“地质学”简介含义起源历史与发展

地质学

地质学是关于地球的物质组成、内部构造、外部特征、各圈层间的相互作用和演变历史的知识体系。在现阶段，由于观察、研究条件的限制，主要以岩石圈为研究对象，也涉及水圈、气圈、生物圈和岩石圈下更深的部位，以及某些地外物质。

地球自形成以来，经历了约46亿年演化过程，进行着错综复杂的物理、化学变化，同时还受到天文变化的影响。地球的各个圈层均在不断演变,约在35亿年前,出现了生命现象。于是,生物作为一种地质营力,时时在改变着地球的面貌。最晚在距今200～300万年，开始有人类出现。地球成为人类栖身之所，衣食之源。人类为了生存和发展，一直在努力适应和改变周围的环境。利用坚硬岩石作为用具和工具，从矿石中提取铜、铁等金属制造工具，对人类社会的历史产生过划时代的影响。观察、研究地球，利用地球资源，对地球的现状、历史和将来建立起科学的系统认识，是人类社会继续向前发展的需要。

人类对地球及其演化规律的认识，经历了漫长的过程。由于地球具有1.083×1012立方公里这样庞大的体积，人类感官所能直接观察到的只是地球的表层和局部；那些发生在地球上的地质作用过程可以长达千百万年乃至亿万年，无论是个人或整个人类，都难以重复验证；这些地质作用，在不同时期、不同地区，各有特点。因此，只有人类的认识能力达到较高水平时，才能建立起对地球总体的科学认识。具有现代科学意义的地质学，是19世纪30～40年代才形成的。到20世纪,以地球为对象,从不同角度和范围进行研究的学科，除地质学外，地理学、海洋科学、大气科学、水文科学、固体地球物理学、地球化学等都发展起来，形成了比较完整的地球科学体系。地质学是其中起骨干作用的基础学科。

随着社会生产力的发展，人类活动对地球的影响越来越大，地质环境对人类生产和生活的制约也越来越明显。合理有效地利用地球资源、维护人类的生存环境，已成为当今世界所

共同关注的问题。用各种现代科技手段和方法取得地质资料，进行综合研究，扩大地质学的研究深度、范围和服务领域，已成为20世纪60年代以来地质学发展的总趋势。

本文根据地质学已取得的成果，对它的研究对象、特点、学科体系、发展简史和趋势，作概要介绍，详细的内容由本卷各有关条目分别阐述。

地质学的研究对象

地质学的研究对象包括以下各方面。

地球的内外圈层

地球的平均半径为6371公里，其核心可能是以铁、镍为主的

金属，称为地核，其半径长约3400余公里。在地核之外，为厚度近2900公里的地幔。地幔之外是厚薄不一的地壳,已知最厚处达75公里,最薄处仅 5公里左右，平均厚度约35公里。（见彩图）

地核的内层（内核）为固体，或认为是因受压力强大〔(3.33～3.67)× 1011帕〕、原子壳层已破坏的超固态体；外层因弹性横波不能通过而被解释为具有液体的性质，还推测有电流在其中运动，被认为是地球磁场的本源，外层的厚度约为2220公里。 地幔下部为含有较多的金属硫化物和氧化物的非晶质固体物质。地幔上部成分与橄榄岩大致相当，其与地壳相接部分和地壳均具有刚硬的性质,合称为岩石圈,厚约 60～120公里。在岩石圈之下为一层具有塑性、可以缓慢流动、厚约100公里的软流圈。

地壳表面的海洋、湖沼、河流等水体，约占地表总面积的74％。呈液态的地表水与冻结在两极地区及高山上的冰川，以及土壤、岩石中的地下水，组成地球的水圈。

地球的外层是大气圈。大气质量的99.999％集中在离地面100公里的空间以内,并且主要集中于高度不超过16公里的近地面的空中，成分以氮和氧为主。离地面越远，大气越稀薄，大气成分也有变化。到1000公里上下，变成以氧为主；2400公里上下，变成以氦为主；再往外，主要是氢的微粒。在100公里左右以上,大气逐渐不能保持分子状态，而以带电粒子的形态出现，其稀薄的程度超过人造的真空。带电粒子受到地球磁场的控制，形成一个能够阻挡来自太阳及宇宙的高速带电粒子流冲击的磁层。

地球的水圈和大气圈通过水的蒸发、凝结、降水和气体的溶解、挥发等方式互相渗透和影响。固体的地球界面上下，是大气和水活动的场所。岩石圈的物质也不断运动并通过火山

喷发等形式进入水圈和大气圈。生物生存在岩石圈、水圈和气圈的交接带，形成一个不连续的生物圈。地球各圈层的相互作用不断改变着地球的面貌。地球的质量为5.976×1027克，其中大气圈的质量占不到百万分之一，水圈则仅占千分之一左右，但它们对岩石圈特别是对人类的影响极大。地球的这些圈层，是由于组成物质的重力分异作用而逐渐形成的。地球上任何质点均受到地球引力和惯性离心力的作用，这两种力的合力就是重力。地球表面重力吸住了大气和水，并对它们的运动产生影响。 地球内部的圈层构造，主要是依据地震波在其中的传播速度不同而划分出来的；各圈层组成物质的物理性质的不同决定着速度的变化，同时也反映出化学成分的差异。

矿物和岩石

在地球的化学成分中，铁的含量最高(35％)，其他元素依次为氧

（30％）、硅（15％）、镁(13％)等。就地壳计算，氧最多(46％)，其他依次为硅(28％)、铝(8％)、铁(6％)、镁（4％）等,共92种元素。这些元素多形成化合物，少量为单质，它们的天然产出即为矿物。

矿物具有确定的或在一定范围变化的化学成分和物理特征。组成矿物的元素，其原子多是按一定的形式在三维空间内周期性重复排列，具有自己的结构，成为晶体。晶体的外部形态在外界条件适合，得到正常发育时，表现为规则的几何多面体，但很多时候没有条件形成这样规则的外貌。还有少量矿物没有结晶,为非晶质。 矿物在地壳中常成集合体产出，这种集合体可以由一种也可以由多种矿物组成，在地质学中被称为岩石。

地球上的矿物已知有3300多种。在岩石中常见的矿物只有20多种，其中又以长石、石英、辉石、闪石、云母、橄榄石、方解石、磁铁矿和粘土矿物为最多，除方解石和磁铁矿外,它们的化学成分都以二氧化硅为主,石英全为二氧化硅组成，其余则均为硅酸盐矿物。

由硅酸盐熔浆（岩浆）凝结而成的火成岩（或称岩浆岩）构成了地壳的主体，按体积和重量计都最多。但在地面最常见到的则是沉积岩，它是早先形成的岩石破坏后，又通过物理或化学作用在地球表面(大陆或海洋)的低凹部位沉积，经过压实、胶结再次硬化，形成具有层状构造特征的岩石。在地壳中，在大大高于地表的温度和压力作用下，岩石的结构、构造或矿物成分发生变化，形成不同于火成岩或沉积岩的变质岩。火成岩、沉积岩、变质岩是地球上岩石的三大类别。火成岩中玄武岩、花岗岩类岩石是地壳中最具有代表性的岩石，是构成大陆的主要岩类。形成时代最早的花岗岩年龄达39亿年,而玄武岩则是构成海洋所覆盖的地壳的主要物质,现今各大洋底上的玄武岩均较年轻，一般不超过2亿年。

地层和古生物

地层是地质历史的重要记录。它们以成层的岩石为主体，随着时

间的推移而在地表低凹部位形成。狭义的地层专指已固结的成层的岩石（沉积岩和火山岩

类），有时也包括尚未固结成岩的松散沉积物。依照沉积的先后，早形成的地层居下，晚形成的地层在上,这是地层层序关系的基本原理,称为地层层序律。地层在形成以后，由于受到地壳剧烈运动的影响，改变原来的位置，会产生倾斜甚至倒转，但只要能查明其形成和变形的时间，仍可以恢复其原始的层序。在同一时间，地球上各处环境不同，在不同环境中形成的地层各有特点。在地表的隆起部位，不仅不能形成新的地层，还会因受到剥蚀而使已经形成的地层消失。 因此，地层学是研究各地区地层的划分，确定地层的顺序和相邻地区地层在时间上的对比关系的专门学科。它是地质学的基础，也是地质学中最早形成的学科。 上下相邻地层之间，或因上下地层倾角不同而表现出不连续或不整合；或因组成物质的明显差异而具有明显的界限。但有时上下相邻的地层之间,界限不清楚,表现为过渡关系，这就需要对地层的岩石，特别是对所含古生物的化石作深入研究，才能作出划分。