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陈国达与地洼学说

时间:2010-09-18 14:25 来源:未知 作者:云中雪 责任编辑:地理教师
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陈国达,中国科学院院士,现任国际地科联矿床大地构造委员会副主席及地洼学组主席、国际地洼构造与成矿研究总中心主席、国际刊物《全球构造与成矿学》顾问编委、《大地构造与成矿学》主编、中国地质学会荣誉理事、中南工业大学教授、学术顾问、中国科学院长沙大地构造研究所名誉所长、中山大学、石油大学、华东地质学院及大庆石油学院名誉教授。广东新会人,1912年1月生。1934年中山大学地质系毕业,1935年北平研究院研究生毕业。长期从事地学多个领域研究,创立了大地构造及成矿学新理论地洼学说。曾获国家自然科学二等奖,评为全国先进工作者。著有《地洼学说文选》(中英文版)、《中国在地构造》(中英文版)、《地洼学说的新进展》等专著论文280余种。

     

    地洼学说(Theory of Geodepression(diwa)),也称活化构造理论(Theory of Activation Tectonics),是一种大地构造及成矿学新理论。它是中国学者陈国达在长期研究的基础上于1956年开始正式提出的。经过30多年生产实践的检验和时间考验,由于国内外学者的努力,该学说已发展成为包括5个组成部分及多个衍生学科的比较复杂的理论体系,形成了起源于中国的国际性学派。

 

一、地洼学说诞生的历史背景

 

    关于地壳(基本)构造单元及演化规律的理论,自19世纪中期以来,一直流行的为地槽——地台学说。该说是由美国J.Hall(1859)和J.D.Dana(1983)以及奥国E.Suess(1875)等提出并发展而成的。它有二个主要论点:(1)地壳构造单元有二,即地槽区和地台区,前者属(强烈)活动区,后者属(相对)稳定区;后者是由前者转化而来的。(2)地壳的演化历程有二个阶段,即地槽阶段和地台阶段。100多年来,在鉴别一个地区的大地构造属性时,不是看作地槽区就是看作地台区,该说的优点和功绩在于阐明了地壳中人类最先认识的两个构造单元、它们的性质区别和历史生因关系,阐明了漫长的地壳演化史中两个最先认识的阶段及其代表的一段历程和部分规律,推动了当时地质学的发展并在指导找矿等生产实践中做出了许多贡献。然而,当它运用于解决世界上一些像中国东部那样的地壳发展史更为复杂的地区时,却遇到了困难。以中国东部地区为例,按照地槽地台说,其现阶段的大地构造性质为地台区。所谓“中国地台”之名,由来已久,人们深信不疑,直到今日仍有不少人沿用。实际资料表明,这一地区在中生代中期以前,确曾先后不一地经历过地槽及地台二个阶段。但自中生代中期以后,却出现了许多与地台特征不一致的新情况:地壳活动性转为十分强烈,发生造山运动,断裂、褶皱广布,使原来平整的地台构造层受到明显改造,出现反差强烈的构造—地貌起伏,高峻山脉与深浚盆地相间,形成盆岭格局。在造山运动进行中,还有广泛的岩浆活动和变质作用。由于盆岭的强烈地貌反差,便导致剥蚀与沉积作用盛行。伴随着在化学成分上各有特色的岩浆侵入及火山喷发,便形成了众多的以有色金属为代表的内生矿产。如以“有色金属之家”的美称驰名于世的南岭所产的钨、锡、锑等矿床,即主要形成于此时。在盆地中,随着在沉积建造特征上各有特色的盆地堆积物的形成,便产生了油气、煤、盐类以及铀铜等沉积矿床。如大港、胜利、中原、江汉等,以及中国各个陆缘海大陆架上的许多新生代油田,即这种大地构造环境的产物。这一地区目前新构造运动仍很显著,地震带多见,有些地方如黑龙江省的五大连池等处,两百多年前仍有火山喷发的记录。所有这些现象,都不是地槽地台学说所能解释的。因为它们不是作为稳定区的地台区应有的特征,而显然是活动区的典型标志。这些困惑之点,阻碍着人们对于这一地区地壳演化史及现阶段大地构造性质的正确认识,也就难于据此有效地确定找矿方向,合理地利用改造自然环境,预防和消减灾害。

    关于中国东部地壳演化史经历了地槽—地台阶段之后出现了强烈活动性和造山区特征的事实,在较早的时代已有学者注意到了,前苏联V.V.Belousov(1954)称它为“地台活化”现象。但对于地台活化的本质问题还存在着不同的理解,以致关于地台活化结果及由此所造成的构造单元,未能得到正确的认识。主要观点有二:一种认为它仍然是地台;另一种则认为这是“地槽历史重演的极好范例”。陈国达根据自己长期实地考察研究结果得知,这种构造区的特征无论与地台区还是地槽区都不相符合:一方面,它的强烈活动性与属于稳定区的地台区相对立;而另一方面,它虽然属于活动区,与地槽区相似,但在地壳结构,沉积、岩浆、变质诸建造和构造型相,以至地球物理、地球化学等各方面的特征,均与地槽区有别,表明它实际上属于不同的活动区类型。显然,这是一个新被认识的构造单元,是除地槽区及地台区以外的第三个已知构造单元,是在地壳演化中出现于后地台阶段的一种新型活动区。因其形成过程是地台活化,即它是地台区向活动区转化的产物,陈国达于1956年初提出时命名为(地台)活化区。后来,又鉴于这种活化区的最主要的构造—地貌标志特征是造山作用所形成的盆岭相间的格局,其中的山脉叫地穹,盆地叫地洼。故于1959年又称它为地洼区。目前这二名在国内外文献中通用,作为同义词。

 

二、新构造单元的提出根据

 

    关于活化区或地洼区这个新构造单元的各个方面特征、认识标志及其与地槽区和地台区的区别,陈国达于1956~1965年间陆续发表一系列论文专著对之作过系统的论证(1986,1992)。概括起来,其要点可简述如下:

    1.在地壳结构上,具有三层结构,即在继承作为它发育基础的地台区所具有的槽、台两个构造层之上,再增加了一个地洼构造层(前地槽构造层未计入内)。这一点无论比地槽区(单层结构)还是比地台区(双层结构)都更为复杂。

    2.在构造—地貌反差强度方面:山脉盆地广布,起伏高差显著。这与以平宽开阔的准平原为标志,反差微小的地台区相反。另一方面,其山脉又与地槽区有别(见后)。

    3.在沉积建造方面:其地层展布受产生所在的地洼盆地的形状及范围的控制,呈小片盖覆于地台或地槽等构造层之上。岩性以粗屑为多见,扇砾岩是其特色;有时含火山碎屑或夹火山岩。陆相为主,多山麓洪积相、山间河流相、偶夹海相或海陆交替相或海陆过渡相;分选多不良,复矿砂岩发育;变化性大,地洼深处最厚,可达万米以上;常具陆相复理式韵律;属华夏式(假磨拉石)建造;不整合多见。

    4.在岩浆建造方面;强烈,规模大,岩石种类复杂。活动总顺序多为中酸性、碱性→基性、超基性;侵入→喷出。喷出多陆相。化学成分SiO2、K、Na较高,Fe、Mg较低。

    5.变质建造方面:局部发育。变质作用较强,主要为动力及接触变质;断裂变质多见为特色。浅至深。

    6.构造型相方面:构造变动强烈广泛,次数多,以造山型为特色。褶皱断裂发育;褶皱多为短线状宽展型或紧闭型;块状断裂多见,深者透过M面。推复构造常见。时有剥离构造。有一定方向和系统,连续成列,构造线明显,差异升降大。

    7.古地理方面:短带状陆相盆地(偶有海水侵入)及断皱带山脉。造煤气候(多在早期)及红层气候(多在晚期)。古地貌反差大。

    8.新构造方面:显著。地震强烈(可达M≥8级)。火山、块断、褶皱、倾侧、拱曲。差异升降强,起伏反差大。

    9.地貌方面:多幼年地貌。高原(或高原型山脉)和洼地,形成盆岭格局。晚期渐变为中低山。山脉多短线状、块断控制明显。只有在受当地原有地槽褶皱带山脉(前一代山脉)地貌残余影响较大之处才在外表上似属长线状(实际上已被块断改造,如天山山脉)。

    10.地壳运动类型方面:大部分时期以水平运动为主导。早中期挤压占优势;晚期拉伸占优势,块断及剥离构造主要发育于此时。

    11.地球物理特征方面:重力异常带状分布,有一定方向和系统。负的为主;隆起愈高布格异常愈低。热流高;低速层位置深浅不一。pH7.3~8.1。

    12.地球化学特征方面:从门捷列夫元素周期表看,克拉克值低的元素(W、Sn、Bi、Mo、Hg、Pb等)丰度高,形成集中;一些分布反常的元素(Be、Li、B)丰度也有所增高和形成集中。从A.H.查瓦里茨基的元素化学看,很多稀有元素(Nb、Ta和稀土)、放射性元素(U、Th)、钨钼族元素(W、Mo)、似金属元素(As、Sb、Bi)丰度有所增加并形成集中。硫化物矿床典型成矿元素如Cu、Pb、Zn、Ga、Ge、Cd、In、Sb、Hg等也是这样。此外一些气体元素或挥发性元素(如F),亦具有这一特征。

    13.主要矿种组合和矿床类型及其存在:内生矿床特多,与各种岩有关;特富于与中酸性岩、碱性岩有关的矿产,主要矿种有钨、锡、铋、钼、铜、铅、锌、砷、锑、汞、铌、钽、金、铍、锂、氟、稀有稀土、金刚石等。火山成矿多见于中期,主为陆相,见于地洼构造层中;侵入成矿则在各个构造层中均可有存在。外生矿产主要为陆相,主要矿种为煤、油气、铁、铝、盐类、铜、铀等,存在于地洼构造层内(油气可运移至其他构造层)。继承矿产多,受原规律控制,又受地洼活动改造。既常见多代同堂的成矿叠加现象,又常有多因复成矿床。

    所有以上各方面特征,使得地洼区(活化区)有根据而且有必要同其他各种构造单元区别开来。前苏联A.D.Scheglov院士(1980)认为:“陈国达的著作,以中国地台为例,最全面地论述了地洼区的特征。他以十分令人信服的论据,论证了这种地区是与地槽区和地台区并列的一级构造单元。”这是地洼学说的第一个组成部分,在该学说的理论结构中构成了内核的原始部分。
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