岩石学发展简史

岩石学的发展历史大致可以分为四个时期:

萌芽期是指古代人生动描述各种“岩石”以及对岩石起源的各种假说和推论的时期。世界上最早的关于“岩石”的书籍是中国春秋战国时期的《山海经》和古希腊狄奥弗拉斯图的《石头记》。这些古老的文明已经萌发了岩石学的思想。

在18年70年代到19年20年代的酝酿期内,曾发生过水成说与深成说关于岩石起源的争论。液压学家声称地球上所有的岩石都沉积在水中;深成说并不否认水的沉积成岩作用,而是强调火山喷发和岩浆侵入的作用以及由此形成的火成岩的重要性。水合说是由德国地质学家A.G.Werner在1771年创立的,而深成说是由英国地质学家J .赫顿在1788年提出的。

沃纳等人认为,在地球早期,地表完全被原始海洋淹没,现在地表所有的岩石都是由海水沉淀结晶而成。先沉积花岗岩,后沉积结晶片岩,两者都是地球上最古老、最丰富的岩层,称为“原生层”;然后矿床叫“过渡层”,然后是含生物化石的岩石层;顶层是由松散的泥土和沙子组成的“冲积层”。沃纳等人只强调水的沉积作用,不承认有火成岩存在。他们认为所有的岩石,包括玄武岩和花岗岩,都是由水沉积而成的。

1788年,赫顿在《爱丁堡皇家学会学报》上发表了《地球的理论》,反对“水的形成”的观点,认为火和水在地壳地层系统的形成中都发挥了重要作用。其依据是,在1785年,他发现了三种不同的岩石类型:石灰岩、页岩和花岗岩,花岗岩具有指状和脉状岩脉,渗透到石灰岩和页岩中。根据沃纳的理论,花岗岩是来自水的化学沉积物,所以不应该有这种渗透现象。赫顿认为这些构成岩脉的花岗岩根本不是水中的沉积物质,而是熔融岩浆侵入古老沉积岩(石灰岩和页岩)并冷却的产物。赫顿还发现花岗岩边缘的沉积岩被烘烤过。虽然他对此没有特别评论,但这是变质岩。

1830年,英国自然科学家C.Lyell提出了岩石多重成因的观点,将岩石分为水、火、变质等多种成因类型。从“水火之争”到莱尔用多重成因观点取代单一成因观点的岩石分类,是岩石学的孕育阶段。

形成期为19世纪中期至20世纪50年代,为岩石学形成期。在这一阶段,人们不仅通过大量的野外地质调查和区域地质填图加深了对岩石成因的认识;而且形成了微观岩石学、岩石化学、岩浆分异等分支和理论。

从18世纪晚期到19世纪早期,对岩石的研究一直依靠野外观察和肉眼鉴定。直到1858年,英国索比发明了偏光显微镜,才进入了显微岩石学的研究阶段。

在显微镜下,用透明薄片研究岩石。1866年,Cikl首次提出岩石(火成岩)结构-矿物的分类,1873年发表了显微镜下矿物和岩石的特征,奠定了微观岩石学的基础。迄今为止,偏光显微镜仍然是岩石学研究中最基本的方法之一。

19年末到20世纪初,形成了化学岩石学(石油化学)。1908年,美国化学家F.W.Clarke从世界各地收集了大量有代表性的岩石样品进行化学分析,发表了1922年火成岩的平均成分,1924年地壳成分,并首次发表了地壳中50种元素的平均含量,是一门地球化学学科。

1928年,美国岩石学家鲍文发表专著《火成岩演化》,提出钙碱性岩浆中矿物沉淀的反应系列及其原理,俗称“鲍文反应系列”,奠定了岩浆分异的理论基础,对岩石学研究产生了深远影响。

发展时期自20世纪50年代以来,岩石学进入了一个快速发展的时期。随着X射线衍射技术和电子显微技术的发展,对岩石和矿物内部结构的研究已经进入微区领域。光谱和质谱等微量分析技术的发展,可以准确测定岩石和矿物中的微量元素和同位素组成,为研究成岩作用、岩浆起源和演化提供重要信息。高温高压实验为模拟和探索上地幔岩石和变质岩的形成过程积累了大量资料。板块构造的兴起和发展推动了岩石学的不断发展,板块之间的相互作用与岩浆活动、变质作用、沉积盆地的演化以及各种沉积相的形成和分布密切相关。现代计算机的应用为岩石学资料的深入研究拓展了新的方向,并不断产生新的岩石学理论。