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。

1.发芽期

指古人对各种“岩石”的形象描述以及关于岩石起源的各种假说和推断时期。世界上最早与“岩石”有关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》。这些古代文明已经显示出岩石学的萌芽。

2.潜伏期

18的70年代到19的20年代,水化论和深成论之间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。水合说由德国地质学家Werner A . G .于1771年创立,深成说由英国地质学家赫顿J .于1788年提出。

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》一文,反对“水形成”的观点,认为“火”和“水”在地壳地层系统的形成中都起了重要作用;其依据是,在1785年,他发现了石灰岩、页岩和花岗岩三种不同的岩石类型,花岗岩的指状、脉状岩脉深入石灰岩和页岩中。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是被烘烤过的,虽然他没有对此做特别的评论,但它们其实是变质岩。

1830年,英国自然科学家莱尔C提出了多种岩石成因观点,并将岩石分为水载、火载、变质等成因类型。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时期,是岩石学的孕育阶段。

3.形成期

19世纪中期到50年代,是岩石学的形成期。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,索比发明了偏光显微镜,进入了微观岩石学的研究阶段。

在偏光显微镜下,用透明薄片对岩石进行了研究。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,偏光显微镜观察和鉴定仍是岩石学研究的最基本方法。

19年末到20世纪初,形成了化学岩石学(石油化学)。1908年,美国化学家克拉克·F·W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和1924年地壳的成分,首次公布了地壳中50种元素的平均含量,为地球化学的诞生奠定了基础。

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“鲍曼反应系列”,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。

4.开发期

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。