地质学

2016-05-14 11:18
中学生天地·高中学习版 2016年6期
关键词:矿物岩石专业

与其说是地质学的什么特性吸引我们来读地质学专业,不如说是因为我们喜欢大自然的精彩、好奇大自然的秘密、热爱我们的地球才来学习地质。

地质不是地理,也不是文科

很多人觉得地质应该就是地理吧,在高中阶段,地理算文科,那么,地质学专业应该也是文科专业。其实,这是不对的。

地理学可以分为人文地理和自然地理两大部分。人文地理研究人文现象的地理分布、扩散和变化,以及人类社会活动的地域特色等,比如城乡规划、人口分布。自然地理研究自然地理成分的特征、结构、成因、动态变化、发展规律以及相互之间的关系等,比如水在自然界中的循环变化。

这么说来,是不是感觉自然地理学和地质学很像?实际上并非如此。第一,二者研究对象不同。自然地理学更多注重地表的自然事物,比如地貌、土壤、水文以及生物的地理分布、变化规律。而地质学更关注地球内部圈层(即地壳及以下)的性质、结构、运动变化及其对地表的影响。第二,二者研究的时间尺度不同。自然地理学主要研究的是“现在”,即较近时期的地表景观,而地质学则更关注地质时期,主要是人类出现以前的时期发生的地球构造运动。这是因为人类出现以来的时间与地质时期相比实在太短暂,以至于地球在此时段内难以经历较大的地质变化。

搞明白了地质学和地理学的区别,大家应该能明白地质学专业并不是文科专业了。那么,地质学专业到底学些什么呢?

按照现在主流的地质学研究方向,本科阶段地质学专业的学习对象可以分为几大块:矿物和岩石、构造运动和地貌、以火山活动和地震为重点的地质作用,以及板块构造学说。每块内容相互联系但各有侧重,实际应用也大不相同。其中,板块构造学说课程主要学习各种板块构造理论,理论性较强,较为枯燥。这里主要介绍几个实用性更强的内容。

火眼金睛,鉴定岩石和矿物

矿物和岩石是地质学研究的重要内容。地球的固体圈层就是由岩石组成,岩石又由矿物组成,所以,对矿物和岩石的研究可谓是地质学研究展开的第一步。

浙江大学地球科学学院在岩石和矿物方面,开设了“地球科学概论”“地质学基础”“岩石学”等课程。课堂上,我们不仅要学习矿物与岩石的化学组成、物理结构、分类及相互转化等理论知识,还要自己动手,识别不同的矿物、岩石,用工具验证它们的硬度、双折射性等物理性质,在显微镜下观察它们的内部结构和构造。

矿物鉴定是许多重要的地质研究和地质勘探的基础,最典型的就是探勘矿藏。同时,研究岩石和矿物也给材料、土木建筑、资源等其他领域的实践提供理论依据。比如选择建筑材料时,我们就需要了解岩石的硬度、延展性;切割宝石时,如果我们了解珠宝的内部结构,就更容易切割出好看的形状,增加折射面,使得珠宝更耀眼夺目。

那么,有哪些简易的鉴定矿物的方法呢?矿物的形态、光泽、理学性质以及简易化学测试等都是识别矿物的常用方法。比如,鉴定黄铁矿的重要指标之一就是它含有五角十二面晶体。而所有鉴定方法中最关键的一步,就是区分异同。比如,很多矿物都有光泽,我们就得分辨这是哪一种光泽。举个简单的例子,未经加工的自然金块、方铅矿具有“金属光泽”——类似新的不锈钢碗的光泽,反光极强,“亮瞎眼”;金刚石具有“金刚光泽”——类似钻石的光泽,反光强烈但是没有金属感;而石英、长石具有“玻璃光泽”——手机黑屏状态下屏幕所具有的那种比较弱的反光就是玻璃光泽。

研究地貌,上山下海去考察

地质学研究的另一个重要内容是地球构造运动及地貌,也就是在地层的抬升、倾斜、挤压、断裂以及风、水流、冰川等共同作用下地貌的形成过程和特点。地貌研究一方面能通过现今的地貌推测古时该地经历的构造运动,比如裂谷和陡崖就与岩层断裂有关;另一方面也能为当地的生态环境研究、矿物勘探、工程建筑等提供依据,比如背斜地貌因岩体向上拱起,有支撑作用,且不易渗水,就适合在下方挖隧道,向斜地貌则与之相反。

在与此相关的“普通地质学”课程的学习中,暑期实习是非常重要的。同学们会在老师的带领下,前往国内一些具有典型地貌特点的地区观察典型的地貌现象,如武夷山的丹霞地貌,西北的雅丹地貌,沿海地区的海蚀、海积地貌等。我国有北戴河、巢湖、秭归、庐山等较为著名的地质实习基地,我大二的暑期实习就去了北戴河进行地质考察。

北戴河地区三大岩类(火成岩、沉积岩、变质岩)和构造现象(主要是褶皱构造、断裂构造)丰富,30亿年的地质过程记录尽显地表,第四纪以来的河流、海洋的地质作用现象典型。实地考察真实还原了书本知识,亲眼所见、亲手所触的岩石竟然就来自远古的地质时期,历史的沧桑巨变清晰可见,这种强烈的体验让人终生难忘。

研究火山和地震,保护家园安危

地质活动对人类生活的影响实在过于重大,甚至远远超出人们的想象。一次大的火山喷发带来的火山灰将对地表造成显著的降温,并可能引起全球生态系统的崩溃。强大如恐龙这样的生物灭绝就很可能与小行星撞击地球后的灰尘飘浮造成的生态系统破坏有关。所以,对地震、火山喷发等地质活动的研究是地质学的又一重要组成部分。对地震的研究就是当今热点之一,地质学会从地质自身的角度关注地震产生的机理及给周围地层造成的影响。

事实上,我们对于“地震”有着普遍的误解,这里稍微科普一下。地球平均每天发生10万次地震,这些地震中,大多数是人类无法直接感受到的,人类可感的地震少之又少,能造成破坏的地震更是微乎其微。但是,仍有一些地震会给人类造成极严重的破坏,因此人们对地震有着深深的恐惧。

随着研究的深入,今天我们对地震的了解和紧急避难办法,相比以前已经不知道多出了多少!然而,由于地震这一地质活动的尺度和影响因素十分复杂,迄今尚无法准确预测,只能做到“临震预警”,即在地震发生以后, 地震波还没有影响到人们之前,通知人们采取紧急避震措施。目前,我国已开始了这方面的尝试,并取得了一定成效。

“将今论古”与“行万里路”

通过以上各地质学学习内容的介绍,我们发现地质学的研究方法可以基本概括为“将今论古”与“行万里路”。

地质学有一个核心,那就是“the present is the key to the past”,也就是我们所说的“将今论古”。通过观察现存的地质活动的遗迹,比如出露地表的岩石的结构和特征,或者通过物理、化学、计算等方法发现一些大自然未显露的秘密,结合地质学规律,以今天的地质现象推测曾经发生的地质活动。

至于“行万里路”,就是强调实地观察、探究,强调实践的重要性。因为地质学不是一个纯理论学科,我们需要通过考察强化对书本知识的理解。所以,“读万卷书”与“行万里路”相结合,才是学习地质学的正确方法。

毕业生未来发展:工作或深造

地质学专业本科阶段的学习内容较为宽泛,具体专业方向在研究生阶段才分开。本科毕业生的未来发展方向,主要也就是直接工作或者继续深造。

理论上来说,“找油找矿”是地质学专业的主要就业方向。地质学专业毕业生在地矿、冶金、石油、煤炭、环境等相关企业和部门都能找到适合自己的岗位。与地质相关的领域,如遥感、水文、气象等部门,乃至城乡规划、建筑等行业也对地质学专业毕业生有一定的需求。

有意思的是,与地质直接相关的工作岗位,如地矿、冶金等,往往都享受国家“艰苦岗位补贴”,因为这些工作真的太辛苦。“荒野求生”就不说了——一年中总有半年在野外,就算不在野外,工作环境也并不轻松,对从业人员的身体素质是个严峻考验。因此,地质学专业的女生往往很难找到理想的专业相关工作。

我个人的感受是,地质学专业本科毕业的知识储备难以完全胜任地质工作,如果真想从事专业相关工作,建议读研或者直博深造。读研可以选择的方向比较广泛,比如岩石学、地球运动以及石漠化治理、采矿采油、地震监测和预报等。

院校推荐

(1) 地质学领域比较优秀的学校:北京大学、南京大学、武汉大学、浙江大学、中国科学技术大学、中国地质大学(武汉)、西北大学、吉林大学等。

(2) 每个学校的地质学专业开设情况、所在院系、招生方式有所不同。有些学校有独立的地质学专业,有些则把地质学归为某个专业的细分方向;有些学校对地质学专业招生有独立要求,有些则按照某一大类招生。建议同学们在报考之前,上心仪学校的官网了解具体情况。

(3) 浙江大学地质学专业是地球科学学院地球科学信息与技术专业下的一个细分方向,地球科学信息与技术专业的同学会在大三时选择专业方向。但是从2017年开始,地质学专业就会从地球科学信息与技术专业中分出,成为独立的专业。

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