2017年10月23日 星期一
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地球科学研究感怀

2017-1-20 17:07:21 来源:中国矿业报 作者:潘桂棠

完成一次青藏高原地质调查和研究项目,需要经历成千上万公里的艰苦跋涉,要翻越众多海拔4000米以上的大雪山,要忍受长时间心脑缺氧的折磨,忍耐泥泞不平山路的疯狂颠簸,经受风霜、烈日的熔炼,克服在万丈绝壁上盘旋行车的恐惧,习惯在脏、陋、臭的篷馆旅宿。无论是多苦、多累、多险,在万水千山的征程中,地质调查人总要情系高原地质事业、坚定信念,以探索大自然奥秘为乐。

在空旷无垠的荒原上,在烈日炎热的戈壁沙漠中,在前途险恶的雪山中,地质调查人经常遭遇饥寒交迫的困境,而又总能以“胜似闲庭信步”之心境,将高低贵贱、功名利禄统统置之度外,尘念消逝,天地人合为一体。无疑,青藏高原最能激活人们的爱心、责任心和奉献精神。

风霜雨雪、冰雹雷电,气候瞬息万变,青藏高原也最能显示地质调查人适应环境变化的本能。天空透亮、斑斓绚丽的色彩,雄伟多姿的雪山、森林、草原,大自然各种景物在苍天中相互置换,令人智清气爽,而又心旷神怡,青藏高原又最能诱发人们的观察力、想象力和创造力。

在我看来,地质科学研究要做的主要有三件事:一是观察、认识地壳中发生的许多地质事件的记录和遗迹;二是考察、追索这些地质事件之间的相互联系,时空结构和序列;三是思考、演绎地质事件的动力学机制,证伪理论并完善、发展理论。

与任何自然作用过程一样,任何地质事实、地质事件、地质作用的形成过程都包含有复杂的因素,从物理学角度大体也可分为三类。

第一类是确定性的有序过程,如沉积作用中的层序、沉积相组合,沉积体系域常是有序的,可认知的。可根据依次石化的地层确定其沉积相环境的时序。

第二类是随机形成的无序过程,这种过程的任何一个具体事件的出现是完全不可预测的,但全部事件的总体存在某种分布规律,如洋壳俯冲碰撞构造作用过程形成的蛇绿混杂岩和俯冲增生杂岩。

第三类是介于上述两类过程之间,即其机制是确定性的,可认知的,但其行为是无序的。如成矿作用这类过程,即使我们掌握了其成矿地质条件、成矿模型,甚至可以以数学方式来表达,但是随地质背景和成矿系统时空结构转换,由于初始条件——哪怕是微小的变化,也会导致其物理化学行为的巨大偏差。在成矿的许多因素中,有许多随机和混沌过程的特点,人们至今尚未证实哪种矿床完全是有序过程,哪怕是层控矿床的预测,也是不容易的。当然地质学家不是面对矿床预测完全束手无策,如像研究人体中的各类癌症的发生发育及基因突变那样,我们可以在加强成矿背景,成矿规律和成矿预测的基础研究中去认知。

客观地说,地质科学的事实乃至理论、概念、原理都是一定历史阶段认知的产物。在开展地质调查和研究过程中,大多数情况下,若要引入新的理论,形成新的思路、观点和概念,必然意味着对原有理论、概念和观点的修正或否定。这就使得创新者必须面对来自原理论概念、观点提出者、继承者和捍卫者的重重质疑,要使别人信服自己的发现、认识和观点,实际上要比艰辛研究的新发现还要难!科学争论、争鸣是不可避免的。但在当今地球科学界里,争论、争鸣得太少,真正站在科学的前沿,评古论今、谈天说地不断创新的学者群也并不多见。

地质科学研究是一项伟大的事业,它要求科研人员通过利用反复观察和实验获得的地质记录,并用一种综合模式表达成果,以求加深理解,并使之成为破译奥秘的通用密码。同时,地质科学研究又是一项冒险的事业,不确定的因素时时存在,是一个极富献身精神的、不屈不挠的探索历程。

我一直记得1983年秋冬之交与马杏垣先生在他家里的那次谈话。在详细听取了我们关于青藏高原新生代构造与高原隆升的调查研究报告后,他指出,“要深入思考,开拓视野,写一本青藏高原新生代构造形成演化的专著,这是前人没有做过的开创性的事业”,他还特别嘱咐,“对前人的理论观点不轻易否定,对自己的观点认识不轻易肯定”。时过20年,我们才真正理解先生当年的教诲。

成功的秘诀在于诚实、毅力和勤奋,但一个人不成功的时候往往更多。一个人的体力、精力、能力实在有限,我花去了一辈子的岁月,跑了那么多路,爬了那么多山,付出了那么多的心血,历尽喜怒哀乐,尝遍酸甜苦辣,才获得今天这么一点点成果,一点点自己的认识。但青藏高原地质、中国地质、全球地质问题依然还是那样浩瀚,犹如迷茫云烟,我也不得不真心感叹“学海无涯”。

地球科学的研究范畴十分广阔,包括地球的历史,地球物质组成、结构及分布规律,地壳岩石的分布和形成规律,地球动力学机理等等。科学家需要通过阐明现在正在展开的地质作用,推断过去曾经发生过的地质作用,并判断这些作用过程导致的效应,以及地壳岩石构造记录中表现出来的岩石圈演化的时空格局、物质运动状态、动力学机制等。

而板块构造学说这一新的理论观念,又要求所有研究大陆地质科学的人去研究大洋地质学,研究对象包括大陆中曾经存在和消亡的大洋和大陆边缘弧后洋盆、岩石圈深部地质等,从而可以进一步探索大陆岩石圈的解体过程、大洋岩石圈的扩张和消亡过程,以及板块汇聚碰撞转化为大陆造山带和全新超级大陆的作用过程等。这也是青藏高原地学研究的重要内容。

对于大地构造学家和区域成矿学家来说,在开展研究的过程中会考虑各种不同时空尺度、不同层次、不同规模的地质事实——大至上万公里研究区域的地质现象、小至岩石矿物内部晶体变形的地质作用,研究对象的历史跨越万年、亿年甚至数十亿年,考察、观察工作的复杂程度和难度都十分巨大。因此,在地质工作中要得到惊人的新发现是很不容易的,除了研究本身的复杂性,还要受到工作区域的局限性、工作的系统性不够,以及其他体制、机制上的约束。所以,地质学家即使收集到一些能说明问题资料和数据,也并非就能得到所有人对研究成果的认可,或者让人们接受对时空地质特征和地质作用复杂机理所作的不同的解释。

尽管如此,大自然展现在人类面前的地貌、地质景观仍是一幅幅雄伟、壮观的图像,深邃莫测,变化无穷,充满着十分诱人的魅力。地球科学家只要随处留意、随时观察,知识便会随着时间的推移而逐步累积。我们需要知道,一些新发现是艰苦跋涉获取的,一些新认识是苦苦思索求得的,一些新观念是费尽心思求解的,只有经过坚持不懈的“认识-实践-再认识”的过程,才能更好地揭示自然界地貌、地质、资源、环境的时空结构和物质运动状态,建立符合客观事实的演化规律和模式。而这一切,可能需要地球科学研究人员奉献一生的时间,一代又一代地不断探索追求。

在每一个绵延上千公里的构造成矿带中进行地质调查时,我们所能观察到的点面线是有限的,但这并不妨碍地质学家更多地深入实地去认识、观察、记录地质构造运动和成矿作用留下的地质现象。每一次地质事件的产物——矿床(点)、层序、岩石构造组合及其相互关系,以及由此决定的地质事件的本质及其演化规律,都存在于某些特定的露头、特定的地质剖面和特定的地壳结构中。当地质学家把每一处露头、剖面和构造部位的岩石组合结构放在一定地质时期的构造带背景上进行观察、分析和解剖时,便能够由此认识到这一地质时期中所发生的地质事件某些方面的实质性。因此,地质学家要善于学习,善于观察,善于联系比较,不把自己的眼界局限在一个狭小的点上,不断改进自己的思维方式和方法,努力在众多的地质作用、地质事件、地质机理中找到并追求自己的科学探索目标。 □

(作者单位:中国地质调查局成都地调中心)

编者注:本文原为《青藏高原碰撞构造与效应》(潘桂棠等著)一书的结束语,有删改。WD

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