天文地质学

出处：按学科分类—自然科学总论 北京出版社《现代科技综述大辞典上》第661页（4123字）

地球作为一颗普通行星存在于宇宙天体之中，地球的形成和演变同其它天体具有共性，同时又是在其它天体相互影响、制约的宇宙环境中进行的。

随着现代科学技术的发展，地质研究涉及的空间范围从大陆扩大到海洋，从局部扩展到全球，从表层扩展到深部，不断发现了许多新的地质现象和规律。究其成因，发现与宇宙中各种天体和物质的影响和作用有关。大量的研究资料表明，在地球岩层中，记录了丰富的反映地质历史时期天文过程的信息。

现代地质学的发展，已经突破了“就地球论地质”的经典研究阶段。

天文地质学就是从天文学角度来研究地质学许多重大问题的一门边缘学科。地质学与天文学的紧密结合，可以相互补充，取长补短，体现了地球和宇宙的统一，地球内部发展和外部环境变化的统一。

天文地质学一词最初是1877年Лuсuвuч提出，1949年又见于前苏联В．Г．Фeeeнков《宇宙现代概念》一书中。在中国3000多年前已有人根据星体运行来进行预测地震的发生。欧洲在19世纪已有人把冰期发生与天文因素联系起来。1920年M．Milankovitch提出地球公转轨道要素变化可能是冰期和间冰期变化的原因假说。1930年E．Haarmann认为地球主要构造是由于宇宙能产生的观点。1934年В．И．ВepHaдckuц等将地球和宇宙的关系类比为动态物理化学方程式，两者不断进行着化学元素的交换。

这些研究都是零星的，比较综合地研究是1947年J．H．F．Umbgrove在他的着作中提出了地质学要探索很遥远的时代和宇宙深处的变化，把地球和宇宙应紧密地联系起来，把地球的脉动与宇宙的压缩和膨胀联系起来。通过对地球脉动的研究认为，造山运动、海侵、海退、地壳应力场、岩浆活动等的变化是密切相关的，都是由于地壳周期性过程活动的结果。但是他对周期性的原因没有明确的解释。1945年黄汲清提出了大地构造多旋回的观点，以后逐渐形成多旋回构造学说。

1950年开始，E．J．Opik研究了恒星(太阳)内部结构的变化对冰期的影响可能性，发表了约40篇论文探讨太阳光度长期变化与地质上冰期的分布联系。1954年O．H．Schindewolf首先注意到超新星爆发对生物灭绝可能产生的影响。

1956年，M．W．Delaubenfels提出恐龙灭绝原因是由于陨石对地球撞击的假说。1957年В．И．Кpacoвckиǔ等提出白恶纪末恐龙灭绝是由于超新星爆发使宇宙线强度增加而引起。

但是这些假说当时并没有引起人们的重视。从20年代，李四光已开始研究地球上地质构造与地球自转速度变化的相关性，提出了地球自转速度变化说，后来发展成为地质力学。

1957年М．В．Сговaс指出在构造形成过程中，行星的旋转起主导作用，认为地球上山脉分布与地球的不规则旋转变化有很大关系。1961年А．В．Пеивe认为地球自转速度变化是地壳块体相互运动的原因。

60年代初期，日地关系研究取得显着进展，一些学者注意到太阳活动对地质现象的深远影响，1961年R．Y．Anderson研究海相泥盆纪页岩的层理发现有22a峰值，认为与太阳黑子活动的22年磁性周期有关。在前苏联这一时期先后召开了数次天文地质学学术讨论会，1962年出版论文集《天文地质学》，1963年出版论文集《行星地质学问题》，多数学者认为影响地球构造图案变化的基本原因是地球旋转速度的变化。1963年J．W．Wells论证了珊瑚的生长纹层可以反映每天的变化，由此认为可以推算地球自转速度变化。1963年王嘉阴已注意到太阳活动与地震的关系，认为单纯地从地质构造上来考虑地震成因有片面性，应综合考虑天体引力、潮汐作用等因素与地震关系。1964年叶连俊等发现了中国震旦系中的宇宙尘。1967年J．Steiner较系统总结出各种地质现象(造山运动、古生物、古地磁、冰期、岩浆活动、成矿期)与太阳系在银河系轨道的关系，并用引力常数G值随时间和空间变化的角度来解释这些宏观地质变动。

同年，又提出古地磁极性侧转的原因与太阳系在银河系中运动有关的观点。1973年H．C．Urey提出彗星与地球冲撞的可能灾变假说。

70年代以来，由于航天科技的进步，促进了天文地质学发展到一个新阶段，开始深入探讨银河系各种结构和物质分布对地球的影响，小行星对地球演化的重要作用，新灾变假说为较多人接受。1975年W．H．Mccrea提出了大冰期可能与太阳系经过银河系中稠密的星际云有关。1975年G．E．Williams提出冰期与银河系中性氢云物质分布不均匀有关，认为大、小麦哲伦星云对银河系的潮汐引力，可能是造成氢云物质分布不均匀的原因。1976年Н．В．Логвинeнко系统论述了地质学中的周期性现象，把不同的地质周期与不同的宇宙因素相联系。

1976年尹赞勋等综合了天文周期在古生物骨骼中的反映，论证了古生物钟的地质研究意义。1977年C．Makсимов等详细地论述了地质旋回性，对构造活动、岩浆活动、古气候、古地磁、沉积作用和矿产分布等的旋回性进行了半定量分析，认为有可能与宇宙因素有关。

1976年J．D．Hays应用了绝对年龄测定方法和频谱分析方法，对深海钻孔资料进行了深入分析，证明近几十万年以来第四纪古气候变化与地球轨道要素变化有关，使米兰柯维奇(M．Milankovitch)假说得到广泛承认。自1979年以来卢滨俦、徐道一等，对陕西洛川剖面的CaCO₃含量进行频谱分析，找到了与地球轨道要素周期相近的周期，证实了黄土剖面是陆地上反映轨道要素变化比较完整的剖面，能较好记录下古气候变化的完整信息。

1976年J．A．Eddy提出太阳黑子活动在几百年中有明显的波动，打破了传统的观念，对古气候研究产生影响。1977年由于对白垩纪和第三纪分界处生物灭绝现象的深入研究，不少学者探讨了太阳超耀斑、磁场、超新星等天文因素与生物灭绝的关系，P．Beland还提出了地内成因和地外成因两种可能作用的关系图。

1978年英国F．Hoyle探讨了宇宙星云与地球上生命起源问题，并提出彗星、天王星、海王星在生命物质形成和发展过程中可能起的“温床”和联系纽带作用。1979年W．Alvarez等发现意大利白垩纪与第三纪交界处粘土层中铱含量异常高值，推断是因小行星与地球冲撞的结果，并认为是导致生物大量灭绝的原因。这种看法得到其他学者的支持，铱含量高异常先后在新西兰、北美都有发现，因此引起了地质学界的重视，成为当前天文地质学研究的重点之一。1979年R．T．Rood等对南极冰岩芯进行硝酸根离子分析，认为在1000年的历史中，超新星爆发的X与Y射线可能影响到地球。

1981年G．R．Brakenridge认为约1万年前的船帆座超新星的爆发，可能影响到地球，表明了探讨超新星的地面效应，及其在地球上留存的地质信息，已是摆在天文地质学者面前的一项新任务。1980年徐道一、郑文振等在“天体运动与地震预报”一书中，较系统地探讨了太阳系各天文因素与地震的相关性。

在1981年10月美国召开了“大物体冲击和地球进化”讨论会，强调应加强研究地球受到陨石冲击作用后的地质效应，及各种地外事件影响到地球上古气候、古生物等方面演化的具体表现和地质依据，反映了地外事件对地球作用问题成了当今研究的中心课题之一。1983年徐道一等编着《天文地质学概论》一书出版，较全面和系统地论述了天文地质学的基本问题，通过大量资料探讨了众多天文因素的变化与各种地质过程的相关性，是天文地质学的新进展。

在1989年徐道一等着《中国的天文地质事件》(英文版)一书，于英国爱丁堡和美国纽约出版，对中国的天文地质事件作了比较全面的阐述和分析研究，是当今国内外第一部天文事件研究着作。

进入80年代以来，国内外的天文地质学研究进展较快，在围绕地质旋回、古气候变化和大冰期、古生物演化等基本地质问题与宇宙因素的相关性研究，以及宇地关系的成因和机制方面的探讨，都是近期的热点和中心课题，并取得了一定的进展。

天文地质学是一门边缘性学科，目前仍处于开始发展的时期，随着人类宇宙探测研究的蓬勃发展，仍可预料天文地质学的发展将会更快。

。

【参考文献】：

1 尹赞勋，等．地质科学，1976，1∶1～22

2 卢演俦．地质地球化学，1979，5∶8～15

3 徐道一，郑文振，等．天体运动与地震预报．北京：地震出版社，1980

4 Enilini C．A new global geology，1981，7∶1687～1728

5 Brakenridge G R．Terrestrcal paleoenvironmental effects of a the Quaternery-age supernova，Lcarue，1981，46∶81～93

6 徐道一，张勤文，等．地质论评，1982，5∶421～427

7 徐道一，杨正宗，等．天文地质学概论．北京：地质出版社，1983

8 Earth System Science Committee，Earth System Science，A progam for global Chang，1988

9 徐道一，张勤文，孙亦因，等．中国天文地质事件(英文版)，1989

10 赵靖舟．地质论评，1990，36(6)∶518～527

(安徽师范大学王浩清副教授撰)