历史地质学

学科专业

又称“地史学”，是研究地球历史的科学，但主要是研究地壳发展历史和规律的一门综合性地质学科。地史学的研究主要是基于古生物学、地层学、地质年代学、古地理学等的研究；同时它又是地质学的一个主要分支。主要内容是：①研究古生物从低级到高级的进化，以确定岩层（包括沉积矿层）的时代顺序及其划分和对比问题；②古代沉积的相分析和古地理的再造，以及古生物地理区的划分问题；③地壳的地质构造发展史，及与构造变动有关的岩浆活动和变质作用的历史。综合分析上述各个方面的相互依存、相互制约的关系，比较全面地总结出地壳演变的一般规律。这门综合性地质学科为多快好省地进行区域地质调查、矿产普查勘探等工作提供所需要的理论知识。近年来由于海洋地质、地球物理等研究的进展，不仅研究大陆地壳，还研究海洋地壳的发生和发展。因而内容更丰富，更全面了。在理论方面，活动论（包括大陆漂移、极移、海底扩张、板块构造等）取代了固定论。

发展简史

历史地质学在18世纪中期，德国的J.G.莱曼(1756)和意大利的G.阿尔杜伊诺（1759）将成层岩石分为原始层、第二层和第三层等。1787年，德国地质矿物学家A.G.维尔纳将地层归纳为原始层、过渡层、覆盖层和冲积层，大致分别相当于前寒武系、古生界、中生界和新生界。19世纪20～80年代，法国的A.布龙尼亚，英国的R.I.莫企逊、W.D.科尼比尔、A.塞奇威克和C.莱伊尔相继把古生代和中生代划分为纪，把第三纪划分为世。美国的J.D.丹纳(1872)和S.F.埃蒙斯(1887)又分别提出了太古代和元古代。大体上形成了较完整的地质时代表，与现代使用的相似（见地质年代学）。

从19世纪初，英国的W.史密斯提出根据化石划分地层的见解以来（见化石顺序律），人们对各地质时代的生物面貌逐渐有所了解。地质时代中代一级的命名古生代、中生代、新生代，就是根据生物界的总体面貌而言。到20世纪初，英国的A.霍姆斯等利用同位素衰变过程的特有稳定性，测定含放射性元素的矿物和岩石的形成年龄，从而确定地层形成年代，使地质时代表有了纪年数据。50年代以前，海水进退和海陆变化的研究不仅只限于大陆地区，而且对海陆分布基本上也局限于固定论的认识。60年代，古地磁的研究和板块学说的提出，使地史学的研究扩展到海洋和地壳深部。

诞生

历史地质学也是地质学的重要分支学科，它主要研究岩石圈，即地壳和部分上地幔的发展历史及其规律性。其具体研究内容包括沉积（地层）发育史、生物演化和构造运动史。它来源于区域地质调查、填图和矿产普查勘探实践所积累的丰富资料，其研究成果又反过来指导这些工作。

虽然远古人类就有关于地层、化石等方面的知识，但地史学学科体系的形成还是主要起源于18－19世纪欧洲的英、法、德、意等国，特别是英、法两国。

18世纪中期，法国的一些地质学家和生物学家调查了巴黎盆地的大量化石和地层，他们以特殊的沉积岩和生物化石划分了反映地理环境的海滨相带和深海相带的界线，对巴黎盆地地层层序作了系统研究。后来，又有学者系统研究了维拉雷山脉的地层和化石，提出存在着由老到新的五个层序，这些，成为用化石和沉积物的性质恢复过去环境的地史学的基本方法。

18世纪末、19世纪初，英国的史密斯调查研究了威尔士到泰唔士河广大地区的地层和化石，绘制了大面积地质图、地层剖面图、地层柱状图，用地名命名不同层序，如“伦敦粘土”、“里阿斯层”等。他又出版了专著《用生物化石鉴定地层》，从此奠定了地层学、地史学的基础。在他之后，地质学家们尝试以化石为基本依据，确定地质历史时期的大的时间单位和地层单位，先后建立了志留系和寒武系，又将二者间重复部分单独分出建立奥陶系，以及后来的泥盆系、石炭系和二叠系。“系”代表地层单位，相对应的时间单位是“纪”，于是就有了寒武纪、奥陶纪、志留纪、泥盆纪、石炭纪和二叠纪。

在“纪”的基础上，地质学家们发现还能区分出更大一些的时间单位和地层单位。早在18世纪中期，德国的地质学家莱曼和意大利的地质学家阿尔杜伊诺就提出将成层岩石分为“原始层”、“第二层”和“第三层”。18世纪后期德国地质学家维尔纳归纳了前人的工作，将地层划分为“原始层”、“过渡层”、“覆盖层”和“冲积层”，这些都是比“纪”更笼统、更粗略的大的地层单位的雏形。

到了19世纪中期，英国地质学家菲力普斯将寒武、奥陶、志留、泥盆、石炭、二叠几个系合并称为古生界；将三叠、侏罗、白垩三个系合并成为中生界；将第三系与第四系合并称为新生界，从而产生了第一个地层系统表或地质年代的顺序。更古老的地层单位是在美国产生的，地质学家洛根根据对北美大陆大量不含化石的古老结晶岩、片麻岩的研究，建立了“劳伦系”和“休伦系”。后来，地质学家丹纳称劳伦系为“太古界”；地质学家万海斯又称其上的休伦系为“元古界”。

地质历史上的太古界、元古界、古生界、中生界和新生界就是这样产生的，它们是地层单位，与它们相应的就有五个“代”（年代单位），每个“代”都包含着不同的“纪”，以古生物化石作为划分依据。一般说来，太古代和元古代只有很原始的、特征不清的生物；古生代具有古老的、多数现已绝灭的生物；中生代具有中等复杂程度的生物，并与现代生物有若干相似；新生代具有高等生物，并与现代生物大多类同。

研究内容

历史地质学研究的主要内容：

①地层学和地质年代学。研究地壳表层岩石的形成年代、生物群的特征以及地层划分与对比。生物演化是古生物学研究的基本内容。地史中的生物演化着重于生物界在地球历史各阶段的盛衰和演替，特别是各生物门类自低级至高级逐步出现和演变衰亡的过程。当然，古生态的研究可以协助确定沉积环境，生物地层的研究一直是确定时代、进行对比的主要手段。自从30年代霍姆斯等测定地层岩石矿物的生成年龄以来，地质年龄测定与生物地层划分相结合，使地质年代表有了具体的年龄值。

②古地理学。研究地层的形成环境及不同环境的空间分布特征。整个地层学系统就是地球历史上沉积作用的物质记录。沉积物的性质反映了物质来源、沉积作用和形成环境的特征。沉积物的分布则反映了剥蚀区和沉积区的轮廓以及海陆分布的特征。把不同时期地层沉积和分布轮廓进行比较，就可得出古地理格局不断发展演变的概念，所以沉积发育史也就是古地理的发展史。

③历史大地构造学。根据地层的沉积类型、物质组分接触关系以及岩浆活动和构造变动等，推断其形成时的构造条件和这些构造条件在地质历史上的时空演变。沉积特征和古地理轮廓的变化实质上是地壳各区段构造运动的反映。构造运动一直是地史研究的重要内容。18世纪末，J.赫顿发现了地层间的不整合现象，并以造山或构造运动予以解释。从那时以来，人们通过地层的不整合关系认识了许多造山运动期和与之相伴生的岩浆侵入及变质作用。根据地层组成的组分和厚度不同，根据构造运动和岩浆活动的程度不同，人们逐步建立了构造活动程度的概念。大陆地区可分出构造上的活动区和稳定区，即传统的地槽区和地台区。两种地区的构造发展特征及其相互关系的研究，就是构造运动史。根据各区构造运动史的不同，将地壳各区段分为不同的构造单元，分出不同的构造阶段，就是历史大地构造分析。历史大地构造分析日益成为地史学研究的重要内容。

展望

现代地史学的研究范围在空间上扩展到大洋区和南北极区；在时间上追溯到40亿年前的地质史前期；在深度上深入到上地幔，以至核幔关系。地史学逐步扩展为整个地球历史的学科。地史学的研究手段和方法要涉及到地质科学的许多分支学科，以至地球物理学的有关学科。在思想上地质演化的突变观或新灾变观，以及由此派生的阶段论概念日益受到重视。地史学将向着一个多学科互相渗透的、更具有综合性的学科分支发展。

争论

其一为水成论与火成论之争，发生在18世纪末。争论的焦点在于岩石的形成理论，一方以德国科学家魏尔纳（Abraham G. Werner）为代表，强调形成岩石过程中的水的作用；另一方以苏格兰科学家赫屯（James Hutton）为代表，强调火的作用。现今已经知道，岩石主要由三大类构成，除了水成为主的沉积岩和火成为主的岩浆岩，还存在一类变质岩。水成过程和火成过程在岩石的形成中都扮演了重要角色。

其二为灾变论与渐变论（也称均变论）之争，发生在19世纪早期。持灾变论观点的学者认为，地球历史上曾发生过多次大的灾难，是灾难导致了旧的物种的灭绝和新物种的再创造。持渐变论观点的学者认为，物种演化的动力来自于微弱的地质作用在地球演变过程中的长期积累，不依靠大型的灾难也能够发生。

第三场争论是固定论与活动论之争。固定论学说认为地壳的位置是永远不变的，其运动方式以垂直运动为主。传统的地槽、地台学说就是一种固定论学说。活动论学说认为地壳的运动是以水平运动为主的，垂直运动虽然存在，但是是水平运动过程中派生出来的（比如两地块水平挤压处地壳向上隆起）。活动论随着板块构造学说的发展，逐渐被学者所认同。

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