中國地處環(huán)太平洋構(gòu)造帶和特提斯構(gòu)造帶的丁字接合處,具有中國特色的大地構(gòu)造特征。“波浪狀鑲嵌構(gòu)造學(xué)說”、“地質(zhì)力學(xué)”、“多旋回構(gòu)造”、“斷塊構(gòu)造說”和“地洼學(xué)說”是老一輩地質(zhì)學(xué)家對我國大地構(gòu)造特征的總結(jié),被稱為“中國五大地質(zhì)構(gòu)造學(xué)派”。
一、波浪狀鑲嵌構(gòu)造學(xué)說——張伯聲
波浪狀鑲嵌構(gòu)造說是一種闡明地殼的統(tǒng)一構(gòu)造格局及地殼運動規(guī)律的假說,由張伯聲于1962年提出。他認為,整個地殼的構(gòu)造是由大小不同的地殼塊體和大小不同的活動帶鑲嵌而成的復(fù)雜構(gòu)造圖案,稱為地殼的鑲嵌構(gòu)造。同一級別的活動帶與地塊帶相間分布,在構(gòu)造地貌上顯示峰-谷起伏及疏-密相間,并具有近等間距性,稱為波浪狀構(gòu)造。全球地殼表現(xiàn)為幾個系統(tǒng)的一級套一級的活動帶與地塊帶的定蓑排列,因而在幾個方向上表現(xiàn)出一級套一級的波浪狀構(gòu)造。地殼幾個系統(tǒng)的、從宏觀到微觀級級相套的地殼波浪狀構(gòu)造的交織與疊加,形成了十分復(fù)雜、但有一定規(guī)律的地殼的波浪狀鑲嵌構(gòu)造。
波浪狀鑲嵌構(gòu)造說對中國大陸內(nèi)部地殼構(gòu)造的波浪狀演化特征研究較多,而對洋-陸邊緣附近構(gòu)造特征的研究比較薄弱,模擬實驗及定量化研究也較欠缺,對地殼以下的深部研究和認識還很不夠。在今后的研究中以下問題將是它首先遇到和需要解決的:
上地幔的波動;
地球的脈動式演化同各圈層的形成與演化的關(guān)系;
拉長與壓縮構(gòu)造(即裂谷與推覆構(gòu)造)在時間上和空間上的波動式互換;
地球駐波運動與地磁極性倒傳的必然聯(lián)系及其細節(jié);
氣候變遷或波動的細節(jié)及其同海侵-海退、造山和巖漿事件相耦合的程度;
地球化學(xué)旋回同成礦作用的時空波動規(guī)律;
災(zāi)變事件的周期性及其同更大體系波動式演化的關(guān)系。
張伯聲:(1903.6.23—1994.4.4),又名遹駿,河南滎陽人,構(gòu)造地質(zhì)學(xué)家、大地構(gòu)造學(xué)家、地質(zhì)教育家。中國科學(xué)院資深院士,中國地質(zhì)學(xué)界五大構(gòu)造學(xué)派之一,“地殼波浪狀鑲嵌構(gòu)造學(xué)說”的創(chuàng)始人。1926年于清華學(xué)校畢業(yè),1928年美國芝加哥大學(xué)化學(xué)系畢業(yè)獲得學(xué)士學(xué)位,1952年加入九三學(xué)社,1980年當(dāng)選為中國科學(xué)院院士。張伯聲多次對黃河流域進行地質(zhì)考察,提出了“黃土線”及黃河河道發(fā)育和秦嶺水系成因等新觀點,在國內(nèi)外地質(zhì)界有重要影響。20世紀70年代中期,他將鑲嵌構(gòu)造學(xué)說發(fā)展為地殼波浪狀鑲嵌構(gòu)造學(xué)說。
二、地質(zhì)力學(xué)——李四光
地質(zhì)力學(xué)是中國地質(zhì)學(xué)家李四光在研究中國和東亞構(gòu)造的基礎(chǔ)上于20世紀40年代創(chuàng)立的一種構(gòu)造地質(zhì)學(xué)說。它主要是用力學(xué)的觀點研究地質(zhì)構(gòu)造現(xiàn)象,研究地殼各部分構(gòu)造形變的分布及其發(fā)生、發(fā)展過程,用來揭示不同構(gòu)造形變間的內(nèi)在聯(lián)系。地質(zhì)力學(xué)注重構(gòu)造體系的分析,特別是活動構(gòu)造的活動規(guī)律和動力來源,以及斷層、褶皺等構(gòu)造形跡形成的力學(xué)機理的分析,也注重研究地應(yīng)力和地質(zhì)因素對巖土工程的力學(xué)分析的影響,地質(zhì)力學(xué)對礦產(chǎn)資源的普查勘探、對工程地質(zhì)和地震地質(zhì)的研究有積極意義。
地質(zhì)力學(xué)既研究地殼運動產(chǎn)生的各種形變現(xiàn)象的規(guī)律,也研究由地殼運動產(chǎn)生的物質(zhì)的變化規(guī)律,以及兩者的相互聯(lián)系。反映地殼運動的一切現(xiàn)象都是它考察研究的對象,包括構(gòu)造體系的規(guī)律、海洋運動的遺跡、巖漿活動的現(xiàn)象、變質(zhì)巖帶的發(fā)生和礦產(chǎn)的形成等。
地質(zhì)力學(xué)的研究內(nèi)容可概括為4個方面:
構(gòu)造體系的深入調(diào)查研究;
全球大地構(gòu)造體系的特點和分布規(guī)律,以及與各種構(gòu)造體系同時發(fā)生的沉積建造、巖漿巖建造、變質(zhì)巖建造和礦產(chǎn)資源的成生聯(lián)系;
古生代以來全球大陸運動和海洋運動問題;
地殼運動問題。
地質(zhì)力學(xué)在礦產(chǎn)和水文地質(zhì)、工程地質(zhì)勘查、地震地質(zhì)、地?zé)岬刭|(zhì)以及地區(qū)穩(wěn)定性研究方面,特別是對中國石油、煤田和若干金屬礦產(chǎn)的預(yù)測以及解決重大工程建設(shè)和大型礦山開發(fā)中遇到的地質(zhì)問題,都起了重要作用。但李四光在著作中提出的一些地質(zhì)問題,如地殼運動規(guī)律,地殼巖石圈、水圈、氣圈、生物圈在運動中的相互聯(lián)系,礦產(chǎn)資源時空分布規(guī)律等,迄今還沒有解決。
李四光(1889.10.26-1971.4.29),字仲拱,原名李仲揆,湖北黃岡人,蒙古族,地質(zhì)學(xué)家、教育家、音樂家和社會活動家,是中國地質(zhì)力學(xué)的創(chuàng)立者,中國現(xiàn)代地球科學(xué)和地質(zhì)工作的主要領(lǐng)導(dǎo)人和奠基人之一,新中國成立后第一批杰出的科學(xué)家和為新中國發(fā)展做出卓越貢獻的元勛,2009年當(dāng)選為100位新中國成立以來感動中國人物之一。
李四光創(chuàng)立了地質(zhì)力學(xué),并為中國石油工業(yè)的發(fā)展做出了重要貢獻;早年對蜓科化石及其地層分層意義有精湛的研究,提出了中國東部第四紀冰川的存在,建立了新的邊緣學(xué)科“地質(zhì)力學(xué)”和“構(gòu)造體系“概念,創(chuàng)建了地質(zhì)力學(xué)學(xué)派;提出新華夏構(gòu)造體系三個沉降帶有廣闊找油遠景的認識,開創(chuàng)了活動構(gòu)造研究與地應(yīng)力觀測相結(jié)合的預(yù)報地震途徑。
三、多旋回構(gòu)造運動說——黃汲清
多旋回構(gòu)造運動說簡稱多旋回說,是一種關(guān)于地殼演化規(guī)律的學(xué)說,1954年黃汲清在其著作《中國主要地質(zhì)構(gòu)造單位》中正式提出。該學(xué)說認為,一個地槽系的發(fā)生,發(fā)展到結(jié)束,不只經(jīng)歷一個而是若干個構(gòu)造旋回(即多旋回),才逐步轉(zhuǎn)化成褶皺系的。
多旋回構(gòu)造運動有廣義和狹義的兩種概念。
廣義的多旋回,在空間上說是全球性的,在時間上說包括巨旋回、旋回和亞旋回;
狹義的多旋回,在空間上主要指一個地槽系,在時間上指一個巨旋回之內(nèi)的多旋回發(fā)展。
多旋回說是在地槽地臺學(xué)說的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。其理論意義在于揭示了地殼呈多旋回開合向復(fù)雜方向演化的規(guī)律。由于構(gòu)造運動是多旋回的,必然導(dǎo)致產(chǎn)生相應(yīng)的多旋回巖漿活動和多旋回沉積作用等。多旋回巖漿活動,必然導(dǎo)致生成與巖漿活動相關(guān)的各種有用礦產(chǎn)。多旋回沉積作用,必然導(dǎo)致生成與沉積作用相關(guān)的各種有用礦產(chǎn)。如“多層生油,多層儲油”的提出,就是多旋回說在石油地質(zhì)工作中的具體化。
黃汲清(1904.3.30-1995.3.22),四川仁壽人,構(gòu)造地質(zhì)學(xué)、地層古生物學(xué)和石油地質(zhì)學(xué)家。1928年畢業(yè)于北京大學(xué)地質(zhì)系,1935年獲瑞士濃霞臺大學(xué)理學(xué)博士學(xué)位,1948年當(dāng)選為中央研究院院士,1955年被選聘為中國科學(xué)院學(xué)部委員(院士),1988年當(dāng)選蘇聯(lián)科學(xué)院外籍院士。黃汲清系統(tǒng)劃分中國主要構(gòu)造單元和大地構(gòu)造旋回,進一步開拓了中國地質(zhì)圖制圖事業(yè),創(chuàng)建多旋回構(gòu)造運動說,進而將多旋回說與板塊構(gòu)造相結(jié)合,建立板塊多旋回開合手風(fēng)琴式運動模式,開拓大地構(gòu)造研究新途徑。提出陸相生油論,具體部署、指導(dǎo)中國石油天然氣地質(zhì)普查勘探。
四、斷塊構(gòu)造學(xué)說——張文佑
斷塊構(gòu)造說是一種關(guān)于地球巖石圈構(gòu)造及演化的大地構(gòu)造理論,是張文佑于1974年提出的。它是以地質(zhì)力學(xué)為基礎(chǔ),吸取了地槽地臺學(xué)說和板塊構(gòu)造學(xué)等的有關(guān)內(nèi)容,在研究中國及鄰區(qū)大地構(gòu)造特征和模擬實驗的過程中建立和發(fā)展起來的。斷塊構(gòu)造堅持地質(zhì)力學(xué)分析與地質(zhì)歷史分析相結(jié)合的原則。地質(zhì)力學(xué)分析是基礎(chǔ),強調(diào)各構(gòu)造要素的空間組合;地質(zhì)歷史分析是綜合,著重各類地質(zhì)體的時間演化。
斷塊構(gòu)造學(xué)說認為巖石圈固結(jié)之后,斷裂活動就占據(jù)了主導(dǎo)地位。斷塊就是被巖石圈中不同深度的斷裂及層間滑動斷裂所切割成的塊體,各塊體之間在物質(zhì)組成、構(gòu)造滑動性和地質(zhì)演化諸方面均有明顯的差異。斷塊構(gòu)造說強調(diào)塊緣的形成與形變研究,因為它們是認識斷塊形成演化及其運動學(xué)和動力學(xué)的主要標(biāo)志;同時也重視塊內(nèi)結(jié)構(gòu)不均一性的研究,因為塊內(nèi)各種不均一地質(zhì)因素,都可在同一區(qū)域應(yīng)力場情況下導(dǎo)致塊內(nèi)應(yīng)力的分布形式和邊界條件的變化,使塊內(nèi)應(yīng)變圖像變得十分復(fù)雜。
斷塊構(gòu)造說將通過以下問題的深入研究進一步充實和完善:
地球深部地質(zhì)作用過程;不同層次層間滑動斷裂的活動方式及其機制;
斷塊的運動方式(包括幅度和速率)與時間演化的統(tǒng)一及其所伴生的形成與形變分析;
巖石圈的物質(zhì)組成、演化模式及其動力學(xué)問題等,并加強全球地質(zhì)的對比研究。
張文佑(1909.8—1985.2)河北唐山人,地質(zhì)學(xué)家。1930年考入交通大學(xué)唐山工學(xué)院土木工程系,1934年畢業(yè)于北京大學(xué)地質(zhì)系。1945年赴美、英等國考察研究。1955年當(dāng)選為中國科學(xué)院院士。曾任中國科學(xué)院地質(zhì)研究所研究員、所長。創(chuàng)立斷裂體系和斷塊大地構(gòu)造學(xué)說,對斷塊理論和地質(zhì)力學(xué)做出了重要貢獻。參加了把我國油氣勘探基地由西部東移的戰(zhàn)略決策,他提出的“定凹探邊”、“定凹探隆”的建議為大慶和其他油田的開發(fā)做出了貢獻。50余年共發(fā)表170余篇論著。他的《斷塊構(gòu)造導(dǎo)論》是斷塊構(gòu)造學(xué)說的代表作。
五、地洼學(xué)說——陳國達
地洼學(xué)說是中國科學(xué)院長沙大地構(gòu)造研究所所長陳國達院士所倡導(dǎo)的學(xué)說。該學(xué)說認為,自1859年以來,地質(zhì)界傳統(tǒng)的理論是大陸地殼大發(fā)展過程只有兩個階段:先出現(xiàn)活動區(qū)—地槽區(qū),后來變?yōu)?ldquo;穩(wěn)定”區(qū)—地臺區(qū)。1956年,陳國達在總結(jié)中外地質(zhì)資料的基礎(chǔ)上提出,中生代中期以來地殼演化進入了新階段,經(jīng)受斷裂作用和拱曲作用后所形成的狹長形或長圓形的凹地或凸起,其大地構(gòu)造性質(zhì)既非地臺區(qū),也與地槽區(qū)有別,而是一種新型活動區(qū),是大陸地殼的第三構(gòu)造單元。因它是地臺區(qū)向活動區(qū)轉(zhuǎn)化的產(chǎn)物,故取名為活化區(qū);又因其最主要的特征是區(qū)內(nèi)出現(xiàn)地洼盆地,故稱地洼區(qū)。
地洼學(xué)說認為,在地殼演化史上,不只活動區(qū)可以轉(zhuǎn)化為“穩(wěn)定”區(qū),而“穩(wěn)定”區(qū)也可轉(zhuǎn)化為新的活動區(qū)。大陸地殼的發(fā)展過程,并非如地槽—地臺說認為的那樣,直線地僅由地槽階段發(fā)展到地臺階段,而是多階段、螺旋式的升進。通過活動區(qū)與“穩(wěn)定”區(qū)之間的互相轉(zhuǎn)化遞疊,按照“否定之否定”法則向前發(fā)展,這叫“動、定轉(zhuǎn)化遞進律”。它的力源機制在于上地幔軟流層的物質(zhì)運動,叫散聚交替說,它與板塊構(gòu)造活動有關(guān)。
地洼學(xué)說認為,地洼階段是一個重要成礦期,其特點是形成豐富的有色金屬、稀有金屬、分散元素及放射性元素等礦床;汞、氟、金剛石等也很重要。世界上80%的鎢、85%以上的鉬、50%的錫、40%的銅產(chǎn)于中、新生代;金剛石以中生代為產(chǎn)出的高峰期。
地洼盆地中也產(chǎn)生石油、天然氣、煤、油頁巖、石膏、鹽,以及沉積銅、鈾、鐵等礦。其礦床特點常以小面積內(nèi)可以集中大儲量著稱。
陳國達(1912.1.22—2004.4.8),廣東省新會縣人,地質(zhì)學(xué)家,活化構(gòu)造學(xué)說和遞進成礦理論的創(chuàng)立者。國際地質(zhì)界稱他為“地洼學(xué)說之父”,中南大學(xué)教授,博士生導(dǎo)師。1934年畢業(yè)于中山大學(xué)地質(zhì)系;1946升任中山大學(xué)教授;1980年當(dāng)選為中國科學(xué)院學(xué)部委員;1998年起為中國科學(xué)院資深院士。
陳國達最突出的貢獻是于1956年發(fā)現(xiàn)大陸地殼的新構(gòu)造單元──地洼區(qū),并在此基礎(chǔ)上創(chuàng)建了殼體大地構(gòu)造學(xué),發(fā)展成為地洼(活化)構(gòu)造理論體系,在國內(nèi)外廣泛運用于找礦,取得顯著成效。地洼學(xué)說的誕生被列入世界科學(xué)技術(shù)史年表。
近年來,地質(zhì)學(xué)家們通過長期的研究積累,又取得了一系列引人注目的成果。2004年,劉東生院士因黃土地質(zhì)學(xué)與古環(huán)境研究卓越成就獲得了國家最高科學(xué)獎,空缺多年的國家自然科學(xué)一等獎也被三位古生物學(xué)家分享。這不但是地質(zhì)學(xué)家們努力的結(jié)果,也從一個側(cè)面表明,新的社會需求已重新引起社會對地質(zhì)學(xué)研究的關(guān)注。地質(zhì)學(xué)家對全球環(huán)境變化與生命演化歷史的知識貢獻,已被社會所認可。另一方面,我國社會經(jīng)濟高速發(fā)展引起的石油消耗量的劇增和礦產(chǎn)資源的緊缺,使人們重新審視社會發(fā)展對傳統(tǒng)資源和能源的依賴性,從而成為地質(zhì)學(xué)發(fā)展強勁動力。
我國的地質(zhì)事業(yè)在經(jīng)歷了百余年的發(fā)展壯大后,現(xiàn)在已經(jīng)達到或接近國際先進水平,這與一代又一代的地質(zhì)人的艱辛努力是分不開的。我們當(dāng)前面臨的形勢總的來說是有利的,只要我們善于總結(jié)經(jīng)驗,堅持正確的做法,就必能發(fā)揮我們自己的優(yōu)勢,縮短與國際間的差距,使我們的地質(zhì)科學(xué)和地質(zhì)事業(yè)加速前進。
摘自《礦業(yè)在線》2019年5月28日
