科学通报 | 地质学：人类文明的基石

当我们谈论人类文明时，往往会想到文字、农业、工业革命，互联网或者人工智能与量子计算。然而，很少有人意识到，在人类文明每一次跃升的背后，始终有一门基础科学默默发挥着重要作用——地质学。

很多人认为地质学就是研究石头、矿物和化石，其实远不止如此。它研究的是地球如何形成、如何演化，以及地球内部和表面发生的一切变化。正是这些研究，不断改变着人类认识世界、利用资源和保护环境的方式（图1）。

图1 地质学赋能人类文明：认识、利用、和谐自然三重维度

认识自然: 拓展对自然的科学认知

地质学帮助人类真正认识了脚下这颗星球。今天我们知道，大陆并不是固定不动的，而是在缓慢漂移。地震、火山、山脉形成，都与板块运动密切相关。板块构造理论被誉为20世纪自然科学最伟大的理论之一，它不仅解释了地球为什么会“动”，还帮助人们预测矿产资源分布、认识地震带和火山带，为资源勘探和防灾减灾提供了科学基础。

地质学帮助人类理解全球变暖。科学家通过黄土、海洋沉积物、冰芯和洞穴石笋等地质记录，重建了数百万年以来地球气候变化的历史，并验证了著名的米兰科维奇理论——地球轨道参数的周期变化会驱动冰期和间冰期交替出现。正是基于这些古气候地质证据与理论，并结合现代观测数据，我们才知道，工业革命以来人类活动排放的二氧化碳正在导致全球气温快速上升，其变化速度在地质历史上前所未有。

利用自然: 提高生产力和生存质量

地质学是现代工业文明的重要支柱。煤炭点燃了第一次工业革命，石油推动了第二次工业革命，而今天的信息时代则离不开硅、锂、稀土等关键矿产。每一种重要资源的发现和开发，都离不开地质学理论的指导。我国著名的陆相生油理论，打破了“中国贫油”的传统观点，直接推动了大庆油田等大型油田的发现，为新中国工业化提供了重要能源保障。与此同时，铜、铁、金、稀土等矿产资源的勘探，也依赖于不断发展的成矿理论。可以说，从手机芯片到新能源汽车，从高铁到航天器，背后都有地质学的贡献。

和谐自然: 提高人与自然相处能力

除了寻找能源与资源，地质学还在守护着人类的生命安全。地震、滑坡、泥石流、火山喷发等自然灾害，每年都会造成巨大损失。近年来，借助遥感、卫星监测、人工智能等新技术，地质学家能够更早发现地质灾害隐患，提高预警准确率，为防灾减灾赢得宝贵时间。大型工程如三峡工程、青藏铁路、高速铁路和超长隧道的建设，也都离不开工程地质学提供的科学支撑。

可以说地质学显著加速了人类文明的发展进程。如果没有地质学，人类只能凭经验认识自然，很难解释地震、火山和气候变化等现象及其规律；如果没有地质学，人类获取资源主要靠偶然发现，石油、煤炭和矿产的系统开发很难实现，工业革命可能无法发生或规模非常有限；如果没有地质学，人类对地质条件的认识不足，难以进行大型工程建设，文明也很难进入现代基础设施时代。

展望未来，地质学的重要性将进一步提升。应对全球气候变化、开发地热能和地质氢等清洁能源、寻找关键矿产、保障重大工程安全，以及探索生命起源和宜居地球的形成，都需要地质学与人工智能、大数据、生命科学等领域深度融合。从认识地球，到利用地球，再到保护地球，地质学始终伴随着人类文明的发展。它不仅记录着地球46亿年的历史，更在不断塑造着人类的未来。可以说，人类文明每向前迈进一步，都离不开地质学这门“研究地球”的基础科学。

徐义刚中国科学院广州地球化学研究所研究员, 中国科学院院士、美国地质学会会士、美国地球物理联合会会士、国际地球化学学会会士. 主要从事地幔岩石学、深地科学和宜居地球研究. 在华北克拉通破坏、峨眉山大火成岩省以及东亚大地幔楔等方面取得创新认识.

文章信息

徐义刚, 周忠和, 张仲石, 万博, 郑袁明. 地质学对人类文明的贡献. 科学通报, 2026, 71(19)：4426-4437, doi: 10 .1360/CSB-2025-04105

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