[编者按] 中国科学院学部委员、长沙大地构造研究所名誉所长陈国达教授是国内外知名的地质学家,以提出大地构造理论地洼学说而为学术界瞩目。他所创建的地洼学说已经得到国外许多同行的承认,我国、苏联、巴西、澳大利亚等国利用该理论找矿已取得了成功。近年,陈教授先后到德、法、美、苏、曰、南斯拉夫等国讲授地洼学说并在国际地质会议上宣读论文受到好评。前不久,本刊在长沙采访了陈先生。

记者:陈先生,我刊拟向广大读者介绍一下地洼学说的情况,请随便谈谈。

陈:地洼学说是我国地质工作者发展起来的一种大地构造理论。关心地质学的读者可能知道,地质学中有一门理论性综合性比较强的学科,叫作大地构造学,它是研究地壳构造及其发展规律的。大地构造学中有许多重要问题,它们既有理论意义又有实际意义。其中主要的有:地壳构造单元如何划分,地壳演化具有什么规律,地壳运动的原因是什么,等等。由于研究者的着重点和方法不同,对这些问题产生了不同的看法,从而形成了风格各异的一些学说。地洼学说引起人们关注,主要是因为它对上述问题提出了一些独特的看法,这些看法与传统大地构造观念有很大的不同之故。

在介绍地洼学说之前,我先简略地勾勒一下传统大地构造理论的情况。这些理论中,影响最大的叫槽台学说,它是通过美国学者J. 霍尔(1859)和J. D. 丹纳(1873)以及奥地利学者E. 修斯(1885)等人的工作建立起来的,后人又做了较多的发展。一百多年来,槽台理论一直是大地构造领域内的指导性理论。它的主要思想有这样两条:(1)地球表面可以分为两种活动性质截然不同的大地构造单元,即构造运动十分剧烈的狭长地带——地槽区(geosyncline)和构造运动相对和缓的面状地区——地台区(platform),前者如今天的雅鲁藏布江地区,后者如今天的四川盆地。地槽区和地台区在沉积作用、岩浆活动、变质作用、构造型相、地球物理、地球化学等方面有很大差异,据此可以将它们区别开来。(2)地槽区的发育过程分为前后二期,前期有海槽,其中有很厚的沉积物;后期沉积物遭受褶皱,形成山脉。后来,山脉被剥蚀夷平,便变成地台区。因此,地台区是由地槽区发展而来的。槽台论者认为,地球历史上早期地球表面主要是地槽区,随后,地槽区面积逐渐缩小,而地台区面积逐渐扩大。地壳就是沿着地槽区——地台区这个方向演化的。因此,应该说槽台学说的建立,标志着地质学开始从杂乱无章的现象描述进入到了有条有理的理论说明,意味着进化论在地质学上的胜利,在地质学史上具有重要的意义。有一个时期,槽台学说在我国遭到全盘否定,这是不够公正的。实际上,即使新起的板块理论也是不排斥槽台观念的。不过,槽台学说也有不足之处,由于限于当时的科学水平和思想水平,它对于一些地质现象没能作出合理的解释。它没有考虑到地壳表面还存在着一些活动强度远远大于地台区、但同时在地质特征上又有别于地槽区的独特地带。同时,它既没有追溯地槽区的来龙,也没有探索地台区的去脉,因而对于复杂的地壳发展问题作了过于简单的处理。因此人们在运用这个理论探索某些地区的大地构造及成矿规律时就遇到了困难。

地洼学说正是在实践过程中看到了槽台理论的上述不足之处而发展起来的。最初的想法是在考虑中国东部现阶段的大地构造的性质时产生的。当时我觉得在这里“非槽即台,非台即槽”的简单观念是不适用了,这里的构造运动自中生代中期以来明显地表现出一种既不同于地台区也不同于地槽区的性质。当审度全球,看到各大陆都存在着这类无法用简单槽台观念分划的地区时,脑中的想法就更加明确了。1966年我发表了第一篇论述地洼构造单元的文章《中国地台“活化区”的实例并着重讨论“华夏古陆”问题》,以后又陆续发表了一些文章,逐渐形成了比较完整的看法。通过不断地思索、拓展和验证,我们今天关于大地构造及其发展规律的基本看法,大致可以归纳为下列几个方面:(1)与槽台理论关于地壳构造的二单元观点不同,我们觉得地壳构造是多单元的。就现阶段而言,除了已知的地槽区和地台区之外,还存在着一种后地台阶段的新型活动区,起名活化区。又由于它以出现一种特称为地洼的盆地、并在其中堆积了巨厚的地洼型沉积物——类磨拉石为特点,因而又称之为地洼(diwa,或意译为geodepression)区。除了这三种目前研究较详的构造单元之外,地壳的结构表明可能还有着一些比较古老的构造单元,这方面的研究也应该引起重视。(2)与槽台论者关于地壳演化的二阶段观点不同,我们觉得地壳演化是多阶段的。地壳构造经历了地槽→地台→地洼三个前后相继的发展阶段。但是,地槽阶段并非地壳演化的起点,地洼阶段也非地壳发展的尾声。地槽阶段之前可能有更老的演化阶段,地洼阶段之后也可以进入新的构造时期。这种多阶段的地壳演化本质上表现为活动区与“稳定”区的相互转化和交替更迭,从活动区经“稳定”区又到活动区绝不是一次简单的循环,而是螺旋式的递进。另一方面,这种多阶段的地壳演化也不是全球同步的,而是因地而异。就现阶段来看,有的地区已进入地洼阶段,有的地区尚属于地台阶段,还有一些地区则依然表现为强烈的地槽活动。地壳演化的这种规律我们称之为“(动‘定’转化)递进律”(progression law)。(3)关于地壳发展的力源机制,我们初步设想主要跟地球内部软流层物质的活动有关。软流层各个部分的温度是有差异的。当软流层下部温度较高、比重较小的物质向浅处蠕动致使热能外散时,其上的地壳就热流增高、发生膨胀,从而产生强烈的地壳运动,并以水平运动占据优势,形成活动类型的大地构造单元;当软流层上部比重较大的物质向深处蠕动,进行重力分异,致使热能内聚时,其上的地壳就热流降低、相对收缩,从而在地表表现为以垂直地壳运动为主导,形成相对稳定的大地构造单元。这种强调地球内部物质排斥和吸引的矛盾斗争促致地壳构造发展的看法,我们称之为“地幔蠕动热能散聚交替说”。

上述观点即是我们对地壳构造及其演化问题的总的看法。在国际上,目前人们习惯把地洼学说以及相关的理论称为“第三构造单元理论”。在苏联国内也叫做“构造 - 岩浆活化理论”,不过,“构造 - 岩浆活化”只是地洼区一个方面的特征,其包括内容跟我们所指的地洼区有一些具体的差异。有关地洼学说方面的详细内容,散见于我和同事们自五十年代以来发表的一系列论文及专著中。例如《地台活化说及其找矿意义》(1960),《成矿构造研究法》(1978)以及《中国大地构造概要》(1977)等书,已作了较多的叙述,可供有兴趣的读者参考。

地洼学说虽然是在概括了我们自己的研究成果上发展起来的,但是前辈学者的一些工作曾给我们提供了有益的启示,例如早在1938年,B. N. 波波夫就曾注意到了构造活化问题,指出这是地壳发展的新形式。1940年,Γ. Φ. 米尔琴克曾用“块断带”的术语来描述这种构造区。1953年,E. B. 帕甫洛夫斯基提出了“拱曲作用”的概念。前人的这些研究分别从不同角度勾勒了构造活化现象的某些特点,虽然没有系统阐明以及具体论证,但却起了开路先锋的作用。在介绍地洼学说时,不能不提到这些前辈科学家的功绩。

记者:地洼学说引起了许多国外地质学家的关注,请您介绍一些这方面的情况。

陈:自从1956年我们开始发表有关的文章以来,一些国家的同行确实是比较注意的。他们相继引用来研究有关地区的大地构造问题,并与我交流学术思想。六十年代初,已有一些国外学者寄来他们运用地洼学说所写论文。后来由于十年动乱的缘故,这方面的交流未能正常进行。在粉碎“四人帮”以及学术活动开展正常化之后,情况才有好转。近年来,我先后应邀去西德、美国、苏联、日本、法国、瑞典、芬兰、南斯拉夫等国家讲学、访问并参加了一些国际学术会议,向国外同行详细地介绍了地洼学说,现在他们对我们的观点已经有了更为深入的了解。

记者:听说由于您对地洼学说的贡献,受到了国外广大地质学家的尊重。1980年在巴黎举行的第26届国际地质大会上,您被推选为国际矿床大地构造委员会的副主席。今年8月,您又被27届国际地质大会邀请为特邀代表,前往莫斯科,在有五千人出席的国际地质盛会上,被安排在大会主席台上的第一排就座,可否讲一下去美国、日本、苏联访问的情况。

陈:美国方面,在我国“文革”期间,曾有一位同行写信给我,希望得到我的地洼方面文章。这位学者便是后来编辑国际性刊物《全球构造与成矿学》的美洲大学库蒂纳教授。当时“文革”正热火,我未能与他进行学术交流。直到禁锢解除的几年之后,才给他寄去我的论文。库蒂纳教授感到很高兴。1981年,他和几位教授联名邀请我到美国作了为期五十几天的学术访问,在九所大学和四个研究所作了报告,并与美国学者一起考察了美国西部的地洼区。美国学者一般对地洼学说感到新颖,对美国西部盆地山脉省的地洼解释感到兴趣,我们之间进行了有益的讨论。科罗拉多大学马苏勒教授认为,南极西部及美国西部的大地构造,可以同中国东部对比。得克萨斯大学古德尔教授把大河裂谷叫做地洼。

日本知道地洼学说稍早些,这应该提到我国台湾大学的林朝綮教授。1967年,林教授在日本讲学中,介绍了地洼学说的一些基本观点,并从地洼观点论述了台湾西部以及西太平洋地区的地质特征。林教授的报告在日本地质学界引起了反响。自此以后,日本的地质出版物便开始引用“地洼”的概念,地洼—词编入了1973年出版的《地学事典》以及1983年出版的《简明世界科学技术史年表》中。同时,许多学者也希望能更为详细地了解地洼学说。1983年9月,新泻大学藤田至则教授为首的十多位日本学者通过日本学术振兴会的邀请,我到日本作了为期二月的学术访问。讲学中我深深感到了日本学者对地洼学说的热情。一些学者如信州大学的山下升教授,认为日本西部和中国东部有很多相似之处,也是地洼区。对于近年来在日本很受重视的“陷没构造”,一起参加野外考察的日本学者都认为相当于中国的地洼。日本也存在地洼,这是我们原先没有考虑到的。跟日本学者的交流使我获得了不少新知。

国外对地洼学说了解最早、研究最详的是苏联。早在我发表最初几篇论文的时候,苏联学者就意识到了这项工作的意义。1959年,现任苏联科学院副院长的扬申院士首先向苏联学术界介绍了地洼学说,自此以后他们一直注视着我们这方面的动态,并大力开展他们自己的研究,二十多年来未曾间断,目前,他们已经形成了他们自己的专门研究第三构造单元的“构造岩浆活化学派”,这个学派包括了一些著名的地质学家,如前任地质保矿部副部长,现任国际矿床成因协会主席的苏联远东地质研究所所长谢格洛夫通讯院士、以及柯西金院士、纳吉宾娜、哈茵、卡赞斯基诸教授等,他们的学术思想在苏联国内具有很大影响。苏联对第三构造单元的研究特别重视,每年发表许多文章。1982年,我作为中苏科学往来中断20多年之后第一个被邀请到苏联讲学的学者访问了苏联,与苏联一些国际知名、也为我国地学界熟悉的学者扬申、斯米尔诺夫、哈茵、柯西金、谢格洛夫、纳吉宾娜、卡赞斯基、马莎依蒂斯、斯大里茨基等人交换了学术见解。值得注意的是,苏联地质学界研究地洼区及其成矿学已经有所发展,并在指导寻找矿床特别是有色金属矿床方面作出了成绩。1983年,我们也邀请谢格洛夫来华介绍了他们在这方面取得的研究成果,他指出:“苏联近20年来,地质学在地洼理论的指导下发展很快。”“我们的构造 - 岩浆活化学说,是在地洼学说思想的启发下建立的。”

国外学者对地洼学说的兴趣跟我们国内一样,除了理论上的原因之外也有实践上的原因。一些国家把地洼学说运用于生产实践,收到了一些效果,这就成了他们对地洼学说比较重视的动力。

记者:那么,地洼学说对指寻找矿有什么意义呢?

陈:多年来,人们主要是以传统的大地构造理论即槽台理论来指导找矿的。由于槽台理论没有认识到地洼构造单元的独特性,只阐明了地槽区和地台区这两种大地构造单元的成矿规律,因此当涉及到地洼区的成矿问题(现代陆壳上地洼区占了很大比例,因此在地洼区找矿是个很重要的问题)时就变得缺少办法了。地洼概念提出之后,我们对大地构造的成矿方面获得了新的认识,揣摩到地洼成矿作用的一些独特性,并通过比较槽、台、洼三种成矿作用的异同,对成矿理论提出了一些新的看法。地洼学说在成矿规律上的看法主要是下列三点:(1)不同的大地构造单元,由于岩浆活动、沉积作用、构造型相、地球化学等方面的差异,所形成的矿产具有一定程度的专属性,即无论在重点矿种、矿床类型、成矿条件、产出状态、分布规律、找矿方向等方面都有自己的特色。(2)任何一种构造单元,既有自己的专属矿产,又可继承以前各阶段的残留矿产,它们累积在一起,形成了矿床迭加现象,体现出矿产的继承性和成矿的递进性。这可以形象化地称之为“多代同堂”。这种特性可以作为找矿的线索。(3)出现较晚的构造单元,由于经历过多个大地构造发展阶段的多种成矿作用,其矿床形成往往具有三多的特点,即多成矿阶段、多物质来源和多成因类型,即形成“多因复成矿床”。后两种情况在地洼区特别多见。

我们强调提出“多因复成矿床”的概念。在不少情况中,由于传统成矿理论的影响,许多人往往对矿床持有单一成因的看法,以致对那些既有外生矿床特征、又有内生矿床证据的矿床,往往各自强调一种成因,结果矿已开采得差不多,对它的成因问题却仍在争论之中。实际上,考虑到这类矿床往往经历过多阶段的成矿作用,是多因复成矿床,问题就比较好解决了。近年来,“多因复成矿床”的看法已经得到国内外不少学者的重视。1982年,我作为特邀代表去苏联参加国际矿床成因协会第六次会议,在会议上宣读了《多因复成矿床并从地壳演化规律论其形成机理》的文章,许多学者对此很感兴趣。

地洼学说的成矿理论受到了国内一些生产单位的重视,他们用以找煤、油、铀以及金属矿产收到了一定的效果。特别是一些原来认为希望不大的矿区,用地洼学说改变了找矿的思路之后终于找到了有工业价值的矿产资源。福建三明地区的一个煤田,由于断层众多,煤层极为破碎,曾下过“无进一步勘探必要”的结论,有关工作者用地洼观点进行认识,掌握了煤层的分布变化规律,使它恢复了青春,现在已成为福建的重要煤产地之一。华北某油田也有类似的情况。最初,人们集中在该地区地洼构造层的沉积岩中打井,当打到下面的地台构造层石灰岩时,就以为没有希望了。后来,一些地质工作者根据地洼区的结构特征,坚持把钻打到下部的震旦界地层,结果获得了高产油流,使油田面积扩大了一倍。此外,他们还预测了其他几处远景区,经过钻探试油,如今都已经成了油田。

在国外,根据第三构造单元理论已发现了不少矿床。据1973年苏联“活化区成矿规律会议”文件的报道,其中比较著名的有巴西北部与裂隙状侵入体有关的锡矿,澳大利亚一些地区的萤石矿、锑矿和汞矿,捷克、法国、加拿大的层状多金属矿、萤石矿和锑矿。苏联近年来运用这一理论在找矿方面取得了重大成果,在外贝加尔、中亚以及远东地区找到了有重大工业价值的矿产。特别是外贝加尔地区矿产的发现,已成为苏联地质学界的一段佳话。外贝加尔以前一直认为是无矿地带,在找矿上不予重视。六十年代至七十年代,苏联一些地质学家重新审查了该地区的地质资料,将它确定为活化区,并根据我国的经验列为重要找矿远景区,详加工作,结果陆续找到了钨、钼、萤石等金属和非金属矿产。由于发现了大批工业上有用的矿床,今天的外贝加尔已成了苏联的重要成矿区。在运用第三构造单元理论找矿中作出重大贡献的谢格洛夫等人也因此获得了苏联国家奖。他于1983年来华讲学时,特别提到:“外贝加尔地区运用地洼学说是很合适的,而且找到了矿,这是更重要的。”苏联目前对地洼区的成矿问题极其重视,1973年他们曾召开第七届全苏成矿规律会议,专门讨论活化区的成矿作用。1982年9月他们在赤塔市再次举行会议,来总结了这方面的研究情况。记者:最后希望谈一谈今后的设想。

陈:五十年代后期以及六十年代,我们最初提出地洼学说,并从沉积建造、岩浆建造、构造型相以及变质建造等方面予以论证时,我们是走在其他国家前面的。然而,十年动乱给我们的研究带来了意想不到的损失,原先专门为研究地洼学说建立起来的科研机构被撤销了(这个研究机构是在当时担任科学院副院长的竺可桢先生的建议和关怀下建立的),原有的研究人马被遣散了。这种情况直到“四人帮”倒台后才得到扭转。然而这时候,与苏联等国家构造岩浆活化理论研究急剧崛起的势头相比,我们的优势已所剩不多了。近年来,同事们发奋努力,在地球物理、地球化学、深部构造方面做了一些工作,总算有了一点起色,但与我们所希望达到的目标相比还是远远不够的。

今后,我们想在理论方面作更进一步的研究,其中有两个努力的方向。一个是关于地洼构造的形成机制问题。跟其他大地构造学说一样,在这个问题上我们也需要进行更多的探索。近年来的地质学发展很快,积累了大量的地质、地球物理、地球化学以及深部构造资料,条件是有利的。从地幔蠕动热能散聚交替观点阐明地壳演化的动力机制看来也有很多工作需要去做。另一个是与其他大地构造学说的关系问题,特别是与板块构造学说的关系问题。对于板块构造,我们也是很感兴趣的。苏联学者Н. И. 汤姆生曾经指出:“当代地质学的发展,决定于两个新学说,一是板块构造,二是由构造岩浆活化过程所决定的第三构造类型。”板块构造与地洼构造的关系如何,很值得深入探讨,因为板内构造问题实际上常常会牵涉到地洼构造问题。

此外,我们还将与其他兄弟单位一起编制一份反映地洼学说观点的《亚洲陆海大地构造图》。这是一项比较重大的基础性科研工作,一方面可以根据现有的大量资料对前一阶段的地洼构造研究成果作一次系统的总结,另一方面也可以对许多理论问题作一些比较深入的探讨。

(诸大建、蒋平整理)