第四节　地球科学的发展简史与未来展望

　　地球科学是一门既古老而又年轻的科学。说其古老，是因为有关地球科学知识的萌芽与积累从人类诞生的那天起就已开始；说其年轻，是因为地球科学的主要学科的真正创立只是最近几个世纪的事情，并且迄今为止，地球科学虽已发展成为一个完善的科学体系，但其中仍存在许多重大基础理论问题未获解决。地球科学的发展历史大致可分为三个阶段，即：古代地球科学知识的萌芽与积累阶段（17世纪以前）、地球科学的主要学科的创立与初步发展阶段（17～19世纪）、地球科学的革命与全面发展阶段（20世纪至今）。现今地球科学正处在一个革故鼎新的关键时期，可以预见在不远的将来，地球科学将进入一个全新的、更成熟的发展新阶段。

（一）古代地球科学知识的萌芽与积累（17世纪以前）

　　有关地球科学的知识与人类生活密切相关，其思想的萌芽可以追溯到远古时代。随着人类文明的发展，地球科学知识也得到了不断积累。我国是具有悠久历史的文明古国，其地球科学思想萌芽之早、知识积累之丰富是任何其它国家都不能比拟的，现仅举几例，可见一斑。

　　《禹贡》、《山海经》、《管子》是成书于春秋战国时代（公元前770～221年）的最早一批有关地理、地质、水文、气象的著作。《禹贡》记载了公元前21世纪大禹治水时候所了解的全国各地的矿产情况和山川地形。《山海经》除记述了山岳、河流、湖泊、沼泽、气候与气象等之外，还记述岩石（矿石）及矿物（金属与非金属矿物）72种，矿产地440多处，此书把矿产划分为金、玉、石、土四大类，这是世界上最早的一个分类。《管子》一书曾对金属矿床与找矿知识有精辟论述，指出了利用矿物共生组合及“铁帽”等作为找矿标志的科学方法。该书还曾对河流的横向环流、侧蚀作用形成河曲的过程进行了正确分析。

　　东汉杰出的科学家张衡于132年创造了世界上第一台地震仪——候风地动仪，138年在洛阳用这台地震仪正确测出了发生在650km外的陇西地震。

　　《水经注》是南北朝卓越的地学家郦道元在研究前人著作的基础上，结合自己的实际考察，于512～518年编写的著名地学著作。书中涉及地域广泛（包括中国及部分邻区），记述内容包括河流、瀑布、湖泊、风沙、溶洞、火山、地震、山崩、地滑、温泉、陨石、化石、矿物、岩石和矿产等多方面的地质、地理及水文等内容，至今仍有参考价值。

　　宋朝沈括（1031—1095年）所著《梦溪笔谈》是一部百科全书式的光辉著作，其中涉及地球科学领域的包括陨石、地震、矿物、矿床、化石、河流、地下水、海陆变迁、地形测量和制图等多方面。例如，书中论述了流水的侵蚀作用与沉积作用；推断华北平原是由河流自上游搬运泥沙到下游沉积而形成的冲积平原；沈括还根据太行山东麓山崖间所见海生螺蚌化石，推断东距大海千里以外的该地在古代曾经是海滨；他还根据化石推测古地理、古气候的变迁。沈括对化石的正确认识比意大利人达·芬奇所提出的类似观点要早400年；他在分析地质问题时使用的古今类比法比莱伊尔《地质学原理》所应用的“将今论古”的方法要早700多年。沈括还首次使用“石油”这一科学术语，该术语被一直延用至今。

　　《徐霞客游记》是明朝徐宏祖（1586—1641年）撰写的一部考察记实型著作，书中对我国许多地区的岩溶、火山、温泉、水文、地貌及矿物等作了极有价值的记述。

　　《天工开物》为明代宋应星（1587—1661年？）所著，书中详细记载了非金属矿物的产地、形状及性质；并根据煤的硬度与挥发性提出了世界上较早的煤分类法；特别是第一次系统论述了我国采矿工程技术，对矿藏开采、井下支护、通风、矿井充填、矿石洗选等都有细致描述。

　　由此可见，我国古代地球科学思想非常活跃，积累了丰富的理论和实践知识，这一领域的研究与成就当居世界前列。但是由于我国封建社会（特别是后期）的闭关自守，重视习文读经，轻视生产技术和自然科学知识，搞文化专制统治，严重阻碍了科学的发展，使近代地球科学的一些主要学科没能在中国这片沃土上诞生。

　　国外古代地质知识的萌芽与积累主要集中于欧洲。

　　古希腊学者毕达哥拉斯（约公元前571—497年）、亚里士多德（公元前384—342年）、狄奥弗拉斯特（公元前370—287年）等都曾对火山喷发、地震和尼罗河三角洲的形成进行了观察和解释，并根据岩层中的贝壳化石得出海陆变迁的概念，他们还对部分岩石、矿物作了初步分类和描述，还对一些天气现象作过适当的描述与解释。

　　古罗马的斯特拉波（Strabo，公元前63—公元20年）著有《地理学》，书中论及了有关化石、海陆升降、火山、地震、河流的搬运与沉积作用等许多方面的地质问题。老普里尼（Plinythe  Elder）于77年著出《自然史》，书中曾对矿物进行了专门论述，包括当时使用的各种矿物、建筑用石材、矿石及矿床、采矿及冶金方法等。同时代的西尼卡（Seneca）著有《自然问题》等书，论述了有关地震、地下水和地面水问题，认识到河流对山谷的侵蚀作用。

　　14～16世纪欧洲的“文艺复兴”运动给地球科学的发展带来了生机，为地球科学的一些主要学科的创立准备了条件。

　　15世纪末至16世纪初哥伦布、麦哲伦等相继环球航海成功，证实地球是球形，并对大洋和大陆的轮廓有了初步了解。1530～1540年哥白尼写成《天体运动》这一伟大著作，提出“太阳中心说”。这对该时期的地球科学研究起了重要促进作用。

　　意大利艺术家达·芬奇（1452—1519年）早年曾领导开凿运河工程，他对化石进行了细致观察和研究。他认为现今内陆或高山上发现的海生贝壳化石，是原先生长在海水中的生物，后来埋藏在泥沙中而形成，并由此推测海陆变迁历史。他还明确指出，地球是一本书，这本书早于文字记载，科学的任务就是辨读地球自身的历史痕迹。

　　德国的阿格里柯拉（Agricola，1494—1555年）一生著有七部地质专著，除了叙述德国采矿业的发展以外，还根据矿物的物理性质对其进行分类，对矿物与金属矿床的形成及相互关系作了论述，并涉及古生物学等问题。后人誉之为“矿物学之父”。
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