“大地之子”陈国达与地洼说
作者 彭丽华 徐凡
发表于 2022年4月

在中南大学本部校区一角,长年盛开的鲜花簇拥着一尊名为“大地之子”的雕像,它慈眉善目地注视着从这里经过的莘莘学子。这尊雕像便是被海内外誉为“地洼学说之父”、与李四光并称“北李南陈”的著名地质学家陈国达院士。“北李”大名鼎鼎、举世皆知,但“南陈”却默默无闻、少有人知。然而,他的地洼学说不仅是国际显学,被认为是决定当代地质学发展的关键学说之一,而且为中国乃至世界经济的建设作出了巨大贡献。

陈国达的地洼学说,也称地洼构造说或活化构造说,是关于大地构造与成矿学的基本理论。该学说的创立被国际地学界誉为“地学革命”。经过半个多世纪的实践与检验,地洼说已发展成与源于“大陆漂移说”和“海底扩张说”、由加拿大威尔逊集大成而创立的“板块构造说”并驾齐驱的国际性学派。不过,要想了解地洼说的重要性,便要先弄清楚传统的大地构造理论“地槽—地台”学说(简称“槽台学说”)。

槽台学说是十九世纪中叶以来由美欧学者包括霍尔、丹纳、修斯、奥格等人提出并不断完善的大地构造理论体系。自其诞生后,一直到二十世纪六十年代,该学说都在大地构造学说中占据着统治地位,长期被地学界奉为圭臬。其主要论点是:地壳的发展历程按先后顺序可分为地槽、地台两个构造单元。地槽的发育要经历两大阶段:第一阶段以强烈的下沉堆积运动为主,并伴有玄武岩喷发;第二阶段则以隆起为主(一般先从中央部分开始),沉积地层发生强烈的线状褶皱。在花岗岩侵入和区域变质作用影响下,原先下沉深陷的海槽变为高耸凸起的山脉,山前坳陷区不断堆积磨拉石,当地壳的活动性减弱后,在褶皱基底上沉积了蓄层,这种构造单元便叫地台。

地槽与地台分别代表了地壳的相对活动带和稳定区。世界上一些著名的造山带如美洲的阿巴拉契亚、安第斯山脉,欧洲的阿尔卑斯山脉,亚洲的喜马拉雅、秦岭、昆仑等山脉,其前身都是地槽。与地槽相对的地台便是地壳构造的相对稳定地区,自形成以来未再遭受褶皱变形,如俄罗斯地台(东欧地台)、北美地台、中国地台等。

关于地槽与地台的关系尤其是两者的转化关系,存在两种截然不同的观点,即泛地槽论与泛地台论。泛地槽论者认为地球形成初期全球皆为地槽,地槽变成褶皱带后发展成地台,沿这个地台的边缘镶边式地贴上新的褶皱带,使地台面积不断扩大。而泛地台说则认为地壳形成的初始阶段有一个全球性的原始古地台,因深大断裂作用而破裂,沿深大断裂发育成地槽。其后在地壳活动弱化之后,再次进入地台阶段。尽管存在分歧,但两派都认定在地台阶段后,大地构造便进入静态阶段,地壳的运动主要体现为升降运动,大陆和海洋的位置不变。由于该学说第一次明确把地壳划分为相对活动的地槽区和相对稳定的地台区,对褶皱山脉的演化过程及展布规律、地壳演化阶段、成矿作用方式及过程等,都做出了颇有根据的解释,因此被视为大地构造的真理,深刻影响了世界地学的各个领域。

然而,它却无法解释像演化成我国东南部那种更为复杂地形的地壳运动。按照槽台学说的划分,中国东南部现阶段的大地构造性质应为地台,是“中国地台”的组成部分。不过,地质勘探及相关资料表明,这一地区在经历地槽、地台阶段后,地壳活动在中生代中期以后并未进入稳定阶段,反而变得十分强烈,造山、断裂、褶皱改变了原来平整的地台结构层面貌,地貌反差强烈,高山峻岭与深浚盆地相间,金属矿床尤其是有色金属矿床十分丰富。在造山运动中,伴随着岩浆活动与变质作用,南岭盛产的钨、锡、锑等矿床因此而成;而反差强烈的盆岭地貌又导致了剥蚀和沉积作用盛行,油气、煤、盐类及铀、铜等沉积矿床也因此而成。缘海大陆架上的许多油田,也是这种大地构造运动的产物。而且,这一地区的新构造运动仍很显著,地震带多见,如五大连池火山群数百年前还曾喷发,今虽暂时休眠,但火山底部依旧存在岩浆输送情况。所有这些现象,都非槽台学说所能解释。

直至陈国达对大地构造提出了一种新型的活动区即“地洼区”(又称活化区)并构建了相关的理论体系,才弥补了槽台学说的不足。

本文刊登于《书屋》2022年4期
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