地质科学是研究地球结构、组成、过程和演化的科学。由于生命在地球表部的环境中繁衍生息，因此，人类为了生存和发展，就需要科学地了解地球的物质，了解与岩石圈、水圈、大气圈和生物圈密切相关的各种作用和过程。对地球各种自然作用和过程的综合了解，能够使我们认识资源环境条件的重大变化，并逐步预测或适应这些变化。

       地质科学对社会经济发展的巨大推动作用

       纵观地质科学发展的历程，它每一次认识上的飞跃和实践上的创新，都给人类社会经济发展以巨大的推动作用，并不断改变着人们的思维方式和生活方式。

       地质学的思想源远流长，早在2000多年前，人们便明白了沧海桑田的道理。在曲折的历史发展过程中，原始朴素的地质知识逐渐形成了地质科学的知识体系。人们对地球资源的利用，曾有力地推动人类社会走过了石器时代、青铜时代、铁器时代等阶段。尤其是近百年来地质科学的飞速发展，不仅形成了具有完整学科结构的地质科学知识体系和方法手段，而且以此极大地推动了人类社会经济的发展，带来了全球矿业的繁荣局面，为工业文明提供了充足的矿产和能源，使人类的生活方式和社会行为发生了重大而深刻的变化。煤的开发应用导致了工业革命；石油、天然气资源的开发利用使人类进入了汽车、飞机和塑料时代；矿物核能的利用改变了传统的能源结构；在天然岩石矿物研究基础上获得的新材料的使用，又把人类带入了电子时代和新材料时代，等等。众所周知，人类社会经济发展所需的资源主要靠矿业提供。现在和可预见的将来，95%的能源、80%左右的工业原材料都要取自地下。要把这些资源从地下深处找到并开采出来投入使用，只能依靠地质科学知识，必须依靠地质勘查手段，特别是需要广大地质工作者的艰苦探索和献身精神。

        20世纪地质科学的三大发展

       20世纪是地质科学飞速发展的百年，人类对地球的认识不仅建立起具有完整学科结构的知识体系和方法手段，而且取得了大量的进展和突破，其中特别引人注目的是板块构造、地球成像和对人类影响地球的认识这三方面的重大发展。

       1、20世纪60年代以来兴起的板块构造是地质科学发展史上一次重大的认识飞跃和理论突破。大量海洋地质、地震和岩石磁学等证据，导致提出了板块构造学说，这一新的思维强调了地壳大规模水平运动的重要性，据此，把全球分成大约12大板块和若干微板块。板块构造模式可以合理地解释地球上大多数主要地质特征，为地质科学发展提供了全球研究的框架、推进了地质科学向全球化方向发展，树立了地质科学理论的全球观。同时，板块构造理论也为资源探寻和灾害预测提供了新的思路，扩大了油气和金属找矿区，并为地震、火山等自然灾害的评估与预测提供了新的依据。

       2、地球成像是20世纪地质科学领域中科学与技术高度结合的典范。地球轨道卫星、新的地壳钻进技术（大陆科学钻探、大洋钻探）、先进的地球物理探测技术、高分辨率地球化学分析技术和精确地质测年法的兴起，加上计算机信息技术带来的革命性进步，使地球科学数据获取能力提高了好几个数量级。这些新的手段使地质学家可以获得比以往更为清晰的地表图像、地下深部图像和地球历史演化图像。通过卫星可获得地表的全景动态图像，描绘地表的详细特征，还可以从洋底沉积物采取岩芯样品的技术，结合对岩芯物质进行高分辨率核素分析，可以确定它们的形成或沉积时间，从而能够清晰地揭示了地质历史，大大增强了地质科学研究和预测环境变化的能力。

       3、对人类活动影响地球及其可居住性的认识，正导致人类发生一场深刻观念变革。我们已充分认识到，人类活动对地球表部的影响现在已变得十分巨大。例如，目前人类每年要处理数百亿吨的地质资源；目前人类抽取地下水的速率要比天然补给速率快得多；目前人类各种活动有害物质被排放到空气、水体和土体中。由此引起的后果是资源耗竭、水体污染、环境恶化、灾害频发，地球环境问题日趋严重。地质学家现在已普遍认识到，人类的生存受到自然灾害和生态变化的承受能力比以住任何时候都更为脆弱。因此，人类要实现可持续发展，就必须约束和改变自己的行为与生活方式，理智地与大自然和谐相处。地质科学需要不断扩展和深化其研究领域，不断增进对地球的了解，以便使人类不仅能更有效地改善自然与人为变化造成的有害影响，而且能够利用这种变化对人类自身发展可能有利的机遇。

       正是上述三大发展，使地质科学在人类社会提供知识和手段方面越来越起到关键作用，决策领导和社会公众利用地学知识和手段，将人类可以维护和建设一个更健康、更美丽的地球。

      地质科学面临着重大挑战

      现在正处于人类社会发展巨大的变革时期。一方面，以信息技术迅猛发展及知识和技术不断创新为主要标志的科技革命，正成为新经济的催产素和发动机；另一方面，可持续发展的理念要求人们必须从战略高度深刻认识和正确处理经济建设与资源、环境的协调关系。地质科学将逐渐适应这种变化，并将致力于研究和解决由这种变化所提出的一些最重要的科学挑战。主要有10个方面的挑战：

      1、保证矿产资源的可持续供应

       我们都知道对于人类社会的可持续发展，矿产资源的稳定供应必不可少。矿产资源肯定促进经济建设是不言而喻的，但从长远看却面临着严峻的形势，可能造成严重的环境问题。地质科学如何解决这一问题是一个严重的挑战。矿业的可持续发展和矿产品稳定供应不仅仅涉及环境保护，还涉及如何从经济与环境的角度选择适于开发的矿山，如何发现与开采更多特大型、大型的矿床，少开采或不开采小型矿床，防止大面积污染，减低矿山环境保护的成本等问题。这就要进一步早日查明矿产资源的潜力和潜在价值，进一步摸清矿产资源家底，以便从经济与环境条件考虑有充分选择的余地，由此必须使矿产资源勘查的战略战术发生重大创新和变革，以适应新形势的要求。

      由于传统的矿产资源日趋枯竭，以及新型产业的兴起和人们生活水准的不断提高，对新型、非传统矿产资源的开发利用提出了要求。人们发现，开发和利用资源的领域将逐步拓宽到海洋深处、字宙空间和地球深部，这不仅会带动许多新技术、新工艺和新产业的崛起，而且将推动地球科学理论的进一步提高和发展。上天、入地、下海、登极将是未来地质学家的新舞台，在这些领域的卓有成效的活动将改变人们的资源观，并为人类发展打开新的资源宝库和提供新的生存空间。

       2、开展矿山地质环境保护

       采掘矿产不可避免地会扰动影响环境。矿产开发活动既产生大量的物质财富，同时也直接地影响生态平衡，导致矿山环境趋于恶化。采矿和选矿过程中产生剥离的覆盖层土壤和岩石、分离的废石堆和选弃的尾矿库，不仅挤占大量土地和农田，破坏地貌景观和植被，而且易于成为矿山酸性排放水的来源，加上矿产选冶加工过程中生成的有毒有害气体、废水、粉尘和废渣等，对矿山周围的大气、水质和土壤造成严重污染和环境危害；因采空或疏干排水引起或诱发的地面沉降、塌陷、地裂缝、滑坡和泥石流，露天矿边坡的崩落等都给人类生产和生活带来严重影响和危害。而且在大多数情况下，解决和治理上述环境问题不仅难度大，而且代价高昂，有时进行环境恢复和土地复垦的费用甚至超过开采出的矿产品价值。

       从矿业可持续发展的角度看，一是要在采矿利益与伴随的环境破坏或代价之间找到一种适度平衡的办法；二是必须研制出新的和更好的采矿和选矿技术，以便降低生产成本和减轻环境破坏。由于以地学信息为依据制定的矿产开发计划，往往能够减轻矿产采掘和加工对环境的负面影响。因此，必须高度重视矿产—环境评估和研究，查明矿产开发造成环境影响的作用过程。

       当前矿业环境保护的一个重要发展趋势是，加强绿色勘查和研究工作，在矿产开发前就解决矿产资源开发可能带来的环境与土地利用问题，把矿产开发对环境破坏降到最低限制，并为此作出合理规划，采取必要的防治措施。

       3、安全供水和水资源科学管理

      安全、洁净的淡水是保证人类健康生活的关键。现在全球性缺水和水质恶化的情况日趋严重，已成为实现可持续发展的制约因素。未来淡水供应在许多国家将是可持续发展的最重要议题。目前影响安全供水的两个主要因素一是含水层枯竭，二是地表水和地下水资源的污染。

       造成含水层枯竭的原因固然有人口增加导致用水量剧增的因素，但很大程度上则是由于管理不善（如过度开采、严重浪费、补给差等）造成的。作为地质学家可通过发现那些深部和边远地区的地下淡水资源来减缓含水层的枯竭，也可以探测和圈定含水层中的污染水体及其通过水系可能蔓延的范围，还可以利用地下含水层的巨大空间，通过地下水的人工调蓄工程来调节和缓解供水的紧张局面。实践证明，含水层人工补给是一种可行的、费用低廉的解决供水的方法，它不但可以提供大量的可靠供水，在许多情况下，还能利用不断增加的大量污水处理后的再生水。此外，人工补给还可用于控制海水入侵、控制由地下水位下降引起的地面沉降、维持河流的基流、保护生态环境。

       要保证长期不断地提供安全、洁净的淡水，仅仅依靠水质处理场和氯化消毒是远远不够的。地质学家还可以加强与健康和环境科学机构合作研究。地质学家由于具有岩石（沉积物）与地下水相互作用等方面的知识，能够建立地下水流动模型，用大量的数据来模拟水流路径，并计算出岩层对某些污染元素和化学物质的滞留能力。地质预测已成为极富前景的水资源管理手段之一。而且据此可制定出防止含水层受到进一步污染破坏的措施。

        4、减轻极具破坏力的地质灾害

       极具破坏力的崩塌、滑坡、泥石流、地面沉降等地质灾害，会造成严重的人员伤亡和财产损失。每年因这些地质灾害而造成的伤亡和经济损失巨大，而且这种损失还在不断增大。

       有关自然和人为灾害影响的评价与监测证明，需要有预测和预防地质灾害的手段。由于地质作用是评价灾害可能造成经济损失的依据，所以预测模型必须建立在地质科学专业知识基础上。地质学家应帮助人们了解地质灾害是如何发生以及在何处发生，以便使人们能够在地球上安全建筑和生活；提供关于地质灾害的实时信息，可以帮助人们在地质灾害发生时作出快速和有效的反应，为决策者制定新的政策提供科学依据。

      现在对地质灾害全过程的实时监控和定量评价、概率性灾害预报、灾害前兆警报和害情短期预报是制订灾害减轻规划和作出灾害紧急反应的关键。地质灾害评价的重点是对地质灾害高发区进行详细调查和监测，重视地质灾害的基础研究，尤其应强调对控制地质灾害事件地理分布、规模、时间和地质灾害后果的因素进行持续不断的研究，以提高地质灾害评价的实用性和可靠性。

       5、重视城市地质工作

       随着城市化进程的不断加快，使得与城市土地利用、资源开发、废物处置、环境保护和灾害防治等有关的地质问题日益突出，甚至直接影响和制约着城市的规划和发展。

       城市地质问题比较复杂和集中，迫切需要从整体上考察和把握城市地质问题及其与别的问题之间的关系。城市地质问题主要集中在以下几方面：城市综合地质调查填图；城市地下水可供能力与污染调查评价；城市有害废弃物的安全地质处置、选址及其环境影响调查评价；城市主要地质灾害调查与风险评价；城市环境地球化学、地球物理场及其对人类健康影响的调查和评价；城市多层地下空间开发利用的工程地质、地球物理调查评价；城市含水层对建筑和基础设施影响调查评价；城市资源（尤其是建筑石料）调查评价；城市土地利用与规划综合研究等。

       地质学家通过收集和处理上述方面的地质资料，并提供关于城市的地下三维地质情况，结合经济数据与法律资料，就能够得出具有指导意义的分析，建立起城市地质信息与规划决策支持系统。

        6、关注生态地质前景

       近来研究表明，地球表层对土地和土壤的状况影响强烈。土地和土壤的动态变化，是以自然作为基础，地表地质—地球化学和生物过程与人类活动综合作用的结果。

       因此，生态地质将岩石、土壤、生物、水和人类活动作为相互作用与扰动的生命支持系统，不仅研究系统内各个要素的发展演变规律，而且还关注系统各组成要素之间的相互耦合和作用。土地利用与土地覆被变化是探讨自然与人文过程相互作用和影响最密切的课题。无疑，这方面研究的进展将为生态地质提供理论基础。生态地质领域是一个综合性研究领域，它提供了一种协调自然资源有效利用与维护生态系统整体性之间矛盾的途径。尽管过去地质学家在这一领域中所做的工作是有限的，但是，他们却为生态系统的研究和管理，提供了大量非常有价值的信息，包括土地特性、地表模拟、地质空间数据管理、地表水和地下水水文学、水文模拟、地球物理学、生态学、地球化学、古生物学、污染物、沉积物和营养物动力学等。

       7、研究人类健康的地质作用与过程

      许多慢性病和地方病可能与地质环境有直接关系，地球物质和地质作用均可能对人类健康造成影响和危害。一些有毒物质通过地质过程，有可能在许多敏感的环境中循环和聚集，并直接进入到食物链中，从而威胁到人类健康以及与人类密切相关的动物的健康。通过环境与生物地球化学调查研究，地质学家已了解到一些自然物质（如氡、石棉、砷、汞、硒、铅、铬、铀等）和人造有机化合物对环境和人类健康的危害方面做出重要贡献。

       目前，对人类健康影响和生态效应的研究还远远不够。近年来，人们开始重视污染防止研究，今后地质学研究的重点为：有毒物质辐射及其环境灾害的评估与预测；有毒物质行为的生物与生态效应；人类产生的化学物质在不同环境单元之间的迁移与聚集；污染土地和地下水的治理方法等。

      将地质过程与人类健康及环境污染联系起来的研究将是未来重大的研究领域。地质科学与医学、生物学越来越密切的合作将会使这一领域的研究取得重大进展。

       8、注重废物安全处置

       人类生产和生活产生的大量废弃物由于管理不善而对许多大城市及其周围的环境产生了很大的危害与威胁，严重阻碍着可持续发展。各种废弃物主要储存在地表及近地表处，或者存放于紧靠城市中心的近郊。由于废弃物堆放位置很容易进入含水层的透水层之上，使其成为地表水和地下水以及生物圈污染的源头。

       地质科学在废物安全处置中将发挥日益重要的作用。厚粘土层、岩盐或页岩等不透水或弱透水的岩层可充当阻挡淋滤液进入水体和生物圈之前的天然屏障，通过地质调查和研究，不仅可寻找到环境上可持续和经济上合理的方式储存废物的场地，而且可以找到适合各种灾害性废物（尤其是放射性废物）长久存放的最佳场所；也可以为减轻或防止废物堆放场对环境产生的潜在危害，进行科学的废物管理提供知识和手段。

      9、预测全球系统变化

      地质历史记录表明，地球是不断变化的。目前困扰人们的一个重要问题是，这种变化对人类有多大影响以及它在多大程度上受到人类活动本身的影响。由于全球变化问题涉及包括岩石圈、水圈、生物圈和大气圈的整个地球系统，必须把地球作为一个整体进行综合研究。地质学家正致力于研究全球变化可能带来的影响，如第四纪地质学家研究地质历史时期自然条件下大气中温室气体的数量变化对气候的影响，从而使人们更加精确地测定过去气候事件的年代。

       全球变化研究的另一个问题是海平面加速上升对现今海岸带的影响。南极冰盖冰雪若全部融化，将使全球海平面大幅度上升，世界上许多海岸带和城市将遭受淹没。珊瑚礁、海草和红树植物等是地球上最复杂的生物生态系统，也是全球变化的指示性标志。地质学家可以通过测量冰川，分析海洋或湖泊沉积物、观察珊瑚礁，评估海平面上升及其对海岸区的影响等。并监控这些过程与变化。

       10、加强信息管理与服务

       目前，人口、资源和环境形成的巨大压力仍将继续且有加重之势，由于这些问题均涉及至关重要的地理范围，因而，对地球空间数据和信息的需求将不断增长。随着空间信息技术即地理信息系统的发展，可以按照统一的参照系，将各类地球空间信息收集起来，构筑具有多种分辨率、三维表达的地球信息模型，结合各种人文信息，便可实现对地球的虚拟表达，供人们开发和交互使用地球的各种自然与人文信息，这一发展方向构成了“数字地球”的新思路和新概念。

      在未来几十年内，地质学家应该为解决人类生存与发展的一些问题做出贡献。地质学家的目标和工作领域将从传统的资源勘查为主转向为更加广泛的社会问题服务。因为地质学家是拥有广博的多学科基础知识、熟悉信息技术、适应社会需要的新型专家，地质学家将不只是关注解决问题的地质手段，而且将努力通过整体研究获得全面解决问题的办法。这对地质科学的发展既是严峻挑战，又是难得机遇。地质学家应以此为契机，肩负起历史的重托与责任，努力当好地球的监护人和管理者。

       地质科学面临新的挑战和机遇，地质学家更需要认真谋划新时代地质科技创新工作，加快创新，全面提升依靠科技创新解决资源环境重大问题的能力。尤其是认真谋划十四五地质科技发展和创新，使地质科学技术为人类展现更加灿烂辉煌的伟大功绩！

       我们为地质科学点赞！