帶你了解地質學，探索有46億年歷史的大地

知識 10-29

想必大家都看了最近那則新聞了吧，在青海的花土溝，人們找到了一位幾十年前不幸罹難的地質學家的遺體。半個世紀，黃沙早已覆蓋了先驅者的腳印，而歲月則磨蝕了故事的內容。不知茫茫的戈壁灘是否了解海枯石爛，但至少，在人類的開拓史上，我看到了一座新的永恆。

在青海的茫茫戈壁灘，人們找到了一位幾十年前不幸罹難的地質學家的遺體。向這位地質學家致敬。

先驅者的事迹值得敬佩，可話說回來，地質學就這麼苦，這麼危險么？毋庸諱言，是的。不過——站在生存與延續的角度——人類的哪件大事小事，不是靠苦難和風險一路嗑出來的呢？

作為六大自然科學之一的地質學，承擔著認識自然、開拓資源的核心任務。它沖在人類與原生自然界打交道最前線，因此，也把超乎日常都市生活幾個數量級的精彩和艱難，一股腦拋在了文明的長鏡頭前。它是敘事手法，但本身也是一個敘事對象，對於這門註定充斥著豐富張力的學科，你有了解它的願望嗎？

地質學到底研究什麼？

說起「數理化天地生」，大家耳熟能詳。可是，真要讓人深究這個「地」字都囊括些什麼，恐怕就不見得有幾個人能說對了。對我們這些真正搞地質的來說，常常會聽到一些啼笑皆非的答案：「你們不是搞土建/考古的么」….的確，這些學科免不了跟大地打交道，但問題是，他們真的跟地質學相差十萬八千里啊..。真正的地質學——或者說廣義的地球科學，其實只有一個主線目的：那就是在空間和時間的框架下，認識地球的構成和演化。

所謂空間框架，即我們需要了解地球的結構、成分、各成分間的相互關係，以及這些關係背後的動力學機制。而之於時間框架呢，我們主要回溯地球的歷史，我們想弄清楚：自從它誕生至今的這46億年內，地球上到底發生過哪些事兒？這些事兒為什麼會發生？他們造成了什麼樣的影響？

這一套時間加空間的框架，構成了人類認識地球系統的主要邏輯線條，我們一般稱這條邏輯線為地質理學（或理科地質），它包含了岩石學、構造地質學、古生物地層學、地球化學等等二級學科門類。

地質學是是在空間和時間的框架下，認識地球的構成和演化。

人類之所以要認識地球，必然是為了滿足一定的目的。面對無限廣闊的大自然，人類的好奇心算一方面，但在馬斯洛金字塔里，好奇心畢竟不是最底部的元素。免於飢餓和匱乏，對人類來說才是優先順序更高的事情。所有這一切都必須建立在一個基本出發點上，即，我們必須源源不斷地從自然界獲取資源，才能維持生存，進而發展。

大家有沒有想過，支撐我們生產生活的各類資源，都來自於哪兒呢？事實上，除了生物圈和淡水資源外，所有的生產生活質料，到頭來，都只能問岩石圈要。

工業所需的金屬材料，來自於岩石圈；建築業所需的石材水泥，來自於岩石圈；高新產業所需的稀土有色，來自於岩石圈；驅動機器和交通網路的石化能源，來自於岩石圈……這還不夠。甚至我們日常使用的塑料、化纖等等製品——這些看上去跟無機世界沒多大關聯的東西，同樣來自於岩石圈。幾乎整個有機化工產業，都建立在幾種較簡單的有機質成分上，而有機質來自於哪兒？石油天然氣資源。

我們的許多生產生活資料，都來自於岩石圈。

總之，人類對岩石圈資源有著持續不竭的旺盛需求，這份需求，決定了地質理學必然要發揮它的理論價值，為資源的勘探開發提供實際指導，這些面向生產的應用型地質學，這就是我們平時所說的「工科地質」，比如各式各樣的資源勘查工程（油氣資源、固體礦產）等。

地質學怎麼進行研究？

既然地質學這麼重要，人們又是靠什麼途徑跟地球打交道的呢？靠岩石。

地質學固然放眼於包含了軟流圈和大氣圈在內的整個地球，但主要的研究對象，卻是岩石圈。道理很簡單：其它圈層的運動演化信息，只有在岩石圈中才能保存下來。今人雖然看不到億萬年前的地球光景，但古代的事件，卻能在岩石圈中留下蛛絲馬跡呀。

跟岩石打交道，門道就多了去了。先陳述一個基本概念——岩石，是礦物的集合體，而礦物，則是天然的單質和化合物。這個概念是一切地質學研究的出發點。一個合格的地質學家——無論是研究哪方面的，都必然得先熟稔礦物和岩石，知道它們的成分、知道它們的結構、知道它們應該形成於什麼環境。

在這個基礎上分別往小、往大走，才算真正打開了地質的大門。

岩石是礦物的集合體，而礦物則是天然的單質和化合物。

往小了走——比單質和化合物更小一級是什麼？化學元素。不同的化學元素在地球上含量不同，因此有主量元素和微量元素之分。很多元素對環境條件極端敏感，它們在環境因子的控制下，要麼聚集、要麼分異，要麼相互之間進行化學反應。而所有這些信號呢，都成為我們反演古代地球環境變化的線索。

因此，通過岩石學（Petrology）、礦物學（Mineralogy）和地球化學（Geochemistry），我們就可以追溯岩石形成時的環境特徵和動態。

當我們把岩石的特徵和動態置入一個更宏觀的故事框架時，我們就到了「往大了走」的世界——地質構造（Geological structure）。

地質構造大致可以劃為兩類：一類是環境構造，比如地層（Stratum）、火山機構（Volcanic edifice）等；另一類則是力學構造，比如斷層（Fault）、節理（Joint）等。

前者對應著具體環境下的地殼造物，而後者則對應著地殼內的應力機制。當豐富多彩的構造樣式相互組合，構成一個相對穩定、規模也更大的獨立集合體時，就是地殼的基本動力學單元——板塊（Plate）了。現今地球上大小板塊幾十個，它們之間會相互分裂、也會相互聚合。絕大多數星球級別的地質特徵，都是這個級別上塑造出來的，比如造山帶、平原、高原、海溝、大洋中脊等等……而研究這個級別上地球演化規律的學科，就是地質學最大一級的框架——所謂的大地構造學了（Tectonics，這是溯鷹我自己的主線研究方向）。

儘管大地運動紛繁不息，但所有的這一切，其實只是一個舞台。有舞台，自然就要有演員。這時候，就該生物圈出場了。從38億年至今，生物在地球舞台上書寫的這部編年史，絕對不遜於無機世界的任何一個篇章。專門研究地史時期生命特徵與演化脈絡的地學分支，叫做古生物學（Palaeontology）；而為「大地歌劇」劃分章節，鑒別每一位「演員」應該隸屬於哪一幕的學科，則是地質年代學（Geochronology）。

大地構造學是是地質學最大一級的框架。

我和地質學的故事

上述所有這一切，都不是我們坐在鋼鐵森林裡憑空想像出來的空中樓閣。地質學不是算出來的，要想了解大地，永遠都有且只有一個方法：走近她。——走近原生態的岩石圈，走近真正的大自然。於是呢，地質學家面對的，註定是一個又一個的Expedition。每一次，伴隨而來的都是艱辛與風險，每一次，伴隨而來的都是未知與刺激。

你說這值嗎？很抱歉我無法給你答案。這是一個冷暖自知的體驗。「值不值」、「有沒有意義」，本質上是一個價值理性問題，而不是一個科學問題。現代百年，除魅世紀。每一個個體都是自我價值的收斂點；每一份外界的意義，都沒有替你做主的權力。你的看法不應由我，也不應由一個學科、一個行業、或者一種生活態度，來冒然代言。

因而，我只【分享】我的感受。

我確實體驗過高海拔的缺氧，但我也目睹過帕米爾高原上轉瞬即逝的霞光。

我確實在無人區體驗過風餐露宿，但帳篷外那純凈的銀河，也足以讓午夜安靜地沸騰。。

這是我的故事，但地質學卻是人的故事與地球故事的交匯。一旦有了交匯，我能看到的，自然還會更多。

我看見馬琳諾的寒冬[1]，熱帶波濤被盡數冰封；

我也見過第三極的升隆[2]，那是特提斯敲響的晚鐘。

我聽見隕石摩擦大氣的絕嘯，蓋過了千萬巨龍的悲鳴[3]；

我也目睹過盤古之陸的崛起，讓大地傲然於行星。 [4]。