科教研究　地质科学特征及研究展望①　

金文正　（中国地质大学（北京）能源学院海相储层演化与油气富集机理教育部重点实验室　北京　１　０００８　３）　

摘要：总结了地质科学的起源及发展现状，分析了地质科学的基本特点，认为地质科学研究中需要一定的美学元素，需要定性描述与定　量分析的有效结合，时空观念是地质科学研究中的法宝，宏观分析与微观解剖是地质研究中的重要方法，提出了地质科学研究中存在的基　本问题，预测了地质科学的发展方向，即由定性向定量发展，由静态向动态发展，由单学科向多学科发展。　关键词：地质科学　定性分析　定量分析　起源　中图分类号：Ｐ６　２　文献标识码：Ａ　文章编号：１　６　７　３－９７９５（２０１１）ｌ　２（ａ）一００３　９－０２　

地质科学作为自然科学的六大基础学　科（数学、物理学、化学、天文学、生物学、地　学）之一（柴东浩，１９９７），与人类的生活密切　相关，关于地质科学的起源、发展、现状以　及未来展望这些方面的问题已经有不少的　学者做过相关的研究和探讨（孙枢，２００２，　２００３；王鸿祯等，２０００），认为地质科学在当今　人类生活中占据着不可替代的重要作用，　比如２０世纪６０年代，美国地球化学家发现　人体中所含原色的丰度曲线与地壳中元素　的丰度曲线有很大的相似性（王宝德，　２００１）；地质科学的研究和进展对保护人类　居住的环境也起到了巨大的作用（陈竞捷　等，１９９９）；地质科学对社会和公众生活中　责任重大（柴东浩，１９９５），另外地质科学在　土地利用规划中也起到了巨大的作用（刘　树臣，１９９８），等等。本文在前人研究基础之　上，从地质科学的起源、发展、现状、地质科　学本身的基本特点出发，提出目前地质科　学所存在的几个主要问题，对地质科学工　作者的未来的地质科学作出预测和分析。　１地质科学研究的起源　发展及现状　１．１地质科学的起源　地质科学和其他的基础科学一样，起　源于人类的生活实践，其萌芽产生干西北　欧，最早的研究对象是地层学（刘国平等，　ｌ９９５）。ｌ　８８１年至１　８８３年，莱伊尔的　地质学　原理》问世，其中论述了将今论古的思想　（吴凤鸣，１９９７；姚玉鹏等，２００４），标明了地　质科学开始了其漫长的发展和研究过程。　１．２地质科学的发展　（１）地质科学发展历程中的里程碑。　在地质科学漫长的发展和演化过程　中，“板块构造（Ｐｌａｔｅ　ｔｅｃｔｏｎｉｃｓ）”理论的提出　是一个重要的里程碑式的事件（孙枢，２００３；　姚玉鹏等，２００４），１９１０年，德国年轻的地球　物理学家魏格纳提出了“大陆漂移说”，全　球是一个巨大的陆地一～泛大陆，即冈瓦　纳大陆（Ｇｅｎｄｗａｎａｌａｎｄ）（吴凤鸣，ｌ９９７）。１９６５　年，威尔逊最早提出“板块构造”的概念，板　块构造学说具有较强的地质思维特征，其　中包括全球思维性、崇尚理论思维、注重多　学科的综合性思维（吴凤鸣，１９９７，ｌ９９８），并　且板块构造学说是基础地质科学的重要方　面之一（姜衍文等，１９９９）。　（２）地质科学发展的主要阶段。　总体上，地质科学的发展可以划分为３　个阶段：第一阶段——地质知识革命阶段：　莱伊尔和达尔文理论的提出；第二阶段——　最近１００年的矿产资源——能源阶段；第三　阶段——对人类思维和生活方式起到重大　影响的阶段（余达淦，１　９９６）。　在不同的历史阶段，地质科学对各种　矿产资源的勘察和利用也起到了不同的作　用，刘国平等（１９９５）认为本世纪西方找矿有　３个主要阶段：ｌ９００年至１９４０年直接观察为　主　１９４０年至ｌ９６５年引用了地球物理方法、　ｌ　９６５至今为现今的技术和设备。　（３）中国地质科学发展的主要阶段。　地质科学在中国的起步与世界相比较　晚，但在新中国建立之前已经有一定的基　础，在建国之后我国的地质科学得到了迅　猛发展，其发展经历了几个重要的转折点，　其中包括北京猿人的发现、《中国地质学》　出版、陆相生油理论的诞生，等等（孙枢，　２００２）。　据此，中国地质科学的发展可以划分　为３个阶段：５０年代至６０年代中期的奠基　期、７０年代至８Ｏ年代中期的重建时期、９０年　代以来的全面赶超时期（姜衍文等，１９９９；　王鸿祯等，２０００）。　１．３我国地质科学的现状　建国后我国地质科学大发展，石油天然　气田的大量开发以及石油化工产业的发　展，各种金属矿业的探测与开发使我国成　为第二矿业大国，各种地质灾害的有效预　防和确保重大工程的安全，对海洋资源的　有效开发，板块构造理论的广泛发展，古生　物学的新发现，对于环境科学的重视和兴　起（孙枢，２００２）。目前已经建立了以陆地露头　的直接观察描述为基础的静态（物质）的、动　态的历史的经典地质学理论体系（姜衍文　等，１９９９），并且中国地质科学总体上属于国　际中上水平，并且目前已经向可持续发展　迈进（傅安洲，ｌ９９９，宋瑞祥，２０００），比如能源　矿产的开发、水资源的合理开发和利用、地　质灾害的有效防治、工程建设与工程规划　的合理性及可行性分析、环境保护与环境　优化（宋瑞祥，２０００；孙枢，２００３），等等。　由于地质科学的深入发展，目前传统　的地质科学已经发生更为细致的专业划　分，比如，地质科学总体上可以划分为３个　分支学科：历史地质学、现代地质学、未来　地质学（覃柏龙，ｌ　９９７），等等。此外，多学科　多门类的交叉发展，也为传统地质学增添　了新的研究领域，比如地层古生物学、向微　观世界进军的矿物岩石学、全方位发展的　显微构造学、迅速崛起的应用地质学、发生　革命性变化的勘探技术（江富建等，ｌ　９９５），　等等。　

２地质科学研究的基本特点　２．１地质科学研究中需要美学元素　美学元素是地质科学研究中的一个元　素，这主要表现在我们在地质图件的制作　上，要在分析多个细节的基础上，找出去共　同的规律性，用一条或者几条简洁的曲线　代替那些繁杂琐碎的局部性线条，要力争　做到简洁但不失准确，概括但不忘细节。　２．２定性描述与定量分析的有效结合　定性描述是地质科学在发展初期或者　发展中期的一个重要的研究手段，主要是　由于理论或者研究技术和手段所限，只能　对研究对象进行定性描述，比如在描述一一　条断层时，主要是描述其在平面上的展布　特征，不同构造部位的不同构造变形样　式，而较难对深部的构造变形形态进行深　入分析，并且也较难对整条断层进行三维　空间的模拟分析，并借以分析其构造演化　进程。随着科技进步，大量先进研究手段　的使用，使得早期无法完成的研究内容得　以实现，这有效的推动了地质科学理论的　向前发展。　２．３时空观念是地质科学研究中的法宝　地质科学的研究对象是地球，并且是　

①基金项目：本文为国家自然科学基金项目（：￣０４１００２０７２）、中央高校基本科研业务费专项资金项目（编号２０１ＯＺＹ２１，２０１１ＹＸＬ０２７）＊￣Ｉ　中国地质大学（北京）海相储层演化与油气富集机理教育部重点实验室开放基金联合资助的成果。　作者简介：金文正：男，１　９７８年生，辽宁大连人，中国地质大学（北京）讲师，主要从事盆地分析和石油地质研究。　

中国科教创新导刊Ｃｈｉｎａ　Ｅｄｕｃａｔｉｏｎ　Ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ　Ｈｅｒａｌｄ　３９　２０１１　ＮＯ　３４　ＣｈＩｎｅ　Ｅｄｕｃａｔｉｏｎ　Ｉｎｎｏｖｅｔｉｏｎ　ＨｅｒｅＩｄ　

一个经历了．几百万年发展历史的大型地质　体，这个地质体经历了生物的从无至有，从　简至繁，并且经历了多期的构造演化，这些　不同的因素将地质科学的研究对象变的错　综复杂，而人类的出现仅仅是地球上出现　生命以来的一个短暂的历史片段，所以，这　就给地质科学的研究带来了一定的困难，　即要用较强的时空观念来进行研究。　２．４宏观分析与微观解剖是地质研究中的　重要方法　随着现代科学技术的突飞猛进，已经　能够对不同的地质研究对象进行宏观分析　（如航空照片、区域性地震反射资料、区域　性重力和航磁等资料）和微观分析，这些不　同尺度的研究手段能够更好的解析构造变　形地质体的变形实质。比如在分析一条断　裂带的构造变形特征时，不仅需要对该条　断裂的平面展布特征进行分析，其中包括　断裂的走向、级别划分、分支断裂构成、整　体产状等特征，更要对该条断裂的局部构　造特征进行微观的分析。　３地质科学研究中存在的基本问题　地质研究中，由于研究对象的复杂性，　不同的学者对同一地质问题具有不同的解　释方案，形成“多解性”，实际上，真正的答　案只有一一个，这种多解性主要是由于构造　变形复杂，同时这种复杂的构造变形具有　不可重复性，使得这门科学具有“将今论　占”的特征，即以变形后的结果去分析或者　推测起初的构造形态和过程。　此外，由于地质科学的某些研究对象　涉及地下深部构造特征，而现有的技术手　段无法达到立体直观的反映变形实质，而　需要通过不同的数值模拟或者物理模拟的　方式去间接分析研究对象，如对地壳、地　幔、地壳深部流体的研究等，在进行相关模　拟分析时所采取的参数不同则会明显影响　分析结果，这给地质研究带来一定的挑战。　４地质科学的发展方向　４．１由定性向定量发展　如前所述，地质科学由初期的定性研　究向现今的定量分析是一个显著的特征之　一，并且在今后的地质科学研究中，这种趋　势将继续加大，为此出现了数学地质学、盆　地定量分析等专业和相关课程。　４．２由静态向动态发展　随着地质科学研究对象的细致化和满　足地质矿产开发实践的需求，需要对传统　的静态地质学研究方法进行相关的理论提　升或者技术革新，这主要表现为对地下深　部流体性矿产资源的开发方面，与固体矿　产不同，流体矿产在不同的地质历史时期　会发生各种不同的变化，其中包括空间位　置的变化和本身物理化学性质的变化等，　这就需要从地质历史的角度对其进行动态　的分析，以更能反映其实质。　４．３由单学科向多学科发展　如前所述，在地质科学的不断向前发　展中，由于所研究的技术和手段不断的更　新，并且研究范围也逐渐扩大，导致由单学　（上接３８页）　够的空间让学生展示他们的学习成果。以　笔者的教学经历为例，所教授学生为地理　信息系统专业（ＧＩＳ），如何将软件工程的思　想运用到ＧＩＳ的开发中，是自己考虑最多学　生们也问得最多的问题。对于学有余力喜　欢进一步摸索的学生，建议学生们根据自　己感兴趣的方向自主成组、自主学习、自主　交流，每组请一名研究生进行定期指导、解　决问题，交流可采用固定时间固定教室、　ＱＱ群组讨论、电子邮件等多种方式。鼓励　组员之间、组与组之间多讨论，并在课程结　束时，预留出４个课时的时间进行全班形式　的展示。　在自主拓展学习的初始，考虑到部分　同学会存在方向茫然，任何领域都想尝试　的想法，因此首先让辅导的研究生们介绍　各自的研究方向，给同学们以参考，同时　以学生一学生轻松交流的方式来解答心　中的疑惑，尽力让同学们做到始之有据，　持之以恒。　３．３产学研项目巩固，培养主动创新性　科教研究　科向多学科发展，如显微构造学、数学地质　学，等等。　５当代地质专业学生的任务　作为一名地质类专业的学生，首先要　明确自己处在一个具有很大发展机遇的时　代，需要真正热爱自己的专业，在思想上和　行动上始终保持高度的高涨的热情。　在思想上，要加强社会主义法制建设，　并且要将地质科学与社会意识结合在一　起，要将地质科学与祖国的经济建设和社　会发展结合在一起，要加强国际合作的全　球性意识。在行动上，在要注重高新技术的　学习和应用，加强理论研究与实际问题的　有效结合，争取地质科学的重大发现，不拘　一格、争做青年地质科技人才。