劉學(xué)清

地質(zhì)力學(xué)的基本特征、成就和問(wèn)題

劉學(xué)清

（北京市地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開(kāi)發(fā)局，北京100195）

論述了地質(zhì)力學(xué)這一我國(guó)獨(dú)立建立的地質(zhì)學(xué)科形成的背景、基本特征、主要成就和存在問(wèn)題，指出：地質(zhì)力學(xué)是在地質(zhì)學(xué)三大論戰(zhàn)，特別是大陸漂移學(xué)說(shuō)影響下，獨(dú)辟蹊徑提出的；地質(zhì)力學(xué)有4個(gè)基本特征，即3個(gè)立論依據(jù)，9個(gè)基本概念，7個(gè)研究步驟，4個(gè)基本觀點(diǎn)（本質(zhì)的、聯(lián)系的、發(fā)展的和實(shí)踐的）。全面論述了地質(zhì)力學(xué)10個(gè)理論方面、5個(gè)技術(shù)方法和5個(gè)生產(chǎn)實(shí)踐方面的突出成就。地質(zhì)力學(xué)存在的突出問(wèn)題：本質(zhì)上被裹挾于“固定論”泥潭中，在認(rèn)識(shí)新發(fā)現(xiàn)和接納新觀念上裹足不前；古構(gòu)造時(shí)期鑒別上存在重大誤區(qū)，過(guò)分強(qiáng)調(diào)了造山帶的“長(zhǎng)期繼承活動(dòng)”；深部地質(zhì)和全球海洋地質(zhì)研究十分薄弱等。因此，解放思想、與時(shí)俱進(jìn)和走向全球是它當(dāng)前3個(gè)緊迫任務(wù)。

地質(zhì)力學(xué)；立論依據(jù)；構(gòu)造反轉(zhuǎn)事件；擠壓后效－拉張、斷塊、均衡造山－成盆統(tǒng)一形成機(jī)制

在大地構(gòu)造學(xué)整個(gè)發(fā)展過(guò)程中，始終貫穿著災(zāi)變論與均變論、活動(dòng)論與固定論和水平論與垂直論的三大論戰(zhàn)。在三大論戰(zhàn)，特別是大陸漂移學(xué)說(shuō)的影響下，中國(guó)地質(zhì)學(xué)家李四光教授獨(dú)辟蹊徑，逐漸形成了其獨(dú)特的學(xué)術(shù)觀點(diǎn)，創(chuàng)建了一門(mén)大地構(gòu)造學(xué)分支學(xué)科——地質(zhì)力學(xué)（geomechanics）［1～2］。地質(zhì)力學(xué)是地質(zhì)學(xué)和力學(xué)相結(jié)合的一門(mén)邊緣學(xué)科，它用力學(xué)原理研究石圈構(gòu)造變形和水圈進(jìn)退規(guī)程，進(jìn)而探討地殼構(gòu)造運(yùn)動(dòng)規(guī)律、起源，以及有關(guān)生產(chǎn)實(shí)踐問(wèn)題。

1 地質(zhì)力學(xué)的研究思路、概念與方法

1.1 研究思路和立論依據(jù)［3］

地質(zhì)力學(xué)的研究思路可以從其立論依據(jù)中完全反映出來(lái)。它認(rèn)為：

①任何一種地殼構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的正確假說(shuō)，必須能夠相對(duì)圓滿地說(shuō)明客觀地質(zhì)構(gòu)造現(xiàn)象，必須不斷接受客觀地質(zhì)構(gòu)造實(shí)際（和水圈變化）的嚴(yán)格檢驗(yàn)。因此，地質(zhì)構(gòu)造遺跡就成為探討地殼運(yùn)動(dòng)永恒的主題。

②一切地質(zhì)構(gòu)造現(xiàn)象都是一定力作用的結(jié)果，它們都有其特定的力學(xué)屬性和力學(xué)本質(zhì)。因此查明地質(zhì)構(gòu)造的力學(xué)性質(zhì)，反演其構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)和外力作用方式，就成為一條嶄新的、正確的可行途徑。

③任何地質(zhì)構(gòu)造現(xiàn)象都不是孤立存在的，在它發(fā)生和發(fā)展的過(guò)程中，必有其不可分割的伴侶，成群成帶相伴出現(xiàn)的地質(zhì)構(gòu)造現(xiàn)象的總體構(gòu)成統(tǒng)一的構(gòu)造體系。每一類型的構(gòu)造體系，可作為一幅應(yīng)變圖像來(lái)看待，反映一定方式的地殼運(yùn)動(dòng)。

上述論點(diǎn)是地質(zhì)力學(xué)的3個(gè)主要立論依據(jù)，也是地質(zhì)力學(xué)的3個(gè)主要特征。

1.2 基本概念［3］

在傳統(tǒng)地質(zhì)構(gòu)造學(xué)的基礎(chǔ)上，地質(zhì)力學(xué)主要概括出9個(gè)基本概念，它包括了6個(gè)地質(zhì)構(gòu)造及其相互關(guān)系的概念，以及3個(gè)有關(guān)的力學(xué)概念，可以把它們分為3組：

第一組是地質(zhì)構(gòu)造本身的3個(gè)概念，即構(gòu)造要素（結(jié)構(gòu)要素）、構(gòu)造地塊（包括“塊地”和“褶帶”）和構(gòu)造體系，被李四光稱為地質(zhì)構(gòu)造“三重”基本概念，其中構(gòu)造體系（structural system）是地質(zhì)力學(xué)特有的新概念。需要加以說(shuō)明的是：它們不是各自獨(dú)立的“三個(gè)”概念，所謂“三重”概念是說(shuō)它們雖然各有特定的含義，但對(duì)同一地質(zhì)構(gòu)造遺跡，例如一個(gè)“褶皺帶”，既可視為一種“地塊”，又可作為一個(gè)壓性構(gòu)造要素，甚至構(gòu)成一個(gè)獨(dú)立的構(gòu)造體系。這正是地質(zhì)構(gòu)造三重基本概念的真諦。地質(zhì)構(gòu)造三重基本概念的提出，大大升華了人們對(duì)地質(zhì)構(gòu)造形跡本質(zhì)的認(rèn)識(shí)，從而奠定了構(gòu)造地質(zhì)學(xué)的堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

第二組是地質(zhì)構(gòu)造相互關(guān)系的3個(gè)概念，即構(gòu)造級(jí)別（structural order）、構(gòu)造序次（structural generation）及構(gòu)造復(fù)合（compounding of structures）。如果說(shuō)構(gòu)造級(jí)別象征著“年齡大小”，那么構(gòu)造序次就象征著“輩份關(guān)系”，至于構(gòu)造復(fù)合就是研究同一或不同地質(zhì)時(shí)期、同一或不同構(gòu)造體系構(gòu)造成分之間的交接、疊加等復(fù)雜關(guān)系。

第三組是關(guān)于力學(xué)方面的3個(gè)概念，即巖石力學(xué)性質(zhì)、構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)和地殼運(yùn)動(dòng)起源有關(guān)的動(dòng)力學(xué)問(wèn)題。

上述9個(gè)基本概念作為地質(zhì)力學(xué)的理論核心，構(gòu)建了地質(zhì)力學(xué)的理論框架。

1.3 工作步驟［2］

地質(zhì)力學(xué)研究從“反序法”入手，一般遵循7個(gè)步驟，即：①鑒定構(gòu)造形跡的力學(xué)性質(zhì)；②辨別構(gòu)造形跡的構(gòu)造序次；③確定構(gòu)造體系的存在及其展布范圍；④劃分構(gòu)造體系的類型；⑤分析構(gòu)造形跡之間的復(fù)合關(guān)系；⑥探討巖石力學(xué)性質(zhì)和各類構(gòu)造體系的應(yīng)力作用方式；⑦進(jìn)行構(gòu)造模擬實(shí)驗(yàn)和建立構(gòu)造形成與演化模型。這7個(gè)步驟并不是嚴(yán)格劃分的，實(shí)際工作中往往穿插進(jìn)行、反復(fù)實(shí)踐。

1.4 基本觀點(diǎn)

從地質(zhì)力學(xué)的3個(gè)立論依據(jù)，9個(gè)基本概念和7個(gè)工作步驟中，可以清晰地看出整個(gè)地質(zhì)力學(xué)思想體系中貫串了4個(gè)基本觀點(diǎn)：①本質(zhì)的觀點(diǎn)（構(gòu)造要素的力學(xué)本質(zhì)屬性），非現(xiàn)象地看問(wèn)題；②聯(lián)系的觀點(diǎn)（構(gòu)造體系與構(gòu)造序次等），非孤立地看問(wèn)題；③發(fā)展的觀點(diǎn)（構(gòu)造序次與構(gòu)造復(fù)合等），非靜止地看問(wèn)題；④實(shí)踐的觀點(diǎn)（立足于客觀地質(zhì)形跡），非先驗(yàn)地看問(wèn)題。

2 地質(zhì)力學(xué)近百年來(lái)取得的突出成就

自20世紀(jì)20—40年代正式建立地質(zhì)力學(xué)以來(lái)，地質(zhì)力學(xué)在理論和實(shí)踐方面已取得相當(dāng)突出的成就。

2.1 理論研究方面的成就

首先，地質(zhì)力學(xué)這一邊緣學(xué)科的建立，使我國(guó)地質(zhì)學(xué)界第一次擁有了屬于中國(guó)人自己的地質(zhì)學(xué)科。它和傳統(tǒng)大地構(gòu)造學(xué)從沉積建造恢復(fù)古地理面貌的研究思路完全不同，開(kāi)辟了一條根據(jù)地質(zhì)構(gòu)造反演構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)的全新途徑，具有重大創(chuàng)新精神和開(kāi)拓性。

其次，與其說(shuō)地質(zhì)力學(xué)的最大貢獻(xiàn)是建立了一門(mén)新的地質(zhì)分支學(xué)科，還不如說(shuō)李四光是最早把力學(xué)系統(tǒng)地引入地質(zhì)科學(xué)的第一人，這恰如馬克思評(píng)價(jià)“恩格斯系統(tǒng)地把辯證法引入自然科學(xué)”一樣，其貢獻(xiàn)是巨大的，這使他奠定了“地球動(dòng)力學(xué)”和“水平論”先驅(qū)者的歷史地位。

第三，對(duì)全球挽近構(gòu)造格局提出了全新認(rèn)識(shí)，諸如確定了橫跨洋殼和陸殼的全球緯向和經(jīng)向構(gòu)造體系；發(fā)現(xiàn)了全球最大的2個(gè)嚴(yán)格控制著近代強(qiáng)震發(fā)生的活動(dòng)性歹字型旋扭構(gòu)造體系；進(jìn)而建立了全球動(dòng)力學(xué)模型，指出挽近地質(zhì)時(shí)期地殼運(yùn)動(dòng)有2個(gè)主要方向（向赤道和向西），由它們派生出不均衡扭動(dòng)；認(rèn)為“隨著地球旋轉(zhuǎn)加快，亞洲站住了，東非、西歐破裂了，美洲落伍了?！保?］如果限于挽近地質(zhì)時(shí)期（李四光早期論文指“第三紀(jì)”［5］），這些認(rèn)識(shí)無(wú)疑是正確的和超前的，至今仍閃爍著耀眼的思想光輝。

第四，全面研究并建立了我國(guó)燕山運(yùn)動(dòng)以來(lái)的構(gòu)造格架，詳細(xì)厘定了我國(guó)5條等距分布的巨型東西向復(fù)雜構(gòu)造帶、南北構(gòu)造帶，由“三隆三坳”組成的中國(guó)東部新華夏系，青藏滇緬—印尼歹字型以及一系列山字型構(gòu)造體系等；進(jìn)而建立了燕山運(yùn)動(dòng)以來(lái)中國(guó)地殼構(gòu)造動(dòng)力學(xué)模型，提出自中生代以來(lái)，亞洲大陸均衡地向南推擠和不均衡扭動(dòng)（因東西兩側(cè)分別受到太平洋底和印度大陸的阻抗而產(chǎn)生），先后形成了巨型緯向構(gòu)造帶和新華夏系、青藏滇緬一印尼歹字型等一系列規(guī)模宏偉的構(gòu)造體系。大體自新生代以來(lái)，無(wú)論中國(guó)東部和中國(guó)西部，都明顯發(fā)生了“構(gòu)造反轉(zhuǎn)事件”，確切表明新生代以來(lái)，中國(guó)動(dòng)力學(xué)模型在“彈性回返”作用下，發(fā)生了反轉(zhuǎn)和改變。

第五，在中國(guó)區(qū)域構(gòu)造特征、展布規(guī)律和成因解析方面，地質(zhì)力學(xué)有許多獨(dú)到見(jiàn)解，已成為它的重要組成部分和奪目篇章。例如：①揭示了巨型緯向帶和新華夏系“三隆三坳”彼此復(fù)合，鑄就了中國(guó)東部山盆構(gòu)造網(wǎng)絡(luò)格局，致使新華夏系每個(gè)隆起帶和每個(gè)沉降帶都一一被頑強(qiáng)橫亙的陰山帶和秦嶺帶截切為3段［2］，并被冠以不同名稱；尤其令人稱絕的是對(duì)于東亞花彩列島成因的解釋，迄今關(guān)于東亞島弧有諸多不同假說(shuō)，然而沒(méi)有哪一個(gè)能比中國(guó)大陸巨型緯向帶東延，并成為控制每個(gè)島弧的“結(jié)點(diǎn)”這一事實(shí)，更具有說(shuō)服力了。②引用“二長(zhǎng)比”［6］和“工作硬化”2個(gè)力學(xué)概念，巧妙地解釋了新、老華夏系構(gòu)造的角度差別、隆坳型→褶斷型→斷裂型的轉(zhuǎn)變、它們與緯向帶不同的復(fù)合關(guān)系，以及單突弧形、S形和積分符號(hào)形構(gòu)造的成因［7］，有論有據(jù)，令人折服。③全球弧形構(gòu)造、環(huán)形構(gòu)造和各種曲線形構(gòu)造的普遍發(fā)現(xiàn)，揭示了扭動(dòng)和旋扭運(yùn)動(dòng)的普遍性，具有全球意義；揭示國(guó)內(nèi)外山字形構(gòu)造體系的大量存在，并用“橫梁彎曲”力學(xué)模型給出獨(dú)到的成因解釋，取得滿意結(jié)果。④把世界屋脊與印尼島弧，乃至班達(dá)海的地質(zhì)構(gòu)造聯(lián)系起來(lái)，建立起一個(gè)超巨型活動(dòng)歹字型構(gòu)造體系，該體系控制著當(dāng)代8級(jí)以上巨震的發(fā)生［8～9］；同時(shí)，把它和包括圣·安得利亞斯發(fā)震斷裂在內(nèi)的北美西部另一個(gè)超巨型活動(dòng)歹字型構(gòu)造體系相對(duì)比，這不僅需要深厚的專業(yè)知識(shí)基礎(chǔ)，還要有足夠的膽識(shí)。

第六，活動(dòng)構(gòu)造體系與活動(dòng)構(gòu)造帶的研究，取得了一系列突破性成果。①建立了中國(guó)活動(dòng)構(gòu)造體系格架；發(fā)現(xiàn)地質(zhì)圖上所顯現(xiàn)的主要構(gòu)造體系和連續(xù)延伸的構(gòu)造帶都是活動(dòng)構(gòu)造體系和活動(dòng)構(gòu)造帶，而地質(zhì)圖本身實(shí)際就是一張新構(gòu)造圖。②一切山脈、高原（正地形單元）和盆地、平原（負(fù)地形單元），其形成時(shí)期都是很新的，全是中、晚新生代以來(lái)形成的。③一切地球物理界面（包括古老的古登堡面和莫霍面等），其界面的形態(tài)（如界面上隆和下坳）都是很新的。以上三項(xiàng)就是我們所說(shuō)的“三新理論”。④提出“安全島”的新概念，揭示了“安全島”在地殼穩(wěn)定性研究和重大工程建設(shè)選址中的重大實(shí)踐意義。

第七，一項(xiàng)相當(dāng)重要的理論成果，就是提出“擠壓后效－拉張、斷塊、均衡造山－成盆統(tǒng)一形成機(jī)制”［10］。認(rèn)為早期擠壓作用形成“幔隆”和“幔坳”；繼之在松弛－拉張作用下，重力均衡導(dǎo)致高山（高原）和盆地以斷塊形式形成。這一模式具有3個(gè)重要特點(diǎn)：①它把多元造山成盆作用諸因素（擠壓、松弛－伸展和重力均衡等）納入統(tǒng)一機(jī)制；②用諸多因素主導(dǎo)作用有序轉(zhuǎn)化來(lái)解釋造山－成盆的演化過(guò)程；③將造山、造高原和成盆的整個(gè)過(guò)程有機(jī)地聯(lián)系起來(lái)。與“擠壓造山”和“拉張成盆”的傳統(tǒng)觀念相左，強(qiáng)調(diào)造山（正向構(gòu)造）和成盆（負(fù)向構(gòu)造）相伴而生，并形成于同一動(dòng)力學(xué)過(guò)程（不是單一的“擠壓體制”或“伸展體制”，而是形成于不同體制的轉(zhuǎn)換過(guò)程中）。山脈真正隆升和盆地沉降一樣，是在伸展體制下由重力均衡作用而導(dǎo)致的；而早期擠壓體制下形成“幔隆”和“幔坳”，是形成山脈和盆地的重要前提。這一模式看法新穎、考慮周全，令人耳目一新。它能夠合理地解釋秦嶺和青藏高原及其相鄰盆地總結(jié)出來(lái)的全部5個(gè)構(gòu)造基本特征，并具有全球普遍意義。

第八，在小型構(gòu)造方面，有不少重要新發(fā)現(xiàn)：提出了“動(dòng)力薄膜”［3］（1962年提出，國(guó)外學(xué)者多年后提出的“滑抹晶體”的概念與此完全相當(dāng)）、“動(dòng)力析出”［3］（1962年提出，即國(guó)外學(xué)者多年后提出的“壓溶構(gòu)造”，所謂“動(dòng)力”即“壓”，因“溶”而“析出”，二者全然是一回事）、“動(dòng)力色”、“斷裂隱化”、“斷層褶皺”、“褶皺平移”、“轉(zhuǎn)動(dòng)平移”和“派生構(gòu)造有限性”等一系列新概念。

第九，對(duì)跨構(gòu)造旋回的“超長(zhǎng)期繼承活動(dòng)”和“構(gòu)造繼承性為主論”提出嚴(yán)重質(zhì)疑，諸如超長(zhǎng)期“繼承性造山帶”、超長(zhǎng)期“繼承性東西復(fù)雜構(gòu)造帶”、“多旋回造山帶”、“超長(zhǎng)期繼承性盆地”，以及“長(zhǎng)壽斷裂”等。明確指出“帶的邊界”和“盆地邊界”都是很新的地質(zhì)時(shí)代形成的，這些“帶”和“盆地”必定是很新的。反過(guò)來(lái)說(shuō)，如果承認(rèn)板塊活動(dòng)論，在地質(zhì)歷史演化過(guò)程中（尤其是二疊紀(jì)以來(lái)）各板塊（陸塊）都發(fā)生了巨大的位移和轉(zhuǎn)動(dòng)，造山帶和盆地的地理位置不斷發(fā)生著重大改變，構(gòu)造動(dòng)力和構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)自然也隨之巨變，超長(zhǎng)期繼承已完全不可能！

第十，由理論地質(zhì)力學(xué)、石油地質(zhì)力學(xué)、礦田地質(zhì)力學(xué)、工程地質(zhì)力學(xué)、地震地質(zhì)力學(xué)和地貌地質(zhì)力學(xué)等分支學(xué)科所組成的學(xué)科體系，已經(jīng)初步形成。

2.2 技術(shù)方法和研究領(lǐng)域的成就

地質(zhì)力學(xué)在自身發(fā)展過(guò)程中，做了許多開(kāi)拓性工作，并取得令人矚目的成果。

開(kāi)創(chuàng)了我國(guó)現(xiàn)代地應(yīng)力測(cè)量和斷層微量位移測(cè)量工作，經(jīng)不斷改進(jìn)已成功研制出第三代現(xiàn)代地應(yīng)力測(cè)量綜合觀測(cè)儀器，靈敏度和精確度大幅度提高，獲得十多項(xiàng)技術(shù)專利，成為現(xiàn)代地應(yīng)力場(chǎng)觀測(cè)、活動(dòng)構(gòu)造研究和地震預(yù)報(bào)的有力手段［11］。同時(shí)，聲發(fā)射研究理論上取得突破性進(jìn)展，發(fā)現(xiàn)了“沫錄不凈現(xiàn)象”，大大修正了經(jīng)典的“凱塞效應(yīng)”理論，使多期古應(yīng)力測(cè)量成為可能［12］。當(dāng)前我國(guó)地應(yīng)力測(cè)量技術(shù)穩(wěn)居世界領(lǐng)先地位；并已初步建成我國(guó)現(xiàn)代地應(yīng)力測(cè)量和地震預(yù)報(bào)臺(tái)網(wǎng)。

最早把模擬實(shí)驗(yàn)引入地質(zhì)構(gòu)造研究中。李四光等［13］所做的扭裂縫構(gòu)造模擬試驗(yàn)已成為經(jīng)典；并創(chuàng)造了“氣泡法”有限應(yīng)變測(cè)量等新實(shí)驗(yàn)方法。經(jīng)多年實(shí)踐，構(gòu)造模擬實(shí)驗(yàn)已作為地質(zhì)力學(xué)研究的重要步驟之一，并取得一系列令人鼓舞的成果［14］。當(dāng)今構(gòu)造模擬實(shí)驗(yàn)早已由單一的泥巴實(shí)驗(yàn)，發(fā)展到實(shí)物模擬、物理模擬（如光彈性模擬）和數(shù)學(xué)模擬三者并舉的新階段，成為地質(zhì)構(gòu)造研究不可或缺的重要手段。

最早在國(guó)內(nèi)建立了古地磁和同位素年代學(xué)實(shí)驗(yàn)室。古地磁在研究磁極極移和大陸漂移以及古地磁地層測(cè)年方面的意義已人盡皆知。遺憾的是擬議進(jìn)行的旋扭構(gòu)造古地磁測(cè)量，由于測(cè)量精度和誤差等問(wèn)題，沒(méi)有取得預(yù)期的進(jìn)展?？上驳氖牵诺卮艤y(cè)量在厘定我國(guó)最古老的元謀猿人地質(zhì)年代（1700±50 ka）中起到了關(guān)鍵作用。同位素年代學(xué)測(cè)量首先獲得并提出我國(guó)最古老地層的地質(zhì)年齡。

建立了高溫高壓實(shí)驗(yàn)室，開(kāi)展巖石力學(xué)性質(zhì)系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)研究工作。

研制成功我國(guó)首臺(tái)“電阻式”地溫測(cè)量裝置（熱敏電阻儀），開(kāi)展現(xiàn)代地溫場(chǎng)測(cè)量和地?zé)崮芾醚芯俊?/p>

2.3 生產(chǎn)實(shí)踐方面的成就

在戰(zhàn)略尋找油氣方面：①明確戰(zhàn)略上“先找油區(qū)、再找油田”，以及找油的7個(gè)步驟，這與傳統(tǒng)的戰(zhàn)術(shù)上“查生、儲(chǔ)、蓋”和“打目的層”的找油思路很不相同。②提出“油氣動(dòng)力驅(qū)動(dòng)”和“多級(jí)扭動(dòng)體系控油”（俗稱“手巾把理論”）等一系列構(gòu)造控油理論指導(dǎo)戰(zhàn)術(shù)找油。李四光曾明確建議按新華體系控油理論，沿第二沉降帶松遼、華北、江漢和北部灣的順序開(kāi)展戰(zhàn)略找油工作，正是按這一安排的先后，依次找到了松遼、華北、江漢和北部灣油田。柴達(dá)木盆地的多年實(shí)踐，確切證實(shí)了由雁列構(gòu)造和反S型構(gòu)造組成的多級(jí)扭動(dòng)構(gòu)造控油理論的同時(shí)，在盆地北部找到第一個(gè)工業(yè)油田（冷湖油田）［15］。在地質(zhì)力學(xué)理論指導(dǎo)下，塔里木盆地北部發(fā)現(xiàn)了我國(guó)第一個(gè)大型古生代海相油氣田。

地質(zhì)力學(xué)總結(jié)出“構(gòu)造要素力學(xué)性質(zhì)控礦”、“構(gòu)造體系多級(jí)控礦”、“等距構(gòu)造控礦”和“構(gòu)造復(fù)合控礦”等一系列構(gòu)造控礦理論，在指導(dǎo)贛南鎢礦、滇中鐵礦、豫西鉬礦、大冶鐵礦等成功的盲礦預(yù)測(cè)中，取得驕人成果，令人信服。經(jīng)多年探索，已由“構(gòu)造控巖控礦”到“動(dòng)力成巖成礦”，進(jìn)而建立了“構(gòu)造控礦－動(dòng)力成礦系統(tǒng)論”，成為礦田地質(zhì)力學(xué)的3個(gè)里程碑，在理論上取得重大進(jìn)展。對(duì)金剛石原生礦成礦理論提出了與傳統(tǒng)看法相背的全新認(rèn)識(shí)，強(qiáng)調(diào)金剛石主要是在地表爆發(fā)時(shí)成礦的。古老地臺(tái)賦礦并不是因其“古老”，而是由于它的“準(zhǔn)剛性”，能使地下深部高溫高壓狀態(tài)在長(zhǎng)途上升過(guò)程中不會(huì)快速衰減，在近地表時(shí)保持有足夠的溫壓，得以爆發(fā)成礦。金剛石主要不是在加壓過(guò)程中，而是在減壓過(guò)程中形成富礦的。

在地殼穩(wěn)定性和工程選址方面，以“安全島”理論為指導(dǎo)，保證三峽大壩、攀枝花鋼鐵基地、大亞灣核電站、二灘水電站、青藏鐵路等一系列重大工程選址取得成功，在保障社會(huì)主義建設(shè)和建設(shè)西南大三線過(guò)程中，功不可沒(méi)。在金川超大型銅鎳礦床巷道嚴(yán)重變形攻堅(jiān)戰(zhàn)中，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)地應(yīng)力測(cè)量和構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)數(shù)值模擬，提出了3個(gè)關(guān)鍵技術(shù)措施，徹底解決了巷道變形問(wèn)題，一舉改變了“抱著金碗要飯吃”的被動(dòng)局面［16］，獲得了國(guó)家級(jí)重大科技成果特等獎(jiǎng)（作為一部分成果）和地質(zhì)礦產(chǎn)部科技成果一等獎(jiǎng)。

關(guān)于地震地質(zhì)和地震預(yù)報(bào)，地質(zhì)力學(xué)提出了以活動(dòng)構(gòu)造體系調(diào)查為基礎(chǔ)，以地應(yīng)力觀測(cè)為中心的綜合觀測(cè)作龍頭的地震預(yù)報(bào)新途徑［17～19］。經(jīng)力學(xué)解析證明，可以通過(guò)主應(yīng)力交匯法預(yù)測(cè)強(qiáng)震震中，已取得初步成效。率先制定出我國(guó)第一部1∶100000和1∶500000《地震地質(zhì)工作細(xì)則》（1965年3月）；并組成了1000多人的3個(gè)地震地質(zhì)大隊(duì)，按《細(xì)則》規(guī)定要求，開(kāi)展了大規(guī)模的地震地質(zhì)和活動(dòng)構(gòu)造體系填圖工作，開(kāi)創(chuàng)了一條通過(guò)《地震地質(zhì)填圖》進(jìn)行活動(dòng)構(gòu)造和地震地質(zhì)調(diào)查的新路子，取得了重要成果和經(jīng)驗(yàn)。后來(lái)鄧啟東等做了《活動(dòng)斷裂帶填圖》工作，把地震地質(zhì)填圖又向前推進(jìn)了一步。在深入的活動(dòng)構(gòu)造體系調(diào)查基礎(chǔ)上，邢臺(tái)地震后，依據(jù)構(gòu)造體系活動(dòng)“一脈相承”的道理，準(zhǔn)確預(yù)報(bào)了灤縣M7.1強(qiáng)震；在編圖工作中把海城列為20年內(nèi)將發(fā)生強(qiáng)震的地區(qū)，6年后預(yù)測(cè)得到證實(shí)。還預(yù)報(bào)了陽(yáng)江和瀘霍等多起強(qiáng)余震。成功地用“構(gòu)造活動(dòng)強(qiáng)度”和“巖石破碎程度”的辯證統(tǒng)一，合理地解釋了我國(guó)東部華南、華北和東北3個(gè)地震亞區(qū)不同的地震特點(diǎn)及其形成原因，以及構(gòu)造活動(dòng)最強(qiáng)的華南，強(qiáng)震何以比華北還少等一系列問(wèn)題。

地溫場(chǎng)與地?zé)崮艿睦梅矫?，在李四光親自倡導(dǎo)下，曾建立2個(gè)試驗(yàn)基地，通過(guò)打鉆孔進(jìn)行地?zé)釡y(cè)量研究，并推動(dòng)了十幾個(gè)省、市開(kāi)展地?zé)崮荛_(kāi)發(fā)利用工作，形成了一個(gè)熱潮。由于地?zé)崾侨≈槐M、用之不絕的清潔能源，在能源匱乏已成為威脅人類生存重大危機(jī)的今天，有特殊的重要意義。

3 當(dāng)前地質(zhì)力學(xué)存在的主要問(wèn)題

隨著地質(zhì)科學(xué)和科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，越來(lái)越多的地質(zhì)現(xiàn)象被揭露，地質(zhì)力學(xué)在吸收新地質(zhì)發(fā)現(xiàn)，包容地質(zhì)科學(xué)進(jìn)步所產(chǎn)生的新觀念方面，力不從心，用一句現(xiàn)代的話來(lái)形容，就是沒(méi)有與時(shí)俱進(jìn)，出現(xiàn)理論發(fā)展滯后的局面。主要問(wèn)題有：

①人們往往注意到地質(zhì)力學(xué)和當(dāng)前占統(tǒng)治地位的板塊理論在“水平論”方面的一致性，卻沒(méi)有敏銳察覺(jué)它們?cè)凇盎顒?dòng)論”和“微活動(dòng)論”上的根本區(qū)別。地質(zhì)力學(xué)認(rèn)定許多古老構(gòu)造帶永恒的“定向性”和“定位性”，這就意味著地球上諸多巨型地殼塊體是“漂而不遠(yuǎn)，移而不亂”的［20］，因此，從根本上來(lái)說(shuō)地質(zhì)力學(xué)仍被裹挾在“固定論”的泥墰中不能自拔。重新認(rèn)識(shí)客觀地質(zhì)現(xiàn)象，糾正錯(cuò)誤理念和過(guò)時(shí)認(rèn)識(shí)，做一個(gè)“徹底的活動(dòng)論者”，是唯一的正確選擇。

②與當(dāng)前國(guó)內(nèi)整個(gè)大地構(gòu)造學(xué)現(xiàn)狀相似，構(gòu)造形跡時(shí)代鑒別，特別是構(gòu)造最初形成時(shí)代的鑒別，是十分薄弱的環(huán)節(jié)。由于指導(dǎo)思想和研究方法的偏頗，往往把“新構(gòu)造”視為“古構(gòu)造”；進(jìn)而錯(cuò)誤地認(rèn)定它們的“長(zhǎng)期繼承活動(dòng)性”，導(dǎo)致了理論上的謬誤。這正是使地質(zhì)力學(xué)不能“活動(dòng)”起來(lái)的重要原因之一。

③構(gòu)造體系的概念和定義都十分正確合理，但其內(nèi)涵過(guò)于狹窄，多限于“主壓構(gòu)造線”所組成的一定形狀的構(gòu)造形式。其實(shí)按照構(gòu)造體系的定義理應(yīng)包括諸如“溝弧盆體系”、“三連點(diǎn)體系”、“洋中脊－轉(zhuǎn)換斷層體系”、“推覆－疊瓦構(gòu)造體系”和“滑覆構(gòu)造體系”等等，就本質(zhì)而言，這些由不同性質(zhì)的地質(zhì)構(gòu)造形跡組成的構(gòu)造體系，同樣都反映一定的區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)狀態(tài)。另一方面，在鑒定各種構(gòu)造型式力學(xué)成因時(shí)，往往忽視了其“多解性”和“單解化”問(wèn)題，從而導(dǎo)致不少誤會(huì)和錯(cuò)誤。在許多“不確定”和“多解性”的情況下，“不同時(shí)代形成”、“力學(xué)性質(zhì)轉(zhuǎn)化”和“構(gòu)造復(fù)合”就成為了理論解釋的3個(gè)“防空洞”，致使問(wèn)題長(zhǎng)期得不到深入解決。

④地質(zhì)力學(xué)是立足于大陸地質(zhì)的一門(mén)學(xué)科，缺乏對(duì)廣闊海域和洋殼的研究，對(duì)深部地質(zhì)的研究則更顯薄弱，因此還算不得一門(mén)真正全球性的學(xué)科。

⑤把地球動(dòng)力起源主要?dú)w結(jié)為地球自轉(zhuǎn)速率變更，雖然有時(shí)也涉及地溫場(chǎng)和放射性場(chǎng)作用，但仍有忽視各種場(chǎng)及其間的巨大能量轉(zhuǎn)換關(guān)系之嫌。正如李四光教授自己所說(shuō)，關(guān)于地殼運(yùn)動(dòng)起源問(wèn)題還帶有很大的假說(shuō)性質(zhì)。多年來(lái)這方面的研究沒(méi)有取得多大進(jìn)展。

⑥總的來(lái)看，地質(zhì)力學(xué)已取得重要成就，但其影響還主要在國(guó)內(nèi)，“解放思想”、“與時(shí)俱進(jìn)”和“走向全球”是當(dāng)前3個(gè)緊迫的任務(wù)。

［1］ 李四光.地質(zhì)力學(xué)之基礎(chǔ)與方法［M］.北京：中華書(shū)局，1947.

LI Si?guang.Basis and method of geomechanics［M］.Beijing：Zhonghua Bookstore，1947.

［2］ 李四光.地質(zhì)力學(xué)概論［M］.北京：科學(xué)出版社，1973.

LI Si?guang.Introduction to geomechanics［M］.Beijing：Science Press，1973.

［3］ 地球科學(xué)大辭典編委會(huì).地球科學(xué)大辭典（基礎(chǔ)學(xué)科卷）：地質(zhì)力學(xué)［M］.北京：地質(zhì)出版社，2006：933，955.

Editorial Committee of Dictionary of Earth Sciences.Dictionary of Earth Sciences（Basic Science）：Geomechanics［M］. Beijing：Geological Publishing House，2006：933，955.

［4］ 李四光.受了歪曲的亞洲大陸（節(jié)要）［J］.地質(zhì)論評(píng)，1951，16（1）：1～5.

LI Si?guang.The distorted Asian continent［J］.Geological Review，1951，16（1）：1～5.

［5］ 李四光.地球表面形象變遷之主因［J］.中國(guó)地質(zhì)學(xué)會(huì)志，1926，5（3／4）：209～262.

LI Si?guang.The main reason for the changes of the Earth’s surface image［J］.Journal of the Geological Society of Chinese，1926，5（3／4）：209～262.

［6］ 黃慶華.雁行褶皺構(gòu)造型式的解析理論及實(shí)驗(yàn)的探討［J］.中國(guó)科學(xué)：A輯，1974，（5）：492～500.

HUANG Qing?hua.Discussion of theory and experiment for echelon fold structures［J］.Science in China：Series A，1974，（5）：492～500.

［7］ 鄧乃恭.中生代華夏類型構(gòu)造和郯廬斷裂體系的特征與形成機(jī)制［C］∥構(gòu)造地質(zhì)論叢.北京：地質(zhì)出版社，1984：33～38.

DENG Nai?gong.Characteristics and evolution mechanism of Mesozoic Huaxia type structure and the Tanlu fault system［C］∥Structural geology review.Beijing：Geological Publishing House，1984：33～38.

［8］ 徐道一，孫文鵬.歹字型構(gòu)造體系在地震預(yù)測(cè)中的應(yīng)用［J］.地質(zhì)力學(xué)學(xué)報(bào)，2011，17（1）：64～73.

XU Dao?yi，SUN Wen?peng.Application of the Eta?type tectonic series suggested by Li Si?guang to earthquake prediction［J］.Journal of Geomechanics，2011，17（1）：64～73.

［9］ 黃相寧.2006年震情形勢(shì)分析［C］∥中國(guó)地震預(yù)測(cè)咨詢委員會(huì).地震預(yù)測(cè)咨詢通訊.2006：19.

HUANG Xiang?ning.Analysis of earthquake situation in 2006［C］∥China Advisory Committee on earthquake prediction. Earthquake Prediction Consultation，2006：19.

［10］ 鄧乃恭，任希飛.造山與成盆作用形成于統(tǒng)一的動(dòng)力學(xué)機(jī)制［J］.地質(zhì)論評(píng)，1996，42（4）：300～303.

DENG Nai?gong，REN Xi?fei.Formation of mountain ranges and basins in a unified dynamic mechanism［J］.Geological Review，1996，42（4）：300～303.

［11］ 彭華，吳珍漢，馬秀敏.青藏鐵路無(wú)人值守地應(yīng)力綜合監(jiān)測(cè)站［J］.地質(zhì)力學(xué)學(xué)報(bào)，2006，12（1）：96～104.

PENG Hua，WU Zhen?han，MA Xiu?min.Unmanned in?situ stress monitoring stations along the Qinghai?Tibet railway［J］.Journal of Geomechanics，2006，12（1）：96～104.

［12］ 丁原辰，張大倫.聲發(fā)射抹錄不凈現(xiàn)象在地應(yīng)力測(cè)量中的應(yīng)用［J］.巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)，1991，10（4）：313～326.

DING Yuan?chen，ZHANG Da?lun.Application of the incomplete erasion phenomenon in acoustic emission activities to the measurement of geostresses［J］.Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering，1991，10（4）：313～326.

［13］ 李四光，陳慶宣，李銘德.扭裂縫之泥漿試驗(yàn)［J］.中國(guó)地質(zhì)學(xué)會(huì)志，1948，2：25～32.

LI Si?guang，CHEN Qing?xuan，LI Ming?de.

［14］ 張文佑，鐘嘉猷.中國(guó)斷裂構(gòu)造體系的發(fā)展［J］.地質(zhì)科學(xué)，1977，12（3）：197～209.

ZHANG Wen?you，ZHONG Jia?you.On the developments of fracture?systems in China［J］.Scientia Geologica Sinica，1977，12（3）：197～209.

［15］ 孫殿卿，鄧乃恭，吳佳影，等.柴達(dá)木盆地雁行排列和反“S”型構(gòu)造所表現(xiàn)的運(yùn)動(dòng)程式［M］.北京：科學(xué)出版社，1958.

SUN Dian?qing，DENG Nai?gong，WU Jia?ying，et al.Motion pattern of en echelon arrangement and the Reverse‘S’Structure shown in Qaidam Basin［M］.Beijing：Science Press，1958.

［16］ 廖椿庭.金川礦區(qū)應(yīng)力測(cè)量與構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)［M］.北京：地質(zhì)出版社，1985.

LIAO Chun?ting.Stress measurement and tectonic stress field in Jinchuan mining area［M］.Beijing：Geological Publishing House，1985.

［17］ 李四光.關(guān)于地震地質(zhì)工作問(wèn)題［J］.中國(guó)地質(zhì)，1965，（12）：5～6.

LI Si?guang.On the problems in seismogeological work［J］.Geology in China，1965，（12）：5～6.

［18］ 李四光.地震地質(zhì)［M］.北京：科學(xué)出版社，1973.

LI Si?guang.Seismogeology［M］.Beijing：Science Press，1973.

［19］ 鄧乃恭.預(yù)報(bào)地震的新途徑——活動(dòng)構(gòu)造體系調(diào)查和地應(yīng)力綜合觀測(cè)［J］.科學(xué)實(shí)驗(yàn)，1978，（2）.

DENG Nai?gong.The new methods of earthquake forecast：Investigation of the active tectonic systems and comprehensive stress observation［J］.Science Experiment，1978，（2）.

［20］ 地球科大辭典編委會(huì).地球科學(xué)大辭典（基礎(chǔ)科學(xué)卷）：波浪狀鑲嵌構(gòu)造說(shuō)［M］.北京：地質(zhì)出版社，2006：927.

Editorial Committee of Dictionary of Earth Sciences.Dictionary of Earth Sciences（Basic Science）：Hypothesis of wave mosaic?like structure［M］.Beijing：Geological Publishing House，2006：927.

CHARACTERISTICS，ACHIEVEMENTS AND PROBLEMS ON GEOMECHANICS

LIU Xue?qing

（Beijing Geology and Mineral Exploration and Development Bureau，Beijing 100195，China）

Geomechanics，which is a separate geological discipline，established by our China.Its background，characteristics，achievements are briefly introduced and some problems are proposed as well in this paper.Based on the influence of Geology Three Great Debates，especially for Continental Drift Theory，geomechanics is newly developed four basic characteristics include three theoretical foundations，nine basic concepts，seven research steps，and four basic viewpoints（essential，relevant，developmental，practical viewpoints）.The paper discusses some outstanding achievements on the geomechanics，such as ten theoretical aspects，five technique methods，and five practice applications.Finally，some obvious problems are pointed out，for example，the geomechanics falls into“fixed theory”constraints；it refuses to go further because of not adopting new ideas；it overemphasizes the orogenic zone’s long?termed succession activities to cause some great mistakes in identification of ancient tectonic periods；it imperfectly resolve some problems of deep geology and global oceanic geology.In a word，the geomechanics only emancipates the mind，advances with the times and faces to the globe could develop further.

geomechanics；theoretical foundations；structural inversionevent；equilibrium orogeny?unified dynamic mechanism of basin formation

P55

A

1006?6616（2014）04?0331?08

2014?08?31

劉學(xué)清（1961?），男，碩士，高級(jí)工程師，礦產(chǎn)普查與勘探專業(yè)。主要從事區(qū)域地質(zhì)調(diào)查，礦產(chǎn)勘察和城市地質(zhì)工作；近年來(lái)致力于地質(zhì)工作信息化研究，以及地質(zhì)學(xué)史研究。E?mail：dkjlxq＠aliyun.com