劫”，在极其困难条件下，傅承义、尹赞勋等把板块学说介绍到中国，李春昱迅速把它用于中国大地构造研究，完成了第一幅亚洲板块构造图。1984年以来，郭令智等学者把地体构造理论介绍到中国，在中国太平洋沿岸和大陆内部识别出不少地体。

图1-5 我国杰出地质学家李四光（1889—1971）

目前，我国老一辈地质工作者和大批青年学者正在地质学领域努力攀登，建立具有中国特色的地质学理论是可以实现的。