地質學

地球外觀

地質學法語德語:Geologie;英語:Geology拉丁語西班牙語:Geologia;源於希臘語 γῆ 和 λoγία)是對地球的起源 探討壓力與時間、歷史和結構進行研究的學科。主要研究地球的物質組成、內部構造、外部特徵、各圈層間的相互作用和演變歷史[1]。在現階段,由於觀察、研究條件的限制,主要以岩石圈為研究對象,並涉及水圈、大氣圈、生物圈和岩石圈下更深的部位,以及涉及其他行星和衛星的太空地質學(Astrogeology)。

地質學的時間

 
在圓盤中列出地質年代,也列出地球歷史上地質宙的相對長度

地質時間尺度涵蓋了整個地球歷史[2]。其起點開始於最早的太陽系材料生成時,約在4.567Ga[3],地球的出現約在4.54 Ga[4][5],一開始稱為冥古宙,最年輕的地質年代則是全新世[6]

重要的地質事件

地質年代比例

如果把地球誕生到現在的大約45億年縮小到1年,則人類(Homo sapiens)存在的時間只有極短的半個小時。





前寒武紀 n/a




冥古宙 太古宙 元古宙 顯生宙
古生代
1月 2月 3月 4月 5月 6月 7月 8月 9月 10月 11月 12月

顯生宙

把顯生宙放大:





古生代 中生代 新生代




寒武紀 奧陶紀 泥盆紀 二疊紀 三疊紀 侏羅紀 白堊紀 古近紀
11月中旬 30 12/1 5 10 15 20 12/31

歷史

 
威廉·史密斯英格蘭威爾斯和南蘇格蘭地質圖。1815年完成,是最早的國家級地質圖,以及那個時代最精確的地質圖。[7]

對地球的物質成分的研究最早至少可以追溯到古希臘泰奧弗拉斯托斯的著作《論岩石》(Peri Lithon)。在古羅馬時期,老普林尼詳細的描述了常用的一些礦物和金屬,還正確的解釋了琥珀的來源。

一些現代學者(如菲爾丁·赫德森·加里森英語Fielding Hudson Garrison)認為,現代地質學開始於中世紀伊斯蘭世界[8]比魯尼就是最早的穆斯林地質學家英語Geography in medieval Islam之一, 他的著作有最早的敘述印度地質英語Geology of India的文章,提出了印度次大陸曾經是海洋的假設。[9]伊斯蘭學者伊本·西那對山脈的形成,地震的原因,以及其他一些現代地理學的論題給出了詳細的解釋,這些內容為日後地質學的發展提供了基礎。[10][11]在中國,博學家沈括(1031–1095)提出陸地形成的假說。他在一個離海洋幾百公里遠的山中的看到,在一個地質地層里有貝殼類生物化石。由此他推論,陸地是由山脈的侵蝕和淤泥的沉積所形成的。[12]

很早以前,地質學的知識比較零星分散。關於這方面的知識,如從地中開採金屬黏土的一些知識,早已為礦工和有關的人們所知曉,而自然哲學家們則大都脫離這些實踐,獨立形成自己的思辨性的地質理論。

地質學在18世紀開始成為一門獨立的科學,並在19世紀早期達到成熟階段。

1790年至1830年這一段時期被稱為「地質學的英雄時代」。在這個時期,在考察岩層順序以及岩層所含礦物化石上,人們做了大量工作[13][14]。在現階段,由於觀察、研究條件的限制,主要以岩石圈為研究對象,並涉及水圈、大氣圈、生物圈和岩石圈下更深的部位,以及涉及其他行星和衛星的太空地質學(Astrogeology)。 。工作方法的一大進步表現在用根據化石內容來進行岩層分類。

地質學史上有三場著名的爭論。

其一為水成論火成論英語Plutonism之爭,發生在18世紀末。爭論的焦點在於岩石的形成理論,一方以德國科學家亞伯拉罕·戈特洛布·維爾納(Abraham G. Werner)為代表,強調形成岩石過程中的的作用;另一方以蘇格蘭科學家赫屯(James Hutton)為代表,強調的作用。現今已經知道,岩石主要由三大類構成,除了水成為主的沉積岩和火成為主的岩漿岩,還存在一類變質岩。水成過程和火成過程在岩石的形成中都扮演了重要角色。

其二為災變論與漸變論(也稱均變論)之爭,發生在19世紀早期。持災變論觀點的學者認為,地球歷史上曾發生過多次大的災難,是災難導致了舊的物種的滅絕和新物種的再創造。持漸變論觀點的學者認為,物種演化的動力來自於微弱的地質作用在地球演變過程中的長期積累,不依靠大型的災難也能夠發生。

第三場爭論是固定論與活動論之爭。固定論學說認為地殼的位置是永遠不變的,其運動方式以垂直運動為主。傳統的地槽地台學說就是一種固定論學說。活動論學說認為地殼的運動是以水平運動為主的,垂直運動雖然存在,但是是水平運動過程中派生出來的(比如兩地塊水平擠壓處地殼向上隆起)。活動論隨著板塊構造學說的發展,逐漸被學者所認同。

分支學科

 
地質學時標圖

經典著作

  • 地質學原理(可以作為地質學例證的地球與它的生物的近代變化)

參見

參考文獻

引用

  1. ^ Bahlburg, Heinrich;Breitkreuz, Christof. Grundlagen der Geologie. München: Spektrum Akademischer Verlag. 2012. ISBN 978-3-827-42820-2. 
  2. ^ International Commission on Stratigraphy. stratigraphy.org
  3. ^ 3.0 3.1 Amelin, Y. Lead Isotopic Ages of Chondrules and Calcium-Aluminum-Rich Inclusions. Science. 2002, 297 (5587): 1678. doi:10.1126/science.1073950. 
  4. ^ 4.0 4.1 Patterson, C. Age of Meteorites and the Earth. Geochimica et Cosmochimica Acta. 1956, 10: 230–237. 
  5. ^ 5.0 5.1 Dalrymple, G. Brent. The age of the earth. Stanford, California: Stanford Univ. Press. 1994. ISBN 0-8047-2331-1. 
  6. ^ 陶曉風 (編者);吳德超 (編者). 21世紀高等院校教材•普通地質學. 科學出版社. 2012. ISBN 978-3-827-42820-2. 
  7. ^ Simon Winchester ;. The map that changed the world: William Smith and the birth of modern geology. New York, NY: Perennial. 2002. ISBN 0-06-093180-9. 
  8. ^ "這些撒拉遜人不僅僅是幾何、化學和地質學的起源者,還是路燈、窗玻璃、焰火、弦樂器、栽培水果、香水、香料等等的發明者。" (Fielding H. Garrison, An introduction to the history of medicine, W.B. Saunders, 1921, p. 116)
  9. ^ Asimov, M. S.; Bosworth, Clifford Edmund (編). The Age of Achievement: A.D. 750 to the End of the Fifteenth Century : The Achievements. History of civilizations of Central Asia. : 211–214. ISBN 978-92-3-102719-2. 
  10. ^ Toulmin, S. and Goodfield, J. (1965), 』The Ancestry of science: The Discovery of Time』, Hutchinson & Co., London, p. 64
  11. ^ Munin M. Al-Rawi. The Contribution of Ibn Sina (Avicenna) to the development of Earth Sciences (pdf) (Report). Manchester, UK: Foundation for Science Technology and Civilisation. November 2002 [April 2012]. Publication 4039. 
  12. ^ Needham, Joseph. Science and Civilization in China: Volume 3, Mathematics and the Sciences of the Heavens and the Earth. Taipei: Caves Books, Ltd. 1986: 603–604. 
  13. ^ Pellant, Chris. Smithsonian Handbooks: Rocks & Minerals. New York: DK. 2002. ISBN 978-0-789-49106-0. 
  14. ^ Neubert, Jörg. MUNDUS MINERALIS 2016: Die Welt der Mineralien. Chemnitz: Phillis Verlag. 2015. ISBN 978-3-957-56016-2. 

網頁

外部連結