現(xiàn)代科技綜述知識文庫：古地理學

1、現(xiàn)代科技綜述系列古地理學科技是人類區(qū)別于動物的重要文明之一，是人類對自然規(guī)律研究和利用的學科。本文提供對科技基本概念“古地理學”的解讀，以供大家了解。古地理學是一門重建過去地理環(huán)境發(fā)展史的科學(周廷儒，1982)。依據(jù)不同的研究方向可分為：以地質(zhì)學為研究方向的古地理學；以古氣候為研究方向的古地理學；以自然地理學為研究方向的古地理學?，F(xiàn)代地面自然界的每一個特征，都有一定發(fā)展的歷史。研究古地理不僅是為了了解現(xiàn)代，更重要的是為了預報將來。研究古地理有助于解決自然進化問題，探明礦床帶的形成與分布規(guī)律，具有重要的理論和實踐意義。古地理學發(fā)展過程 古地理學是在地質(zhì)發(fā)展的最初階段就開始形成，其發(fā)展過程可分為

2、4個階段。建立階段。18世紀中葉古地理學取得了合法地位，這與德國康德(IKant)的星云學宇宙起源理論(1755)和俄國MB羅蒙諾索夫的地質(zhì)學思想(論地層，1763)有關(guān)。MB羅蒙諾索夫在論地層中就已經(jīng)采用了“古代地理”(即古地理學)這一術(shù)語。發(fā)展階段。19世紀古地理學的觀念由自然科學各部門的學者共同加以發(fā)展。其中德國洪堡(Alexander von Humboldt)的宇宙(18431844)和達爾文(Charles Robert Darwin)的物種起源(1859)影響巨大。當時的自然史(或稱為自然歷史學)，乃是生物學、地質(zhì)學和自然地理學的綜合。19世紀時，普通地質(zhì)學和地史學是2門獨立的科

3、學。在沒有具備一套特有的一般原理和研究方法以前，古地理學一直是地史學的一部分。這一時期曾提出了古地理學的基本問題，其中包括大陸的起源和世界海水的成因等。例如奧地利修斯(Eduard Suess)在地球的面貌(18831888)巨著中，依據(jù)巖層、構(gòu)造、礦物、古生物以及冰川擦痕等證據(jù)，提出岡瓦納古陸存在的設(shè)想，但在最后解釋中仍陷入了海陸固定論的陸橋說，未能達到大陸漂移的思想。成熟階段。20世紀初到60年代，最具影響的是德國魏格納(Alfred Lother Wegener)，他綜合當時的氣候?qū)W、地質(zhì)學、地球物理學、古生物學、古氣候?qū)W等已有的證據(jù)，創(chuàng)立了大陸漂移說。魏氏于1912年發(fā)表大陸漂移說，1

4、915年發(fā)表海陸的起源。但受當時地質(zhì)學界的大陸固定論和陸橋說的束縛，致使大陸漂移說被擱置達20年之久。在此期間，古地理學仍然吸收了地球化學(和生物地球化學)、地球物理學、太陽地球物理學和天文學的新事實和新見解而變得豐富起來。其中前蘇聯(lián)的古地理學發(fā)展比較迅速，例如馬爾科夫(MApo)古地理學(1956)，Py(魯欣)的普通古地理學原理(1959)等。這些著作明確地提出了地球上的地形、風化殼、水圈、大氣圈、生物圈和成層巖石圈在地史過程中的發(fā)展規(guī)律系統(tǒng)地介紹了古地理學的基本原理；研究大地構(gòu)造對研究古地理的作用；古地理的研究方法；古代景觀的基本類型及主要組成部分；古地理圖的編制及其對找礦的意義等。迅速

5、發(fā)展階段。20世紀60年代以后，由于古地磁學的興起，對洋底的認識更加清楚。1961年確立了洋底擴張說，1968年建立起板塊構(gòu)造學說(即“新全球構(gòu)造論”)，從而引起一場規(guī)模巨大的“地學革命”。在“地學革命”的沖擊下，古地理學有了迅速的發(fā)展，許多重要的著作和論述相繼問世。1962年Lester CKing的地球形態(tài)學，1965年AEMNairn的古氣候?qū)W問題，1973年AHallam的地球科學的革命 從大陸漂移到板塊構(gòu)造，1976年Brian FWindley的地球早期歷史，1979年MWMc Elhinny的地球：其起源，結(jié)構(gòu)和演化等。許多新科學、新技術(shù)的發(fā)明，如回聲測深儀、深海洋底鉆探技術(shù)、放

6、射性同位素測年法、人造地球衛(wèi)星的發(fā)射、遙感遙測技術(shù)、電子計算機技術(shù)、古溫度、微古生物學和精密地震測量等技術(shù)的廣泛應(yīng)用，對古地理學的發(fā)展有重要的推動作用。在1949年以前，中國古地理學的研究是比較薄弱的領(lǐng)域。1949以后，隨著地理學的發(fā)展，古地理學的研究也取得了巨大的成就。其中周廷儒作出了卓越的貢獻。1981年胡煥庸等編著世界海陸演化，1982年周廷儒編著古地理學，1984年中國科學院中國自然地理編輯委員會編輯出版中國自然地理古地理。古地理學的研究 其很重要方面，是探討地理圈的形成和演化。地球的起源和地球年齡。關(guān)于地球起源的認識至今仍有分歧，把眾多假說歸納起來，可分為兩類：認為地球前身是一團熾熱

7、的氣體，是太陽系漸變的統(tǒng)一過程形成的，稱為星云假說康德拉普拉斯(Pierre Simon Laplace)；認為地球是由太陽捕獲的低溫埃塵和氣體所組成。地球的熱量是地球內(nèi)部物質(zhì)能量釋放的結(jié)果費森科夫(，ece)施密特(MUT)。過去30年來，大多數(shù)學者傾向于地球是由固體物質(zhì)積聚而成的理論(周廷儒，1982)。隨著地球內(nèi)部熱量的積累，地球物質(zhì)發(fā)生了熱力和重力分化，形成了地核、地幔和地殼。關(guān)于地球的年齡，沃伊特凱維奇()分出以下地球年齡概念的序列：地球物質(zhì)(重化學元素)的年齡為555億年；地球形成行星以后的年齡為555億年至455億年；地殼形成年齡為452億年；已知最古老的地殼區(qū)年齡為30億年；最

8、古老的生物化石年齡為20億年。目前已知經(jīng)同位素測定的地球年齡為46億年，大陸上已知最古老的巖石年齡為38億年。大洋、大陸的起源與發(fā)展?，F(xiàn)在已知洋底的巖石最老不超過23億年，與大陸地殼相比具有新生的性質(zhì)。洋殼一面生長，一面消亡，大約23億年洋底便要更新一次。洋底的演化主要通過海底的擴張，并經(jīng)歷以下幾個階段：胚胎期(如東非裂谷)、幼年期(紅海與亞丁灣)、成年期(大西洋)、老年期(太平洋)、結(jié)束期(地中海)和殘跡期(喜馬拉雅印度河)。大陸地殼主要由密度較小的硅鋁層和大洋地殼主要由密度較大的硅鎂層組成。“花崗巖漿和玄武巖漿的起源問題正就是大陸的起源問題”(克魯泡特金，1956)。有人推測距今46億年前

9、是花崗巖殼的發(fā)展時期?，F(xiàn)在各大洲都有太古代形成的古陸塊，環(huán)繞著這些古陸塊的四周有元古代所形成的巖層，在它們的外圍邊緣則是顯生宙活動帶所構(gòu)成的邊緣，從太古代到現(xiàn)代大陸是逐漸發(fā)展擴大的。板塊構(gòu)造的雛形大約形成于50億年前地殼開始固結(jié)的時候。巖石圈板塊以洋脊(海嶺)、海溝和轉(zhuǎn)換斷層為邊界，環(huán)繞著它自己的旋轉(zhuǎn)極作移動，但各個板塊的移動方向和速度是不同的。地幔對流、熱點和地幔柱理論，是70年代關(guān)于板塊驅(qū)動理論中的又一個新進展?，F(xiàn)在有足夠的證據(jù)可以證明，在漫長的地質(zhì)歷史時期中，各大陸是有分有合的。大氣圈和水圈的形成。原始地球體積較小，不可能吸引往大氣圈。大氣圈主要是由原始巖石圈中外逸和累積的產(chǎn)物(周廷儒，

10、1982)。原始大氣圈含有豐富的碳酸氣、氮、氨、水蒸氣、氫、二氧化碳、硫化氫、氰化氫等，并可能有非生物成因的氧，其中碳酸氣最多?，F(xiàn)代大氣的主要成分是氮和氧，氮本來和氫結(jié)合成氨。氧的來源是某些次生作用的結(jié)果，包括水分子的裂解，重力場逸出的氫，巖石風化而來少量的氧以及二氧化碳和水的光合作用產(chǎn)生的氧。原始的海盆并未貯有海水，水的來源主要靠地殼內(nèi)部的水蒸氣。包括地幔對流外殼物質(zhì)熔融結(jié)晶中排出的水蒸氣?；◢弾r和其它巖石中包含的水分(花崗巖含水量占總體的6%10%)、火山噴出的水蒸氣、斷裂洋殼里分化出來的礦物水等。地球體積膨脹增大到有足夠引力時，地球上的水圈才進一步建立。因而大氣圈和水圈是在不斷增長發(fā)展，

11、當時的大氣圈和水圈中水的體積可能只達到現(xiàn)代的10%30%。生命圈的形成和演化現(xiàn)已知在地球發(fā)生生命之前，曾進行著有機化合物的逐漸復合過程，并可能在原始宇宙本身已包含著有機化合物的基礎(chǔ)。生命圈的形成在很大程度上決定于水圈、大氣圈和地面風化殼的形成。原始大氣在對流層中缺乏游離氧，這對有機高分子化學合成提供了理想條件，導致了生命的起源(周廷儒，1982)。生命的形成與演化可分為4個階段：由無機物質(zhì)生成簡單的有機物質(zhì)，原始大氣在自然界產(chǎn)生的宇宙射線、紫外線、閃電、局部高壓、火山爆發(fā)等外界高能作用下，自然組合成如氨基酸、核苷酸、單糖、ATP(三磷酸腺苷)等簡單的有機物；簡單的有機物形成如蛋白質(zhì)、核酸、多糖

12、、類脂等高分子有機物，它們是組成生命的必要的物質(zhì)基礎(chǔ)；復雜的有機物在原始海洋中凝結(jié)成許多類似“團聚體”的多分子體系，構(gòu)成原始生命的萌芽；多分子體系通過互相吸附形成原始界膜，構(gòu)成獨立體系。通過不斷進化和自然選擇，產(chǎn)生生命的基本特征新陳代謝和繁殖，誕生了原始生命。從此，生命的演化就由化學進化階段進入生物進化階段。以上各個圈層共同構(gòu)成地理圈，地理圈的形成標志著原始地球演化的結(jié)束和重要地質(zhì)時期的開始。古地理學除研究地理圈的形成和演化以外，還研究各地質(zhì)時代的古地理環(huán)境。主要通過地質(zhì)方法(構(gòu)造巖相法、沉積巖相法、重力計算和重力測量、古地磁等)；古代陸地、海盆、盆地的古地理描述法；古地理制圖法等，力圖用綜合

13、觀點和專門方法來重建地球歷史時期的地理環(huán)境，運用景觀分帶學說研究過去地質(zhì)歷史時期和人類歷史時期地理圈的變化規(guī)律。隨著科學技術(shù)的發(fā)展，古地理學將有許多新的發(fā)現(xiàn)和認識，將更趨于：(1)應(yīng)用研究(尋找能源和礦產(chǎn)等)；(2)新生代古地理研究(因古地理痕跡保存較為完整易于觀察和對比，同時與人類環(huán)境密切)；(3)模擬研究等。【參考文獻】： 1 馬爾科夫古地理學梁元博，等譯北京：地質(zhì)出版社，1959 2 魯欣普通古地理學原理張智仁，等譯北京：中國工業(yè)出版社，1963 3 Brian F，WindleyThe Early History of the EarthA Wiley-Interscience publication，1976 4 Mcelhinny M WThe Earth its Origin，Structure and EvolutionAcademic press INC(London)LTD 1979 5 胡煥庸，等世