构造地质学(大地构造学)理论发展概述有哪些?

2024-12-23 08:20:34
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一、德国地质学家瑙曼提出“大地构造”一词最早有关地球构造讨论的著述,要算是法国地质学家埃利?博蒙(Elie de Beaumont,1798—1874年),他在1830年发表的《地球变动的研究》中已有论述,1830年,收缩理论盛行一时,基本上取代了上隆假说,1852年才全面公布收缩理论内容(见后)。
“大地构造”一词,严格地说,是在1850—1854年德国地质学家K.E.瑙曼(Naumann,1797—1873年)发表的《记录地质学教程》中第一次出现,其含义是泛指研究地壳的组成和结构。相当一段时期内,大地构造学(geotectonics)与构造地质学(structural geology,tectonics)作为同义语而流行。1936年E.克鲁斯(Kras)作过阐述,他说:构造地质学是研究地壳构造和运动的科学,而近代大地构造学一般系指大型区域性,乃至全球的地质构造而言,与传统的构造地质学有着明显的区分和分工。
16世纪,地质科学开始从宗教神学桎梏下解脱出来,工业发展对金属矿产需求日益迫切,人们从寻找矿藏中认识到,首先认识地质构造形式是一条捷径,德国矿业工程师阿格利柯拉(Agericola George Bauer,1494—1555年)就总结了这方面的经验。在他的名著《论金属》一书中有系统论述,代表了这个时代的成就。比他稍早一点的意大利的达?芬奇(Leonardo da Vici,1452—1520年)在工程地下发现古代海相生物遗体,使他认识到海岸线不是固定不变的,并提出海洋和陆地有过“沧海桑田”之变,这变化是地壳运动的结果。1669年丹麦学者斯蒂诺(N.Steno,1638—1686年)发表《天然固体中的坚硬物》,书中提出地层延伸理论,指出地层受扰动破坏而倾斜,他以建立意大利托斯卡纳地区地质发展史而著名,将该区划分出六个阶段。英国地质学家斯特勒奇(J.Strachyi,1671—1743年)较早做过英国煤田地质构造的研究。德国学者勒(雷)曼(Lehmann Johann Gottlob,1719—1967年)发表《山岳的形成》;富泽尔(Fuchsel Geoge Christian,1722—1775年)发表《海陆变迁史》,把地球冷却产生的褶皱认为是构造运动的结果;盖塔尔(Guettard JeanEtinne,1715—1786年)发表《现代山岳受海水、河流、雨水之影响而低减》;狄玛列(Desmarest Nicholes,1725—1875年),在德国,特别是在萨克森地区作过大量区域地质构造调查与研究,但他没有继承郝屯的火山热流是大陆抬升的力源理论,而强调地质突变性的营力作用。俄国学者罗蒙诺索夫(Ломоносовv M.B.,1711—1765年)在名著《论地层》中提出:改变地球面貌的力有内外两种,“内部作用”就是地震,这种作用能使地壳隆起、沉降、海岸变迁,以及山脉的形成和消失。英国学者郝屯(Hutton James,1726—1798年)在《地球理论》中曾论及说地球是按物理学和力学规律发展而变化,所有地质作用是相互联系,并按一定顺序进行。他提出地壳运动中起主导作用的是垂直运动,其中地球内热的上升力最为重要。1777年在彼得堡科学院的一次讲演中,提出山脉的隆起是火山作用造成的。他在地质学上最大的贡献是第一次提出“解释地质现象,只能求助于现在仍可观察到的那些自然力的作用”,完全摆脱神创论的桎梏。
法国地质学家埃利?博蒙(1798—1874年),他在1830年论及收缩理论时,或在1852年全面公布其理论的内容时认为,地球处于一种冷却收缩状态,其外壳冷却到可能有的限度,体积已不再缩小,而地球内部继续冷却收缩,地壳内外不相适应迫使地壳“下沉”、表面缩小而形成褶皱,并把褶皱作用当作主要作用,主张水平挤压力作用形成褶皱。相继发表的《地球变动的研究》、《山脉形成体系》(1852年)中也论及山脉隆起成因观点。还有俄国地质学家索科洛夫(Cokoлов,D.И.,1788—1852年)1839年发表的《地球构造学教程》,以及《山岳体系概念》、《山脉构造的起源和成因》都是以地球冷缩论观点来论述。索科络夫是把构造地质学理论系统化的著名俄国学者。
1863年美国地质学家洛甘(W.E.Logan,1798—1875年)发表的《加拿大地质报告》,以及早年发表的《北美地质文献》中,都强调逆掩断层形成了断块,来解释地质构造问题。
1838年奥地利地质学家E.修斯(Suess,1831—1914年)在著名的《地球的外貌》中提出“地台”、“大陆沉降”、“地壳运动”等术语和概念,1875在《阿尔卑斯山成因》一文中,提出北美与欧洲之间存在“陆桥”的观点,引发热烈的讨论。
美国地质学家F.B.S.泰勒(Taylor,1860—1938年)于1909年发表《从第三纪造山带论地球面貌之起源》,最早提出大陆漂移理论。
法国地质学家G.E.奥格(Haug,1861—1927年)在《地槽与大陆块》一文中,提出地槽与大陆区分,他认为:在地槽中由于海退的沉降面积超过邻近陆缘地区,地槽褶皱引起海侵,这就是被誉为“奥格定理”的基本思想,在《地槽系与大陆区》把地背斜和地向斜称之为“地槽系”,这些著述和论点有力地发展了地槽学说。
1926年美国地质学家R.A.戴利(Daly,1871—1957年)发表的《我们动荡的地球》、《地壳及其稳定》(1933年)、《地应力和地球构造》(1944年)等论著都对地质构造理论作过系统地论述。这个阶段构造地质理论的研究,已是地质科学系统中比较活跃的学科。
构造地质学或大地构造学从作为独立学科起始就假学众多,学派林立,学术论战此起彼复,争论激烈,不同学派对地球组成(起源、运动、演化)有着不同概念和理论体系,形成截然不同的方法论,甚至有着完全对立的地球观和方法论。
二、美国地质学家霍尔1859年提出地槽概念,揭开构造地质学的序幕百余年来,历史上曾有过隆起说、收缩说、膨胀说、均衡说、脉动说、旋回说、潮汐说、大陆漂移说、重力褶皱说、底辟说、底流说、地壳振动说等各种构造地质学假说(详见本书第三章第一节)。
1859年美国地质学家J.霍尔(Hall,1811—1898年)通过对阿帕拉契山地区的研究,提出了沉积重力负荷导致阿帕拉契山脉呈槽形特征的古生代沉降区。1873年,被J.D.德纳(Dana,1813—1895年)纳入冷缩造山理论体系之中,把这种槽形构造命名为地槽,认为是地球因冷缩而在大陆边缘出现的凹陷带。当时得到法国地质学家奥格(Haug,G.E.,1861—1927年)在《地槽和大陆块》中论证,认为地槽中由于海退的沉降面积超过邻近陆缘地区,地槽褶皱引起海侵。
舒贺特(C.Chuchert,1858—1942年)、科伯(Kober Leopold,1883—?年)等多次论证,特别是法国地质学家M.A.贝特朗(Bertrand,1847—1907年)在1887年将环状构造的克拉通称为造山带,提出造山旋回概念,1928年又提出对称山脉形成模式,在《阿尔卑斯与欧洲大陆的形成》中,提出盛行一时的旋回学说。
1883—1903年奥地利的修斯(1831—1914年)在《地球的面貌》一书中,发展了沉积建造的时空分带理论。在地槽学说发展过程中,德国地质学家H?施蒂勒(Stile,1876—1966年)早年也曾提出过正地槽概念(所指优地槽和冒地槽),在《构造演化获得地壳演化》中倡导比较构造理论,在构造地质学发展史上起过一定积极作用。瑞士构造地质学家E.阿尔冈(Argand,1879—1940年)在其名著《亚洲构造论》及《阿尔卑斯构造地质问题研究》中,树立起大地构造分析中的力学观点。德国地质学家勃格达诺夫(Bogтanof)、德国大地构造学家克劳斯(1889—1970年)也都做过论证。
俄国的卡尔宾斯基(Kapпискнй A.,1847—1936年)、阿尔汉格尔斯基(Apxaнгельский,A.D.,1879—1940年)等在《俄罗斯陆台的发展与构造地质学》(1923年)及《论俄罗斯陆台构造》(1940年),建立起俄罗斯陆台和地槽学派,在俄国和苏联时代占有统治地位。后来,著名地质学家巴甫洛夫(Павгов,п.A.,1854—1929年)通过月古利山构造的研究,发展了卡尔滨斯基陆台理论。进入20世纪,苏联涌现出一大批著名的大地构造学家,诸如:沙茨基(Щатский,H.C.,1895—1960年),哈茵(Xaин,B.E.,1914—?年),别洛乌索夫(Белоусов,B.B.,1907—?年),柯西金(Kосвiгин,Ю.A.),杨申(Яншин,А.Л)等,强化了苏联大地构造学派。在他们发表的《地槽学说百年》一文中,系统地反映出他们的理论观点及其发展成就。
因此,在大地构造学史(构造地质学史)研究中,都把霍尔1859年提出的地槽学说,作为学科发展的里程碑,为大地构造学的发展拉开了序幕。
地槽地台学说的建立,是构造地质学、大地构造学理论研究的标志性的成果,是20世纪前半叶占据统治地位的地壳垂直论、固定论的理论基础。
构造地质学、大地构造学发展史表明:由于构造地质学大地构造学在地质科学系统中所居的地位和作用,新的构造地质学理论的涌现,能反映不同时期的地质科学各个领域的理论水平和发展趋势,如20世纪70年代板块构造地质学出现,尽管对该学说尚有颇大的争论,特别是对大陆地质的乏力,受到质疑和挑战,但在当时却有力地推动了整个地球科学的发展,因而说大地构造学是对地质科学有着深远影响的分支学科,被誉为“地质科学中的哲学”。