2023年4月2日 | 地质学家节(Geologists Day)

1 引言

地质学家日(Geologists Day)在每年四月的第一个星期日举行。没有地质学家，我们将对地球的历史一无所知。地球有超过45亿年的历史。我们行走的地面是不断变化的，一直在移动。谁能肯定地告诉我们？地质学家。地质学是一门研究地球上发现的材料、自然特征和过程的科学。它还研究有史以来所有生命的历史--从恐龙时代到现在。第一个地质学家日是由前苏联的科学家于1966年4月设立的。

2 地质学历史

亚里士多德是最早对世界如何运作进行详细观察的思想家之一。跟随他的脚步，一些哲学家和科学家开始更深入地挖掘地球的物理特征。最终，罗马人学会了如何开采岩石，特别是大理石，这可能是地球上最早的采矿工程。采矿将从字面上和隐喻上建立起罗马帝国的基础。(地质学起源阶段：301 A.D - 400 A.D.)。

17世纪开始出现了一个新的研究分支，即科学家转向从化石来了解地球的历史和演变，以此提供了新的见解来了解地球的年龄。不过，围绕着这一概念在神创论者和科学家之间展开了激烈的争论。神学说地球只有6000年的历史，而科学家们通过观察化石认为我们的地球要古老得多，有超过45亿年的历史。有趣的是，一些伟大的科学家，例如牛顿和爱因斯坦，在晚年的时候都转变为神学的支持者，就连一心向着祖国，坚定的唯物论者杨振宁院士也承认神的存在(参看杨振宁在清华大学的一次访谈)。

到了19世纪，我们今天所知的地质学找到了坚实的基础。科学家詹姆斯-哈顿(James Hutton)证明，岩石是由两个主要过程形成的：一些是由于沉积作用形成的(沉积岩)，另一些是通过火山过程形成的(火成岩和变质岩)。他的研究表明这些地质活动在数千年内缓慢发生。从本质上讲，现在拥有对过去的答案。我们今天生活的地面是这些变化的结果，并将在很长时间后继续演变。哈顿因其开创性的研究和发现被称为"现代地质学之父"(现代地质学成型阶段)。

地质学在20世纪初见证了由阿尔弗雷德-魏格纳(Alfred Wegener)提出的"大陆漂移(Continental Drift)"理论的几次飞跃。这位科学家提出所有大陆曾经是一个叫做"盘 古(Pangaea)"的超级大陆。在一百万年的时间里，"盘 古大陆"断裂成不同的碎片，这些碎片相互漂移，形成了我们现在所知的位置。(大陆漂移理论阶段)

1950-1970年之间的研究证明了“大陆漂移”学说存在错误，现在这一理论已被 "板块构造(plate tectonics)"理论取代。板块构造理论解释了地球在地下的运动如何形成大规模的地貌。目前我们对地震工程学的研究都是基于板块构造理论进行的。(板块构造理论阶段)

著名的前苏联地质学家在1966年4月设立了地质学家日。这一天纪念世界各地的地质学家、地球物理学家和地球化学家的杰出工作，当然也包括改造地球、为人类创造美好生活的工程地质学家的工作。 

3 工程地质学

地质学的其中一个应用分支学科是工程地质学，相应地从事这个专业研究的人被称为工程地质学家。"工程地质(Engineering Geology)"这个术语更多地起源和使用在欧洲的一些国家，北美的学科分类中很少使用这个术语，更多地使用"地质工程(Geological Engineering)”，从事这个职业的人被称为地质工程师(Geological Engineer)。有趣的是在加拿大正式的职业目录中，只有Geological Engineer而没有Geotechnical Engineer(岩土工程师)，但在现实中正好反过来，大多数情况下从事这个行业的人都被称作Geotechnical Engineer, 只有在特定应用场景下才被称作Geological Engineer。 

长江三峡工地[The Three Gorges Project](1995年)

工程地质学的核心内容之一是研究岩体的不连续表征及对其进行定量化分析，它是岩石工程稳定性的基础。从经验的工程岩体分类(RQD，RMR，Q-System，GSI)到发展真实的离散断裂网络(DFN)，都离不开在现场进行详细的工程地质工作。尽管现代工程地质技术已经取得了非常大的进展，但下面列举的两本经典专著时至今日仍然值得阅读：

[1] Priest S.D. (1993) Discontinuity Analysis for Rock Engineering. 473pp.

[2] Goodman R.E. (1980) Introduction to Rock Mechanics. 478pp.