1.1 地质学的研究对象、内容和意义
地质学的研究对象是地球(图1-3),其范围包括了从地核到外层大气整个地球,但主要是固体地球部分。随着地球科学的发展,地质学的研究对象也在发生变化。最初,地质学家的主要观察对象是大陆,其研究范围所涉及的只是大陆地壳,加上大陆地壳还有广阔的地区被第四纪沉积物所覆盖,实际的研究区域只是地球表面很小的范围。随着地质学自身的发展、科学技术进步和相关学科交叉研究的推进,地质学的研究对象已经从大陆向大洋,从地壳向地幔及更深部发展,从岩石圈到地球各圈层之间的相互作用;阿波罗登月、卫星技术、大型天文望远镜导致了行星比较地质学的产生,使地质学的研究对象扩展到类地行星的比较研究,并获得了大量关于地球起源(太阳系起源)的信息。虽然地质学的研究对象已经发生了巨大的变化,但地质学主流的研究对象还是集中在地球的上部——岩石圈。
图1-3 从月球上拍摄的地球照片
地质学研究的内容可以概括为三个主要方面:一是地球的物质组成和结构构造,二是地球的形成和演化,三是研究地质学与社会经济发展相适应的实用技术。地球的物质组成主要研究元素、矿物、岩石、建造甚至是构造单元以及它们的行为特征(图1-4),地球的结构构造则主要研究元素、矿物、岩石、建造和构造单元之间的相互关系,虽然其研究内容也涉及物质成分的动态特征,但其研究内容主要还是地球的静态特征;地球的形成和演化研究的内容主要包括地球及类地行星的起源、地球各圈层的形成、生命的起源以及它们宏观的、微观的发展、变化过程的规律、特征和不同地质单元之间的相互关系和相互作用过程,其研究内容主要是地球的动态特征;与社会经济发展相适应的实用技术主要包括了资源、环境、减灾以及用于地质研究、勘探、开发的各种实用技术。
图1-4 构成地壳岩石的基础——矿物
随着科学技术的发展,地质学研究的内容也在不断地发生变化,地质学和相关学科的交叉渗透,地质学研究的内容和所涉及的范围已经今非昔比,主要表现为一些综合性学科的发展。这些综合性学科通常把一个地区甚至是整个地球(如“全球变化”、“地球系统”等)作为整体,系统研究区域的总体特征及其制约区域地学过程的各种因素和它们的相互关系。
地质学首先是自然科学的组成部分,其研究结果对自然辩证法体系的完整性也有重要的意义,恩格斯在《自然辩证法》中就高度评价了赖尔和达尔文的工作。从地球科学发展的观点看,地质学的研究意义在于揭示地球的形成、发展、演化过程及其规律和各种地学过程的成因机制及演化规律,这些规律将在社会经济发展中发挥巨大的作用。
地质学研究更重要的意义在于服务社会经济的发展。20世纪末,人类即将跨进21世纪之际,国际社会对地球科学寄予了厚望,纷纷制定了21世纪的发展战略。1991年国家自然科学基金委员会组织专家编写了《地质科学发展战略研究报告》,提出了21世纪中国地质科学的主要任务和发展目标。1992年联合国在里约热内卢召开的环发会议,指出了人类在21所面临的主要问题是人口、环境和资源,并提出了可持续发展的战略。1993年美国国家研究委员会也编写了《固体地球科学与社会》一书,为21世纪的地球科学提出了四个目标:① 了解所有研究领域的各种作用过程;②满足自然资源的需求;③ 减轻地质灾害;④ 调节和缩小全球变化的影响。所有这些都明确地表明,21世纪地球科学在发展学科自己的同时,必须适应于社会发展的需要,服务于经济建设和人类本身。由此可见,地质学家不再只关心地球上已经发生过的各种地质作用,也不再只是向地球索取,而更加关心正在发生和将来可能发生的各种事件和过程(图1-5)。
图1-5 汶川地震造成的强烈破坏