你脚下的每一寸土地，都在讲述一个46亿年的浪漫故事

果壳 · 公众号 · 科学 · 2016-12-17 23:04

正文

作者：溯鹰
编辑：Jerrusalem

前几天，也许很多人都看见了这样一条新闻：在青海的花土沟，人们找到了一位几十年前不幸罹难的地质学家的遗体。半个世纪，黄沙早已覆盖了先驱者的脚印，而岁月则磨蚀了故事的内容。

不知茫茫的戈壁滩是否了解海枯石烂，但至少，在人类的开拓史上，我看到了一座新的永恒。

在青海的茫茫戈壁滩，人们找到了一位几十年前不幸罹难的地质学家的遗体。

先驱者的事迹值得敬佩，可话说回来，地质学就这么苦，这么危险么？毋庸讳言，是的。不过——站在生存与延续的角度——人类的哪件大事小事，不是靠苦难和风险一路嗑出来的呢？

作为六大自然科学之一的地质学，承担着认识自然、开拓资源的核心任务。它冲在人类与原生自然界打交道最前线，因此，也把超乎日常都市生活几个数量级的精彩和艰难，一股脑抛在了文明的长镜头前。它是叙事手法，但本身也是一个叙事对象，对于这门注定充斥着丰富张力的学科，你有了解它的愿望吗？

地质学到底研究什么？

说起“数理化天地生”，大家耳熟能详。可是，真要让人深究这个“地”字都囊括些什么，恐怕就不见得有几个人能说对了。对我们这些真正搞地质的来说，常常会听到一些啼笑皆非的答案：“你们不是搞土建/考古的么”….的确，这些学科免不了跟大地打交道，但问题是，他们真的跟地质学相差十万八千里啊..。真正的地质学——或者说广义的地球科学，其实只有一个主线目的：那就是在空间和时间的框架下，认识地球的构成和演化。

所谓空间框架，即我们需要了解地球的结构、成分、各成分间的相互关系，以及这些关系背后的动力学机制。而之于时间框架呢，我们主要回溯地球的历史，我们想弄清楚：自从它诞生至今的这46亿年内，地球上到底发生过哪些事儿？这些事儿为什么会发生？他们造成了什么样的影响？

这一套时间加空间的框架，构成了人类认识地球系统的主要逻辑线条，我们一般称这条逻辑线为地质理学（或理科地质），它包含了岩石学、构造地质学、古生物地层学、地球化学等等二级学科门类。

地质学是在空间和时间的框架下，认识地球的构成和演化的学科。图片来源：Timetoast.com

人类之所以要认识地球，必然是为了满足一定的目的。面对无限广阔的大自然，人类的好奇心算一方面，但在马斯洛金字塔里，好奇心毕竟不是最底部的元素。免于饥饿和匮乏，对人类来说才是优先级更高的事情。所有这一切都必须建立在一个基本出发点上，即，我们必须源源不断地从自然界获取资源，才能维持生存，进而发展。

大家有没有想过，支撑我们生产生活的各类资源，都来自于哪儿呢？事实上，除了生物圈和淡水资源外，所有的生产生活质料，到头来，都只能问岩石圈要。

工业所需的金属材料，来自于岩石圈；建筑业所需的石材水泥，来自于岩石圈；高新产业所需的稀土有色，来自于岩石圈；驱动机器和交通网络的石化能源，来自于岩石圈……这还不够。甚至我们日常使用的塑料、化纤等等制品——这些看上去跟无机世界没多大关联的东西，同样来自于岩石圈。几乎整个有机化工产业，都建立在几种较简单的有机质成分上，而有机质来自于哪儿？石油天然气资源。

我们的许多生产生活资料，都来自于岩石圈。图片来源：zgghw.org

总之，人类对岩石圈资源有着持续不竭的旺盛需求，这份需求，决定了地质理学必然要发挥它的理论价值，为资源的勘探开发提供实际指导，这些面向生产的应用型地质学，这就是我们平时所说的“工科地质”，比如各式各样的资源勘查工程（油气资源、固体矿产）等。

地质学怎么进行研究？

既然地质学这么重要，人们又是靠什么途径跟地球打交道的呢？靠岩石。

地质学固然放眼于包含了软流圈和大气圈在内的整个地球，但主要的研究对象，却是岩石圈。道理很简单：其它圈层的运动演化信息，只有在岩石圈中才能保存下来。今人虽然看不到亿万年前的地球光景，但古代的事件，却能在岩石圈中留下蛛丝马迹呀。

跟岩石打交道，门道就多了去了。先陈述一个基本概念——岩石，是矿物的集合体，而矿物，则是天然的单质和化合物。这个概念是一切地质学研究的出发点。一个合格的地质学家——无论是研究哪方面的，都必然得先熟稔矿物和岩石，知道它们的成分、知道它们的结构、知道它们应该形成于什么环境。

在这个基础上分别往小、往大走，才算真正打开了地质的大门。

岩石是矿物的集合体，而矿物则是天然的单质和化合物。图片来源：TI-Math.com

往小了走——比单质和化合物更小一级是什么？化学元素。不同的化学元素在地球上含量不同，因此有主量元素和微量元素之分。很多元素对环境条件极端敏感，它们在环境因子的控制下，要么聚集、要么分异，要么相互之间进行化学反应。而所有这些信号呢，都成为我们反演古代地球环境变化的线索。

因此，通过岩石学（Petrology）、矿物学（Mineralogy）和地球化学（Geochemistry），我们就可以追溯岩石形成时的环境特征和动态。

当我们把岩石的特征和动态置入一个更宏观的故事框架时，我们就到了“往大了走”的世界——地质构造（Geological structure）。

大自然的鬼斧神工图片来源：BBC

地质构造大致可以划为两类：一类是环境构造，比如地层（Stratum）、火山机构（Volcanic edifice）等；另一类则是力学构造，比如断层（Fault）、节理（Joint）等。

前者对应着具体环境下的地壳造物，而后者则对应着地壳内的应力机制。当丰富多彩的构造样式相互组合，构成一个相对稳定、规模也更大的独立集合体时，就是地壳的基本动力学单元——板块（Plate）了。现今地球上大小板块几十个，它们之间会相互分裂、也会相互聚合。绝大多数星球级别的地质特征，都是这个级别上塑造出来的，比如造山带、平原、高原、海沟、大洋中脊等等……而研究这个级别上地球演化规律的学科，就是地质学最大一级的框架——所谓的大地构造学了（Tectonics，这是溯鹰我自己的主线研究方向）。

尽管大地运动纷繁不息，但所有的这一切，其实只是一个舞台。有舞台，自然就要有演员。这时候，就该生物圈出场了。从38亿年至今，生物在地球舞台上书写的这部编年史，绝对不逊于无机世界的任何一个篇章。专门研究地史时期生命特征与演化脉络的地学分支，叫做古生物学（Palaeontology）；而为“大地歌剧”划分章节，鉴别每一位“演员”应该隶属于哪一幕的学科，则是地质年代学（Geochronology）。

大地构造学是是地质学最大一级的框架。图片来源：weidu8.com

我和地质学的故事

上述所有这一切，都不是我们坐在钢铁森林里凭空想象出来的空中楼阁。地质学不是算出来的，要想了解大地，永远都有且只有一个方法：走近她。——走近原生态的岩石圈，走近真正的大自然。

于是呢，地质学家面对的，注定是一个又一个的Expedition。每一次，伴随而来的都是艰辛与风险，每一次，伴随而来的都是未知与刺激。

在夏威夷收集熔岩样本的地质学家图片来源：Forbes

你说这值吗？很抱歉我无法给你答案。这是一个冷暖自知的体验。“值不值”、“有没有意义”，本质上是一个价值理性问题，而不是一个科学问题。现代百年，除魅世纪。每一个个体都是自我价值的收敛点；每一份外界的意义，都没有替你做主的权力。你的看法不应由我，也不应由一个学科、一个行业、或者一种生活态度，来冒然代言。