第一章 绪论

第四节 地质作用及其研究方法

一、地质作用

地质作用(geological action)就是形成和改变地球的物质组成、外部形态特征与内部构造的各种自然作用。它分为内力(endogenous)地质作用与外力(exogenous)地质作用两类。前者主要以地球内热为能源并主要发生在固体地球内部，包括岩浆作用、构造作用地震作用、变质作用、地球各层圈相互作用;后者主要以太阳能及日月引力能为能源并通过大气、水、生物因素引起，包括地质体的风化作用、重力滑动作用以及各种地壳表层载体(河流、地下水、海水、湖泊、冰川、风沙)的侵蚀作用、搬运作用、沉积作用、固结成岩作用。内力地质作用与外力地质作用同时受到重力和地球自转力的影响。正是这些内力地质作用和外力地质作用，或明或暗、或急或缓不断地作用于地球并改变地球的面貌，地球才表现出巨大的活力。地质学的主要研究任务就是研究各种地质作用的过程及结果。

二、地质作用的特点

（1）地质作用的地域特色:一方面，地质作用的发生与发展具有一定的共同规律;另一方面，不同地区往往出现不同的地质作用，且同一类地质作用或事件在不同地区往往具有其特殊性和穿时性。

（2）地质现象的复杂性:从地质作用的性质上看，包括物理的、化学的、生物的;从规模上看，大到全球的宏观现象，小到原子和离子的微观过程。同时，地质作用涉及水、生物、大气、天文、地理等一系列学科领域。

（3）地质作用过程的漫长性与瞬时性:例如海陆变迁、山脉隆升、海底扩张、岩浆侵位等过程需要很长时间，一般以百万年(Ma)为单位计算。如喜马拉雅山脉，从大洋关闭、褶皱隆起至今约有45Ma，太平洋的形成至今约有180Ma。但是，也有一些地质作用过程的时间很短，如地震作用，往往在数秒至数十秒内完成。2008年5月12日14时28分发生的举世震惊的四川省汶川8.0级大地震，仅持续十几秒，但发震前的能量聚集过程时间很长。因而，人们难以对正在进行的地质作用的全过程进行完整的观察，对于地质历史中发生的地质作用更不可能直接去了解;绝大多数地质作用也难于用物理或化学方法加以重现(陶晓风等，2007)。

三、地质作用的研究方法

（1）野外调查:地质现象是地质作用的结果或产物，地质学具有很强的实践性。通过点、线、面的野外地质现象的调查和观察，可以找出地质作用的特点与规律。研究成果和认识必须经受得了他人重复和检验。因此，大自然是地质新理论、新发现与新成果的源泉，野外调查是研究地质作用的前提和基础。大自然是最好的地质博物馆，在某种意义上也是天然的实验室(黄定华，2004)。

（2）仪器测量:目前主要采取物理的、化学的、数值的和信息技术等方法来提高对物质的分辨能力、穿透能力、鉴定能力、模拟-再现能力、遥感能力。电子显微镜的分辨力达0.1nm，能直接对矿物中原子、离子的排列进行观察。高温高压实验技术已应用在模拟地幔的物质性状及组成;目前已能提供5GPa以上压力的实验条件。地球物理方法能精确提供上地幔以上的界面性状与深度，岩石地球化学方法可精确测定组成岩石的各种元素含量，放射性同位素测年方法可测定地质作用发生的时间。

（3）理论分析:地质理论研究只能建立在丰富的地质事实和数据的基础之上。这是一个由表及里，由此及彼，去粗取精，去伪存真，由感性认识上升到理性认识的过程。在这一过程中要进行地质思维，就需要运用地质学知识和原理去研究问题。

◎将今论古:这一方法论的基本思想是“现在是认识过去的钥匙”，即用现在正在发生的地质作用去推测过去，类比过去，认识过去。如现在的河流将大量的泥沙带到海盆中沉积下来并形成有一定结构和构造特征的沉积物，因而过去的河流也应有类似的作用，形成类似特点的岩石。干旱区内陆盐湖里有各种盐类矿物沉淀并形成盐层，因而古代岩石中所见的盐层也应该是在干旱条件下形成的(张广忠等，2004)。“将今论古”是地质学的传统思维方法，地质学成果很大程度上是建立在这一方法论之上的。但是随着人们对客观现象认识的深入，发现不同地质时期内条件是不同的，地质作用的规律也有相应的变化，现在并不是简单地重复着过去，因而不能将过去的地质作用规律和现代正在进行的地质作用规律机械地等同起来。如海百合现在只生长在深海，但是在数亿年前，海百合与造礁珊瑚等典型的浅海生物生活在一起。

◎以古论今，论未来:是地质思维中另一个重要的方法论。因为人们今天能够直接加以观察的地质作用往往只是漫长的地质作用过程中的一个片段，而在过去的地质记录中往往保留了某一地质作用的全部过程。因此，认识了过去就能够帮助我们更好地了解现在并且预测未来。例如，最近地质时期气候的冷暖变化是有周期性的，这在深海海底沉积物中留下了清楚的记录，研究这些沉积记录就能够帮助我们预测未来(如1000年内)气候变化的趋势。

◎活动论:是当代地质学研究的指导理论。大陆、海洋不是固定不变的，而是不断活动和演变的。除了岩浆活动导致岩石圈隆起-沉降之外，地球浅层活动主要表现为水平运动。现在看到的洋击面貌是地质历史期间大规模裂解或远距离运移-聚合的结果。比如现在的地中海，是地质历史期特提斯洋俯冲-关闭的残迹;而现在的红海，则是因非洲大陆裂解而形成的一个狭长形海盆。固不变的认识是不对的。

上面论述的是地质作用研究方法的一般原则，对于地质学各分支学科来说，还有各自的特殊方如研究地球的内部结构与构造时要用地球物理的方法、深部钻探技术、大洋深潜器技术、高温高压模拟实验等;研究地壳的物质成分时要用化学分析、电子探针分析、能谱分析、X射线分析以及偏光显微镜、电子显微镜鉴定等;研究地球发展历史要用同位素年龄测定、生物地层及古地磁方法等(Jean et al.，1999)。

摘自《普通地质学》（第四版），舒良树主编。