付恒陽

（陜西理工學院 歷史文化與旅游學院，陜西 漢中 723001）

論大地構造學說的多樣性及其意義

付恒陽

（陜西理工學院 歷史文化與旅游學院，陜西 漢中 723001）

分析了地質學在大地構造研究方面各種學說林立的原因，論述了大地構造發(fā)展史上一些主要學說的產生及其對地質學發(fā)展的重要作用，指出各種地學學說是地質學發(fā)展不可或缺的一個環(huán)節(jié)，有利于地質學百家爭鳴的開展和地質學的繁榮，且今后科學假說仍將是地球科學研究必不可少的一個環(huán)節(jié)。

大地構造；科學假說；多樣性；地殼運動

0　引言

科學史的研究證明，任何真理都不是一次完成的?？茖W發(fā)現(xiàn)是一個從必然到自由的過程[1]。恩格斯的著名論斷清楚地表述了科學發(fā)展的基本形式，即“只要自然科學在思維著，它的發(fā)展形式就是假說……進一步的觀察材料會使這些假說純化，取消一些，修正一些，直到最后純粹地構成定律。如果要等待構成定律的材料純粹化起來，那么這就是在此以前要把運用思維的研究停下來，而定律也就永遠不能出現(xiàn)”[2]。這是對人類運用假說認識自然界客觀規(guī)律過程的深刻論述，對于地球科學研究而言，這段論述尤為貼切。

大地構造是地質學中的一個重大課題。地殼是地球的表層，構成這一薄層的物質具有非均一性，是由內外多種因素相互疊加和多種復雜的運動共同作用的結果。紛繁復雜的地質現(xiàn)象常常呈現(xiàn)出難以捉摸的細微特征，使人們對于理論的通用性發(fā)生懷疑，對前人的地質實踐成果產生不依賴感。地質作用歷史漫長，地質實踐的客體時空跨度大且其演變具有不可逆性，而人類的壽命有限，這些都無情地制約著人們地質實踐活動的范圍。人是無法經歷和直接觀察地質演化、運動的全過程，而存在的現(xiàn)象只是進化過程中的一個側面，所謂的地質實驗也只能反映一種理想的邊界條件極為苛刻的情景，無法重演真正的地質過程，迫使人們選用常規(guī)的線性推理，以點帶面、將古論今的類比方法[3]。由于這些方法有潛在的不足，導致地質學研究中“邏輯推理”和“假說”成分增多。

1　地殼運動研究的困難和復雜性

十九世紀以來，隨著地質科學的發(fā)展，越來越深刻地揭示，地殼中產生的一切運動都是由于存在于無機界的和其它已知的力學、物理學和化學在這個星體范圍內外的一個復雜的綜合——地質運動形式。這一運動形式的物質基礎是作為一個系統(tǒng)的地球上的全部物質，而不是個別巖體或地球的個別部分。

作為地殼運動物質承擔者的地殼，雖然僅僅是地球表面極薄的一層，但它是地球歷史上各種因素集中影響的產物。從內部來看，它受地球內部物質的變化（高溫、高壓條件下物質的化學和物理的變化）和運動（重力、日月潮汐）的作用，以及地球自轉的影響而產生的運動。從外部因素來看，它受大氣層、太陽、月球以及其它星體的各種輻射作用的影響。由于地殼運動是地球內外諸因素相互作用和疊加的結果，這就決定了地殼運動的研究既困難而又復雜。

截至目前，人們對地殼深部還不能直接觀察，最多只能借助火山噴出物做一些研究。而地球內部的物質及其運動狀況，只能依靠地球物理方法所得的間接資料（地震波的傳播、地熱、重力分配、地磁現(xiàn)象等）做很不全面的判斷。

地殼構造的研究困難還表現(xiàn)在，與其它自然科學相比，采用實驗方法時遇到的困難要大得多。由于地球科學在原則上是一門很難用人工實驗證明的科學，所以在地質學中，模擬與現(xiàn)實成為很尖銳的問題。地殼運動的過程是一個非常緩慢的長期過程，因此，人們所作的實驗強度還無法足以代替時間的作用。其次，地殼運動的實驗又必須是化學、物理和機械實驗方法的綜合，目前不論從機制上和規(guī)律上都難以在實驗室內加以控制和實現(xiàn)，所以即使進行某些實驗，所得到的結果與自然界的實際情況進行類比時，往往仍然難以說明問題。這是因為，地殼運動的實際過程和現(xiàn)象與實驗的過程與模型，不論在規(guī)模上、在所實驗的物質的特殊性上以及在時間上，往往差別很大，更何況某種結果還完全可能是不同地質作用的產物。因此，目前離全面了解地殼運動發(fā)展的必要條件并加以解釋的距離還很遠。所以，必需借助于假說[4]。這就是說，一方面要使實際材料不斷豐富起來，作為科學的觀念和假說賴以建立的根據，另一方面通過假說再去指導、實驗、最后逐步形成科學理論。

2　大地構造學說的形成及其多樣性

各種大地構造學說的出現(xiàn)是與一定歷史條件相聯(lián)系的。首先，隨著社會的發(fā)展，人們對地球的認識有一定程度的深入，但還不能圓滿地解釋地質現(xiàn)象的本質；其次，實驗又難以重演或復制地質現(xiàn)象的客觀演變過程；再次，當人們的思想從唯心主義和宗教神學的束縛中解放出來之后，已具備初步的科學理論，收集并積累了大量的實際資料，人們運用思維能力和想象對地質客體或現(xiàn)象的本質加以推測。

地學的原始學術思想是隨著資本主義生產方式的出現(xiàn)而誕生的。為了獲得原料、發(fā)展技術，就需要對自然界的現(xiàn)象和作用加以正確的解釋。十八世紀中葉，在反對宗教神學和自然界永恒不變的康德等人的天體演化假說的影響下，地質學史上出現(xiàn)了火成派和水成派的大論戰(zhàn)，從而促使了地質學的發(fā)展[5]。但是，宗教神學并沒有輕易地退出歷史舞臺，在新的條件下，又出現(xiàn)了災變論和均變論的斗爭。1833年，萊伊爾（Charles Lyell）的《地質學原理》著作的出版，給了災變論以決定性的打擊，他用大量事實論證了地球自然過程的“古今一致性”，確立了地球的演化觀。正如恩格斯所指出的，“只有萊伊爾才第一次把理性帶進地質學中”[6]，從而奠定了現(xiàn)代地質學發(fā)展的基礎。

此后，隨著有關地殼褶皺和斷裂構造大量實際資料的積累，迫切要求人們解釋它的成因。19世紀40年代，地學界出現(xiàn)了流行較廣、影響較大的地槽—地臺說，把地殼的構造單元劃分為地槽區(qū)和地臺區(qū)兩種，認為地殼發(fā)展過程是從地槽階段到地臺階段，即由“活動區(qū)”階段發(fā)展到“穩(wěn)定區(qū)”階段，開創(chuàng)了用大地構造分析方法研究地球演化的新時代。

在槽臺學說發(fā)展過程中，地質學界一些學者對代表固定論的大地槽臺說提出了質疑。1915年，魏格納（A.L.Wegener）發(fā)表了著名的論著《海陸的起源》，提出了轟動世界的大陸漂移假說，認為在兩三億年前的古生代晚期，地球上現(xiàn)今的大陸本是相互連接在一起的一個大陸，稱為聯(lián)合古陸，現(xiàn)代各大陸就是聯(lián)合古陸分裂而成的大陸碎片，它們逐漸漂移到目前的位置[7]。但大陸漂移的力源在哪里，為解答其原動力，格里格斯（D.T.Griggs）在1939年提出了地幔對流說。

從19世紀初到20世紀中葉的100多年里，是大地構造領域思維活躍、百家爭鳴的時代，各種學說林立，使大地構造研究進入繁榮時代。除槽—臺說和大陸漂移說之外，影響較大的還有地殼收縮說、均衡代償說、放射性性熱作用說、波動說及深層分異說等。

20世紀六十年代初，赫斯 （Hess） 和狄茲（Dietz） 利用地幔對流假說作為動力，把大陸漂移說發(fā)展成為海底擴張說。他們認為軟流層的物質由洋中脊涌出，形成新的海底并逐漸向洋中脊兩側擴張，當到達海溝時，則又重新沉降到地幔軟流圈中。從洋中脊涌出形成新洋殼到沉入海溝消亡，過程需約2～3億年[8]。大陸好像處在傳送帶上，隨著硅鎂層一起流動，當大陸到達對流匯聚點時，因重量較輕便停止不動，而硅鎂層則由大陸下面折入地下。這一假說解決了大陸漂移假說的基本困難，即大陸漂移的動力源問題。

在海底擴張假說的基礎上，勒皮雄（Le Pichon）又提出了板塊構造學說，基本內容是全球巖層是被一些活動構造（海嶺、島弧、水平大斷層）分成若干塊單元——板塊。如太平洋板塊，歐亞板塊等[9]，地殼運動的基本原因是由幾個巨大的板塊相互作用引起的。板塊由于對流的帶動，從海嶺向兩邊擴張，在島弧地區(qū)或活動的大陸邊緣沉入地下，通過軟流層完成對流循環(huán)。板塊邊界相互制約，它們的相互作用是引起地震的基本原因。

板塊構造學說的出現(xiàn)，使活動論代替了固定論，大地構造的認識論發(fā)生了巨大變化，構成了大地構造科學史上的一大飛躍，對地質科學的發(fā)展產生了重大影響。但是，該假說還有很多嚴重的缺點，例如，驅動板塊運動的力量是什么（因為到目前為止對地幔對流發(fā)生的直接證據還未發(fā)現(xiàn)），為什么洋中脊兩側的幅度大小不同。所以，這一假說是否意味著人類已經處在大地構造真理海洋的岸邊，現(xiàn)在還不能定論。

大地構造研究上之所以呈現(xiàn)假說多樣性，是因為需要解釋的地質現(xiàn)象非常復雜，而且這些現(xiàn)象又往往是許多作用于巨大而質量各異的物質上的力量互相配合的結果，更重要的是，很多情況又不能通過直接觀察和實地檢查或實驗加以證實。假說的多樣性還在一定程度上反映了提出假說人的個人特點，諸如思維方式和哲學觀點的不同，所以在每一種假說里往往把某一方面的因素提到突出的地位，而忽視、略去或避開不利的方面[10]。

3　各種大地構造學說的科學意義

許多建立在唯物主義基礎上的大地構造學說，往往受認識的局限性和材料的不足等因素的影響，其本身存在這樣或那樣的缺點、不足、甚至錯誤，因而導致一個又一個學說的不斷消失更替，像走馬燈一樣退出了大地構造研究的歷史舞臺。但必須肯定的是，這些學說在一定時期各有其功績和作用，即各個學說都曾經從不同角度促使地質學家們在自己的觀察、實驗和生產工作中以極大的科學熱情對這些假說進行系統(tǒng)的檢驗。任一個學說的提出還可以使地質學家避免漫無邊際或無目的、無系統(tǒng)地進行研究工作，從而使地質工作者集中精力研究那些對地殼運動規(guī)律需要進一步加以解釋的問題。大地構造的科學假說集中反映了當時地質學中的一些主要矛盾，因而假說的提出，有力地促進了地質學研究的百家爭鳴，對地質學的繁榮意義深遠。概括起來，一些主要大地構造學說的意義在于：

（1）火成論與水成論的大論戰(zhàn)，表面上似乎毫無結果，沒有出現(xiàn)取代和被取代的情況。但是，這種學說上的爭論對推動地質科學的發(fā)展，在不同歷史時期有不同的重要意義。它使人們能更全面地去比較不同學說的優(yōu)缺點，從而對地殼運動的物質承擔者——巖石的成因有了更正確的了解，對地殼運動的后果——巖石的產狀有了正確的認識，這對于構造地質和地質制圖的發(fā)展起了巨大作用。

（2）地殼收縮假說的出現(xiàn)，廣泛地引起了地學界研究者從成因上對地殼上普遍存在的褶皺形態(tài)加以解釋的興趣。這一假說用類似蘋果干縮的道理解釋了地殼褶皺成山的過程，盡管這一假說很不完善，但畢竟使地質學不再囿于僅僅對地質、地貌形態(tài)的描述，而促使人們去探索這些現(xiàn)象的內部原因。

（3）與槽臺說同時流行起來的均衡代償說，雖然該假說不可能有效地解釋地殼運動規(guī)律的根本問題，但是，由于這一假說企圖以垂直運動的方式去解釋復雜的地殼運動形式，從而把人們對地殼運動規(guī)律的認識向前推進一步，擺脫了歷來只有水平運動的觀念。它反映了地殼運動問題研究的創(chuàng)新與開拓精神，沖破學術上已有的框架，促使地殼運動問題研究更加豐富多彩地開展。

（4）放射性熱作用假說的提出，曾經給地質學帶來了新的推動力，盡管這一假說存在著一些根本性的弊端，但它第一次引起地質學界去注意地球內部存在的新熱源，從而對地球的看法有了新的進展，拓寬了地學界對地球上物質的物化性質進行研究的視野。

（5）大陸漂移學說雖是一個古老的想法，但這一富于革命性的假說強烈地沖擊著地質學界的思潮，成為二十世紀二十年代以后地學討論的熱點。雖然這一假說是在概括一定事實的基礎上提出來的，在闡明導致結果的原因上，存在著困難和不足，且表達的方式也不完善。但是由于這一假說的提出所引起的尖銳爭論和對立，使人們對地殼運動規(guī)律的探索產生了更大的興趣，從而促使人們對那些相互獨立的學科：地磁、生物、古生物、古氣候、地球物理學、地質學、地震學、大地測量學、火山學等進行綜合分析研究。隨著新的事實材料的收集，新儀器、新方法的采用，有關地殼運動的各種資料和數據的處理和對比為后來的海底擴張學說的產生打下了早期基礎。

（6）海底擴張和板塊構造學說的興起和發(fā)展，拋棄了許多關于地球構造研究的舊模式，如槽臺說固定論思想，擺脫了幾十年來地殼運動問題研究上的危機狀態(tài)，促使舊地學“骨骼”的解體，掀起了一場地學革命，提醒人們必須用整體方式來研究這顆行星。地學界這場革命性的轉變，不僅僅在理論上更好地解釋了地殼運動的規(guī)律，而且在生產上（如礦物勘探）具有重大的指導意義，為海底礦產資源勘探打開了一條出路。通過對大陸和洋底運動的探索，有助于了解山脈的形成以及地震和火山的機制，進而為預報地震和火山等自然災害尋找出控制這種巨大破壞力的可能途徑提供了思路。

4　結語

大地構造研究領域中的各個學說的提出，反映了人們對地球認識的各個階段。大地構造學說的不斷前進是從實踐走向假說，又從假說走向實踐，通過不斷的檢驗并逐步形成科學的理論。當尚未完全弄清物質的主要特征和特點時，任何一個假說都不可避免地具有其局限性。因此，某種假說雖然不能解決地殼運動的具體問題，但是，它為進一步研究和探索提供了路徑。比較正確的假說，不僅對指導地質科學的發(fā)展具有重大價值，同時對社會進步也有促進作用。關于某些錯誤的假說，在地球科學的發(fā)展上，客觀上也有一定的意義。首先，它反映了地質工作者在對地殼運動客觀規(guī)律的認識上，是由不知到知、由片面到全面、有知其然到知其本質、由錯誤到正確的逐步提高的發(fā)展過程。

地球是一個復雜而又充滿活力的星球，深入了解大地構造規(guī)律并建立一套完整的理論還需要經過漫長的路程。在今后的地質學發(fā)展中，科學假說仍將是研究大地構造必不可少的一個環(huán)節(jié)。即使隨著技術手段的提高，如遙感信息和數學模擬分析等方法的應用，但許多地學問題仍無法用觀察和實驗來證實。因此，假說和推理必然會占據應有的地位。

假說是通向真理道路上的一個階梯。假說根植于現(xiàn)實生活土壤，實踐的永恒性決定了理論的不斷深化。一些推理和假說雖不能對科學中那些經常爭論的問題給以任何具體的解答，但是，它可以提出解決這些問題的一般途徑和方法。在地球科學研究上，今后不可避免地還將會出現(xiàn)一些新假說，逐步把地球科學推向前進。

[1]張玉霞，劉書平.假說在科學發(fā)展中的作用[J].黑龍江政法干部學院學報，2001（2）：79-81.

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【責任編校李林霞】

The Diversity of Tectonic Structure Theories and Their Significance

FU Hengyang
（School of Historyand Tourism，Shaanxi UniversityofTechnology，Hanzhong 723001，Shaanxi，China）

This paper analyzes the causes of various tectonic structure theories development.The reason of all kinds of theories generation is discussed，as well as their important role togeological science development.The paper clarifies that the raising ofvarious theories promoted a hundred schools of thought in geological science and had a great significance to the prosperity and development of geology，and points out that the scientific hypothesis will continue tobe an essential part in geoscience research in the future.

tectonic structure；scientific hypothesis；diversity；crustal movement

P54

A

1674-0092（2016）02-0106-04

10.16858/j.issn.1674-0092.2016.02.025

2015-11-17

付恒陽，男，河南平輿人，陜西理工學院歷史文化與旅游學院講師，博士，主要從事地學史研究。