科學通報 | 地質學：人類文明的基石

當我們談論人類文明時，往往會想到文字、農業、工業革命，互聯網或者人工智能與量子計算。然而，很少有人意識到，在人類文明每一次躍升的背后，始終有一門基礎科學默默發揮著重要作用——地質學。

很多人認為地質學就是研究石頭、礦物和化石，其實遠不止如此。它研究的是地球如何形成、如何演化，以及地球內部和表面發生的一切變化。正是這些研究，不斷改變著人類認識世界、利用資源和保護環境的方式（圖1）。

圖1 地質學賦能人類文明：認識、利用、和諧自然三重維度

認識自然: 拓展對自然的科學認知

地質學幫助人類真正認識了腳下這顆星球。今天我們知道，大陸并不是固定不動的，而是在緩慢漂移。地震、火山、山脈形成，都與板塊運動密切相關。板塊構造理論被譽為20世紀自然科學最偉大的理論之一，它不僅解釋了地球為什么會“動”，還幫助人們預測礦產資源分布、認識地震帶和火山帶，為資源勘探和防災減災提供了科學基礎。

地質學幫助人類理解全球變暖。科學家通過黃土、海洋沉積物、冰芯和洞穴石筍等地質記錄，重建了數百萬年以來地球氣候變化的歷史，并驗證了著名的米蘭科維奇理論——地球軌道參數的周期變化會驅動冰期和間冰期交替出現。正是基于這些古氣候地質證據與理論，并結合現代觀測數據，我們才知道，工業革命以來人類活動排放的二氧化碳正在導致全球氣溫快速上升，其變化速度在地質歷史上前所未有。

利用自然: 提高生產力和生存質量

地質學是現代工業文明的重要支柱。煤炭點燃了第一次工業革命，石油推動了第二次工業革命，而今天的信息時代則離不開硅、鋰、稀土等關鍵礦產。每一種重要資源的發現和開發，都離不開地質學理論的指導。我國著名的陸相生油理論，打破了“中國貧油”的傳統觀點，直接推動了大慶油田等大型油田的發現，為新中國工業化提供了重要能源保障。與此同時，銅、鐵、金、稀土等礦產資源的勘探，也依賴于不斷發展的成礦理論。可以說，從手機芯片到新能源汽車，從高鐵到航天器，背后都有地質學的貢獻。

和諧自然: 提高人與自然相處能力

除了尋找能源與資源，地質學還在守護著人類的生命安全。地震、滑坡、泥石流、火山噴發等自然災害，每年都會造成巨大損失。近年來，借助遙感、衛星監測、人工智能等新技術，地質學家能夠更早發現地質災害隱患，提高預警準確率，為防災減災贏得寶貴時間。大型工程如三峽工程、青藏鐵路、高速鐵路和超長隧道的建設，也都離不開工程地質學提供的科學支撐。

可以說地質學顯著加速了人類文明的發展進程。如果沒有地質學，人類只能憑經驗認識自然，很難解釋地震、火山和氣候變化等現象及其規律；如果沒有地質學，人類獲取資源主要靠偶然發現，石油、煤炭和礦產的系統開發很難實現，工業革命可能無法發生或規模非常有限；如果沒有地質學，人類對地質條件的認識不足，難以進行大型工程建設，文明也很難進入現代基礎設施時代。

展望未來，地質學的重要性將進一步提升。應對全球氣候變化、開發地熱能和地質氫等清潔能源、尋找關鍵礦產、保障重大工程安全，以及探索生命起源和宜居地球的形成，都需要地質學與人工智能、大數據、生命科學等領域深度融合。從認識地球，到利用地球，再到保護地球，地質學始終伴隨著人類文明的發展。它不僅記錄著地球46億年的歷史，更在不斷塑造著人類的未來。可以說，人類文明每向前邁進一步，都離不開地質學這門“研究地球”的基礎科學。

徐義剛中國科學院廣州地球化學研究所研究員, 中國科學院院士、美國地質學會會士、美國地球物理聯合會會士、國際地球化學學會會士. 主要從事地幔巖石學、深地科學和宜居地球研究. 在華北克拉通破壞、峨眉山大火成巖省以及東亞大地幔楔等方面取得創新認識.

文章信息

徐義剛, 周忠和, 張仲石, 萬博, 鄭袁明. 地質學對人類文明的貢獻. 科學通報, 2026, 71(19)：4426-4437, doi: 10 .1360/CSB-2025-04105

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