现代科技综述知识文库：古地理学

1、现代科技综述系列古地理学科技是人类区别于动物的重要文明之一，是人类对自然规律研究和利用的学科。本文提供对科技基本概念“古地理学”的解读，以供大家了解。古地理学是一门重建过去地理环境发展史的科学(周廷儒，1982)。依据不同的研究方向可分为：以地质学为研究方向的古地理学；以古气候为研究方向的古地理学；以自然地理学为研究方向的古地理学。现代地面自然界的每一个特征，都有一定发展的历史。研究古地理不仅是为了了解现代，更重要的是为了预报将来。研究古地理有助于解决自然进化问题，探明矿床带的形成与分布规律，具有重要的理论和实践意义。古地理学发展过程 古地理学是在地质发展的最初阶段就开始形成，其发展过程可分为

2、4个阶段。建立阶段。18世纪中叶古地理学取得了合法地位，这与德国康德(IKant)的星云学宇宙起源理论(1755)和俄国MB罗蒙诺索夫的地质学思想(论地层，1763)有关。MB罗蒙诺索夫在论地层中就已经采用了“古代地理”(即古地理学)这一术语。发展阶段。19世纪古地理学的观念由自然科学各部门的学者共同加以发展。其中德国洪堡(Alexander von Humboldt)的宇宙(18431844)和达尔文(Charles Robert Darwin)的物种起源(1859)影响巨大。当时的自然史(或称为自然历史学)，乃是生物学、地质学和自然地理学的综合。19世纪时，普通地质学和地史学是2门独立的科

3、学。在没有具备一套特有的一般原理和研究方法以前，古地理学一直是地史学的一部分。这一时期曾提出了古地理学的基本问题，其中包括大陆的起源和世界海水的成因等。例如奥地利修斯(Eduard Suess)在地球的面貌(18831888)巨着中，依据岩层、构造、矿物、古生物以及冰川擦痕等证据，提出冈瓦纳古陆存在的设想，但在最后解释中仍陷入了海陆固定论的陆桥说，未能达到大陆漂移的思想。成熟阶段。20世纪初到60年代，最具影响的是德国魏格纳(Alfred Lother Wegener)，他综合当时的气候学、地质学、地球物理学、古生物学、古气候学等已有的证据，创立了大陆漂移说。魏氏于1912年发表大陆漂移说，1

4、915年发表海陆的起源。但受当时地质学界的大陆固定论和陆桥说的束缚，致使大陆漂移说被搁置达20年之久。在此期间，古地理学仍然吸收了地球化学(和生物地球化学)、地球物理学、太阳地球物理学和天文学的新事实和新见解而变得丰富起来。其中前苏联的古地理学发展比较迅速，例如马尔科夫(MApo)古地理学(1956)，Py(鲁欣)的普通古地理学原理(1959)等。这些着作明确地提出了地球上的地形、风化壳、水圈、大气圈、生物圈和成层岩石圈在地史过程中的发展规律系统地介绍了古地理学的基本原理；研究大地构造对研究古地理的作用；古地理的研究方法；古代景观的基本类型及主要组成部分；古地理图的编制及其对找矿的意义等。迅速

5、发展阶段。20世纪60年代以后，由于古地磁学的兴起，对洋底的认识更加清楚。1961年确立了洋底扩张说，1968年建立起板块构造学说(即“新全球构造论”)，从而引起一场规模巨大的“地学革命”。在“地学革命”的冲击下，古地理学有了迅速的发展，许多重要的着作和论述相继问世。1962年Lester CKing的地球形态学，1965年AEMNairn的古气候学问题，1973年AHallam的地球科学的革命 从大陆漂移到板块构造，1976年Brian FWindley的地球早期历史，1979年MWMc Elhinny的地球：其起源，结构和演化等。许多新科学、新技术的发明，如回声测深仪、深海洋底钻探技术、放

6、射性同位素测年法、人造地球卫星的发射、遥感遥测技术、电子计算机技术、古温度、微古生物学和精密地震测量等技术的广泛应用，对古地理学的发展有重要的推动作用。在1949年以前，中国古地理学的研究是比较薄弱的领域。1949以后，随着地理学的发展，古地理学的研究也取得了巨大的成就。其中周廷儒作出了卓越的贡献。1981年胡焕庸等编着世界海陆演化，1982年周廷儒编着古地理学，1984年中国科学院中国自然地理编辑委员会编辑出版中国自然地理古地理。古地理学的研究 其很重要方面，是探讨地理圈的形成和演化。地球的起源和地球年龄。关于地球起源的认识至今仍有分歧，把众多假说归纳起来，可分为两类：认为地球前身是一团炽热

7、的气体，是太阳系渐变的统一过程形成的，称为星云假说康德拉普拉斯(Pierre Simon Laplace)；认为地球是由太阳捕获的低温埃尘和气体所组成。地球的热量是地球内部物质能量释放的结果费森科夫(，ece)施密特(MUT)。过去30年来，大多数学者倾向于地球是由固体物质积聚而成的理论(周廷儒，1982)。随着地球内部热量的积累，地球物质发生了热力和重力分化，形成了地核、地幔和地壳。关于地球的年龄，沃伊特凯维奇()分出以下地球年龄概念的序列：地球物质(重化学元素)的年龄为555亿年；地球形成行星以后的年龄为555亿年至455亿年；地壳形成年龄为452亿年；已知最古老的地壳区年龄为30亿年；最

8、古老的生物化石年龄为20亿年。目前已知经同位素测定的地球年龄为46亿年，大陆上已知最古老的岩石年龄为38亿年。大洋、大陆的起源与发展。现在已知洋底的岩石最老不超过23亿年，与大陆地壳相比具有新生的性质。洋壳一面生长，一面消亡，大约23亿年洋底便要更新一次。洋底的演化主要通过海底的扩张，并经历以下几个阶段：胚胎期(如东非裂谷)、幼年期(红海与亚丁湾)、成年期(大西洋)、老年期(太平洋)、结束期(地中海)和残迹期(喜马拉雅印度河)。大陆地壳主要由密度较小的硅铝层和大洋地壳主要由密度较大的硅镁层组成。“花岗岩浆和玄武岩浆的起源问题正就是大陆的起源问题”(克鲁泡特金，1956)。有人推测距今46亿年前

9、是花岗岩壳的发展时期。现在各大洲都有太古代形成的古陆块，环绕着这些古陆块的四周有元古代所形成的岩层，在它们的外围边缘则是显生宙活动带所构成的边缘，从太古代到现代大陆是逐渐发展扩大的。板块构造的雏形大约形成于50亿年前地壳开始固结的时候。岩石圈板块以洋脊(海岭)、海沟和转换断层为边界，环绕着它自己的旋转极作移动，但各个板块的移动方向和速度是不同的。地幔对流、热点和地幔柱理论，是70年代关于板块驱动理论中的又一个新进展。现在有足够的证据可以证明，在漫长的地质历史时期中，各大陆是有分有合的。大气圈和水圈的形成。原始地球体积较小，不可能吸引往大气圈。大气圈主要是由原始岩石圈中外逸和累积的产物(周廷儒，

10、1982)。原始大气圈含有丰富的碳酸气、氮、氨、水蒸气、氢、二氧化碳、硫化氢、氰化氢等，并可能有非生物成因的氧，其中碳酸气最多。现代大气的主要成分是氮和氧，氮本来和氢结合成氨。氧的来源是某些次生作用的结果，包括水分子的裂解，重力场逸出的氢，岩石风化而来少量的氧以及二氧化碳和水的光合作用产生的氧。原始的海盆并未贮有海水，水的来源主要靠地壳内部的水蒸气。包括地幔对流外壳物质熔融结晶中排出的水蒸气。花岗岩和其它岩石中包含的水分(花岗岩含水量占总体的6%10%)、火山喷出的水蒸气、断裂洋壳里分化出来的矿物水等。地球体积膨胀增大到有足够引力时，地球上的水圈才进一步建立。因而大气圈和水圈是在不断增长发展，

11、当时的大气圈和水圈中水的体积可能只达到现代的10%30%。生命圈的形成和演化现已知在地球发生生命之前，曾进行着有机化合物的逐渐复合过程，并可能在原始宇宙本身已包含着有机化合物的基础。生命圈的形成在很大程度上决定于水圈、大气圈和地面风化壳的形成。原始大气在对流层中缺乏游离氧，这对有机高分子化学合成提供了理想条件，导致了生命的起源(周廷儒，1982)。生命的形成与演化可分为4个阶段：由无机物质生成简单的有机物质，原始大气在自然界产生的宇宙射线、紫外线、闪电、局部高压、火山爆发等外界高能作用下，自然组合成如氨基酸、核苷酸、单糖、ATP(三磷酸腺苷)等简单的有机物；简单的有机物形成如蛋白质、核酸、多糖

12、、类脂等高分子有机物，它们是组成生命的必要的物质基础；复杂的有机物在原始海洋中凝结成许多类似“团聚体”的多分子体系，构成原始生命的萌芽；多分子体系通过互相吸附形成原始界膜，构成独立体系。通过不断进化和自然选择，产生生命的基本特征新陈代谢和繁殖，诞生了原始生命。从此，生命的演化就由化学进化阶段进入生物进化阶段。以上各个圈层共同构成地理圈，地理圈的形成标志着原始地球演化的结束和重要地质时期的开始。古地理学除研究地理圈的形成和演化以外，还研究各地质时代的古地理环境。主要通过地质方法(构造岩相法、沉积岩相法、重力计算和重力测量、古地磁等)；古代陆地、海盆、盆地的古地理描述法；古地理制图法等，力图用综合

13、观点和专门方法来重建地球历史时期的地理环境，运用景观分带学说研究过去地质历史时期和人类历史时期地理圈的变化规律。随着科学技术的发展，古地理学将有许多新的发现和认识，将更趋于：(1)应用研究(寻找能源和矿产等)；(2)新生代古地理研究(因古地理痕迹保存较为完整易于观察和对比，同时与人类环境密切)；(3)模拟研究等。【参考文献】： 1 马尔科夫古地理学梁元博，等译北京：地质出版社，1959 2 鲁欣普通古地理学原理张智仁，等译北京：中国工业出版社，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 胡焕庸，等世