论构造地质学和大地构造学的几个重要问题

在构造地质学与大地构造学研究中,自从创立板块构造学说以来,尽管已经取得巨大的成绩,但是还存在很多重大的难题有待解决,也有一些极具争议的课题值得探讨,尤其是大陆岩石圈内的构造地质问题。笔者认为,在中国区域地质调查中断层的多期活动及其年代学的研究最为薄弱,对此必须大力加强;在构造地质研究中,必须将变形与变位紧密地结合起来,也即应该把中、小型构造研究与大地构造研究结合起来。为促进深部能源的开发,盆地深部构造研究应大力加强。应认真关注碰撞带的定义、范围、内部结构及其与周边板块关系的研究。应扎实地推进岩石流变学与流体在各种地质条件下作用的研究。临震预报的探索与现代地球动力学研究十分重要,可能是中国为人类社会的安全和稳定所能做的一项巨大的贡献。大陆岩石圈内各个构造滑脱面及其相关断层的研究,对于构造-岩浆活动和板内地震起到重要的控制作用。定量化的大陆动力学研究与深部成矿预测是当前很重要的课题。笔者建议大力加强对于上述课题的研究,科研决策部门也可考虑给予大力的资助。板块构造动力学机制的探讨是完善板块构造学说所必需的,但是在可预见的未来此课题很难有重大的突破。     

“构造地质学”发展方向的一些思考

构造地质学是地质学的核心基础学科,其发展方向是目前构造地质学家面临的挑战之一。本文从构造作用的本质出发,试图对构造地质学的发展方向进行思考。构造作用本质上是岩石和矿物对应力作用的响应,包括物理响应和化学响应,进而用数学方法进行表达：（1）物理响应主要表现为变形,包括脆性变形和韧性变形。岩石的力学性能决定了其变形特征。岩石圈力学性能在时间和空间上的不均一性一直是研究岩石圈变形行为的巨大挑战。需要结合野外观测、岩石力学和流变学研究,并借助多尺度模拟方法来建立不同时间尺度和空间尺度下岩石的变形行为和变形准则。（2）化学响应主要指构造应力作用下岩石和矿物发生化学变化的过程,即应力化学作用。变形变质作用、剪切带成矿作用、剪切带石墨化、应力生气和生烃等方面都可能存在应力化学过程,但其详细过程和反应机理还需要进一步探究。（3）运用数值模拟、量子计算对以上这些构造过程进行数学表达,也是构造地质学未来发展值得关注的方向。总之,构造地质学未来的发展方向应是与物理学、化学乃至数学等基础学科的深度融合。

     

中国构造地质学的早期发展

中国的现代地质学出现在本世纪初,但早期的地质学文献常是不分学科的综合地质学,构造地质学何时独立出来难以确定。本文以文献标题归类法,查阅构造地质学的早期文献,虽不十分准确,却很直接简便。     

构造地球化学及有关问题

构造地球化学是一门介于构造地质学与地球化学之间的边缘学科,是研究元素在各种构造环境中的分配和迁移,分散和富集的特征,演化规律和动力学机制的科学。该学科提出以来已引起广大地质工作重的重视,目前在显微构造地球化学,断裂构造地球化学,大地构造地球化学,成矿构造地球化学,实验构造地球化学等若干方面已取得一定的成果。     

构造地质学的进展与学科发展特点

构造地质学堪称"地质学中的哲学"。可分为中小尺度的"狭义"构造地质学和大地构造学。近年来,中小尺度的"狭义"构造地质学研究已不局限于单个构造的几何学、运动学和动力学分析。而是表现为:①广度上,区域构造分析正在与年代学、三维反射地震、GPS观测等技术相结合,实现构造事件和过程的定量化厘定、盆地构造的数字化描述、地壳形变的全空间长期实时监测;发展构造建模(物理模拟和数值模拟)技术;应用地球物理的成果丰富构造变形研究的实例;②深度上,探寻构造变形的流变学机理,并从若干研究点上认识深部地壳的构成、韧性变形带及相关构造作用的过程和效应。大地构造学研究正在新的知识体系和地球物理探测技术的推动下深入到地幔范围以及大陆构造领域。认识板块构造作用下壳幔物质的循环过程,追溯大陆构造分裂与拼合的演化历史,探索新的岩石圈—地幔动力学模式和"板块"运动模式。当前的构造地质学具有以技术、产业和社会需求、人才为导向的发展特点。学科的发展要求我们把握新技术、新资料,适应经济产业发展和国计民生的需求,加强年轻一代地质人才的培养,提升自主创新能力。     

地质学的若干问题

对地质学几个领域近几十年的发展做了扼要的总结,指出了一些有突破性的进展,并提出了这些学科今后若干年可能的发展展望,论文涉及的学科包括矿物学、花岗岩、铁镁－超铁镁岩、变质岩、沉积学、多重地层分类与地质年代学、构造这以及板块构造学与大陆动力学。对于各学科并非全面的论述,而是指出其有重大意义的突破性进展,在矿物学方面强调了由于新技术的运用而大大地促进了矿物学的进展,矿物材料学和环境矿物学都是今后着重发展的方向。总结了当前对花岗岩的基本认识,指出应开展“岩浆系统”与“火山系统”的深层次研究;对于铁镁－超铁镁岩今后要加强壳幔物质的相互作用与深部过程的研究;总结了变质岩研究的三个阶段,今后要在重点地质区坚持长期深入系统的研究,特别是前寒武纪麻粒岩区和造山带。沉积学最近有较大发展,有三方面的意义;在构造地质学方面指出在大陆造山带伸展构造、韧性剪切等研究热点以及从定性到定量的研究趋势;板块构造学是地球科学有史以来最伟大的成就,90年代是大陆构造研究的大发展时期。     

中国沉积盆地深层构造地质学的研究进展与展望

研究盆地深层的构造地质学,是应用现代的地球系统科学理论和地球物理学、地球化学与地质学的方法综合研究盆地深部的物质组成、地质结构及其形成演化过程,探讨资源、能源矿产分布的构造控制规律。中国的沉积盆地多为叠合盆地,叠合盆地深层的原型及其构造-古地理演化、建造与改造的动力学过程、构造演化对油气成藏条件的控制作用是我国石油构造学家研究的核心内容。经过半个多世纪的艰苦努力,我国学者在这一领域取得重要进展,建立了前陆型、坳陷型、断陷型、走滑型等叠合盆地的4种基本类型,深入研究了它们的地质结构,开展了其原型盆地恢复与构造-古地理重建,探讨了盆-山耦合关系及其对盆地深层结构的控制作用。通过对盆地深层进行多期叠加构造解析开展三维构造建模,研究了盆地深层温度场、压力场、应力场及其耦合特点。在研究思路、研究方法与技术手段上都取得重要突破,深层构造地质学逐渐完善。回顾历史,对比中外,我国盆地深层的构造学研究在基础理论与实际需求方面仍有较大差距,需要在盆地发育的构造环境、深部背景、形成演化过程以及地质结构方面进行深入探索,在活动论构造-古地理、三维构造复原、岩石流变分析与四维动态模拟方面取得实质性突破。通过大力培养创新人才、选准研究突破方向、提升技术储备与开展扎实基础工作,可望取得深层构造地质学的战略突破。     

新构造研究的几点回顾——纪念黄汲清先生诞辰100周年

值此纪念黄汲清先生诞辰100周年之际，笔者回顾了“新构造’’研究的早期历史和奥布鲁切夫(B．A.OσpyueB,1863-1956)对新构造研究的贡献，回顾了新构造研究历史中不同阶段的一些特点，介绍了天山内陆新造山带的新构造研究和欧美的“活动构造”研究在新构造的学科发展中的作用。展望了新构造研究当前发展的一些趋向。     

五十年来中国小型构造研究的回顾与展望

50年来我国小型构造的研究从对单个形态的几何学描述到对区域构造的全方位、多尺度、多层次、多体制和多世代的综合解析。研究的进展主要表现为：对构造形态和方位的系统分析；定量分析和物质平衡原理在构造分析中的应用；以地壳流变学的研究和从构造的力学分析到构造体制分析等方面。与地球物理、地球化学、变质地质学和地质年代等多学科的配合极大地促进了构造地质学的发展。初步形成了解析构造学的理论体系和方法学。 文中还指出了当前在构造研究中的不足和今后的努力方向。     

塘及可可西里地区几个重要地质、构造与资源问题

笔者根据在羌塘及可可西里地区多年地质工作经验所获,结合该地区的其他地质资料,归纳总结出该地区具有重大地质意义的几大问题——羌塘盆地有无基底出露?玛尔果茶卡东山的片岩和辉橄岩,龙木错-双湖板块结合带,南北向构造,新生代火山岩,羌塘盆地主体部分缺少早白垩世沉积,以及意义重大的接触关系;并指出羌塘区域调查中需重视的两种资源以及气象资料的收集问题。     

中国前陆盆地构造地质特征综述与油气勘探

中国特定环境下发育的前陆盆地和冲断带在地质构造上具有许多的特殊性。在综述前人认识的基础上,笔者通过对中国前陆盆地的构造演化历程、沉积充填特征、构造成因及其空间分布规律、构造变形特征等的研究,提出了中国前陆盆地构造地质发育的5个主要特征:(1)两种不同性质的原型盆地发生正反转的叠合性,即挤压构造下作为“本体”的前陆层序与拉张构造下作为“基础”的裂谷、断陷盆地之间的叠置;(2)显生宙以来中国大陆先后发生了4期前陆冲断构造演化的多期性,它们分别是加里东晚期、海西晚期、印支期和喜马拉雅晚期;(3)基于小克拉通基底拼贴后在造山带前缘复活再生的继承性,即统一拼合大陆内部的构造变形导致古造山带的复活,在古造山带边缘发育新生代前陆盆地或前陆冲断带;(4)在空间分布上受环青藏高原巨型盆山体系控制发生陆内变形的系统性,在环青藏高原巨型盆山体系内构造变形强度、盆地沉降幅度、盆山耦合程度等从内环向外环依次降低,从古造山带向克拉通方向构造变形强度依次降低,构造变形样式逐渐简单、构造变形时间依次变新;(5)前陆冲断带的构造样式由于受边界力学条件和沉积地层介质作用而具有多变性,存在沉积盖层内脆性变形的断层相关褶皱、造山带前缘韧性变形的基底卷入构造、与走滑构造相伴生的基底卷入的断层相关褶皱、盆地内部塑性变形的盐构造。正是因为上述地质构造的特殊性,决定了油气聚集与分布特征的规律性和复杂性,由此提出了相应的一些构造地质研究与油气勘探工作的建议。     

开合构造研究中的几个问题

开合构造是中国学者提出来的一种大地构造观点,强调开裂运动和聚合运动是统一地球动力体系中的2种基本运动形式。开合构造是从开与合相互对立、相互依存、相互转化来研究区域地质特征和大地构造演化的。本文简介了开合构造中的几个问题:开合构造是一种新的大地构造观点;开合运动是地质运动的高级形式;开合类型是固定论和活动论的对立统一;开、合、剪之间是辩证关系;开合构造要冲出国门走向世界。     

大陆地质与大陆构造和大陆动力学

当代地球科学发展的新需求与板块构造对大陆地质的深化研究,使大陆问题成为21世纪地学发展的前沿研究领域、热点和关键。文中在提出“大陆动力学”研究20多年后的今天,进行关于大陆研究的新思考,从讨论厘定大陆研究的有关争议概念、大陆的基本问题、中国大陆构造的典型实例以及与世界同类范例的简要对比出发,综合概括了大陆地质与大陆构造和大陆动力学研究的关键科学问题与进一步探索研究的思考课题。提出了在大陆研究中,在进一步精确深化板块构造对大陆的研究的同时,应突出加强大陆构造中有无非板块构造动力及其远程效应的大陆内的、在深部动力学与陆块间差异非均衡背景下由陆内陆块间相互作用导致的真正陆内构造及其动力学问题的研究,以便为深化发展板块构造、认知大陆、探索大陆动力学、构建包括板块构造在内新的行星地球构造观作出努力与探索。     

工程地质学面临的几个困难

本文就岩土体的不连续性问题,岩体变形破坏的微观机制问题及时空问题,岩体的大变形与小变形问题,进行了讨论。     

构造地质与工程地质的基本关系

构造地质学是研究各种地质构造及其成生演化的基础地质学 ,工程地质学主要是应用地质学理论尤其是构造地质学理论解决人类工程建设活动中与构造现象和构造活动有密切关系的地质问题的应用地质学。二者的研究目的虽然不同 ,但所研究的主要对象是相同的 ,即都是地质构造 ,所研究的又都是地球变化过程中的构造变动及其各类效应。文中讨论了构造地质学与工程地质学之间的基本关系 ,主要包括地质构造对工程地质环境和工程地质条件的控制作用 ;深部构造、浅部构造以及表层构造动力学特征与区域地壳稳定性之间的关系 ;构造结构面、构造应力场与岩土体稳定性的关系 ;活动构造与工程建筑安全性的关系以及地质构造与崩滑流、地裂缝、地面沉降等地质灾害的关系等问题。     

Some problems of ecological environmental geology in arid and semiarid areas of China

Arid and semiarid areas are widely distributed in China but rich in natural resources. Because of the arid climate, complex geological conditions, and human activities, some problems of ecological environmental geology occur, such as lack of water resources, desertification, salinization, and biogeochemical endemic diseases, etc. These problems occur in fragile regions of the environment, seriously restricting the developing of the national economy and causing harm to human health. Ecological environmental geology is a new developing science in China. Through the research of ecological environmental geology and with the help of research results of the western plain of the Tarim Basin in Xingjing, we propose a comprehensive administrative measure of ecological geological environment on the basis of rational utilization of water resources, and it can be used to improve the ecological environment of arid and semiarid areas.     

大陆构造、大洋构造和地球构造研究构想

大陆动力学和大洋动力学是当前固体地球科学的前沿领域 ,反映处于中期阶段的板块理论正向更加深入、全面、完善的方向发展 ,并走向统一的地球构造学的趋势。中、新生代造山带构造 ,全球高原构造的比较 ,周边洋底构造对欧亚大陆的动力作用 ,应是大陆动力学中优先研究的问题。对全球洋底构造的继续探测 ,用地震各向异性研究地幔的流动或变形 ,布设海底宽频带地震台阵探测地幔细结构 ,将会提供更多的地球内部过程信息。“地球大系统科学”概念的提出 ,将能推进固、液、气三态地球多球层相互作用的研究 ,例如固体地球微动态、固液气三态球层运动的可比较性、不同球层分区性的比较等 ,都是需要深入探讨的问题 ,代表了从整体地球系统开展学科交叉研究的方向