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作者简介:

任纪舜,男,1935年生。研究员,中国科学院院士,博士生导师,主要从事大地构造和区域地质研究。E-mail:renjishun@cags.ac.cn。

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目录contents

    摘要

    本文概述了黄汲清的中国大地构造经典著作——《中国主要地质构造单位》的基本内容和写作基础;阐述了黄汲清及其科学集体的治学风格和工作方法,强调野外地质调查的重要性,突出用新的科学理念和事实,与时俱进不断发展大地构造学。指出大地构造学已从研究地球表层地壳构造、岩石圈构造,进入用地球系统观研究地球整体多圈层构造的新阶段。

    Abstract

    This paper summarizes the basic content and writing basis of T.K.Huang classic work on Major Tectonic Forms of China. We elaborate on the academic style and working methods of T.K.Huang and his scientific group, emphasize the importance of field geological investigation, and highlight the use of new scientific concepts and facts to develop geotectonics in keeping with the times. We propose that the geotectonics has been advanced from the study of the crustal structure and lithospheric structure on the Earth's surface to the new stage of the study of the multisphere tectonics of the Earth system as an integrated whole.

  • 中国地质界的一代宗师黄汲清的贡献是多方面的。

  • (1)黄汲清是中国区域地质调查的先驱者之一。1928年,大学毕业后,1929~1930年即越秦岭,入四川,进云南,到贵州,参与丁文江领导的西南地质大调查,发表了《秦岭和四川地质》(Huang and Chao,1931)及《1∶100万秦岭地质图》(黄汲清,1931)。二叠纪地层古生物专家,曾获“黄二叠”的美誉(Huang,1932a1932b1932c)。

  • (2)黄汲清是著名石油地质学家。抗战期间,在四川、甘肃、青海、新疆等地进行石油地质调查,提出陆相生油论和多期多层生储油论(1943年完稿,1947年出版,Huang et al.,1947);20世纪50年代,参与规划、部署、并实地指导中国第一轮油气普查,为松辽、渤海湾、鄂尔多斯、四川、塔里木、准噶尔、柴达木等盆地一系列油气田的发现,作出了历史性贡献(黄汲清,1957,内部报告,1989年正式出版;黄汲清,1989)。

  • (3)黄汲清是中国地质制图事业奠基人。1940年代,主编中国第一批14幅1∶100万国际分幅地质图和中国第一幅1∶300万地质图(1948~1951年陆续出版);1960年代,规划、部署、指导编制了全国一套1∶100万国际分幅的地质图、构造图和成矿规律图等(1964~1965年内部出版发行)。

  • (4)黄汲清是中国大地构造学的奠基人。黄汲清著作《中国主要地质构造单位》(《On Major Tectonic Forms of China》,Huang,1945)奠定了用历史分析法研究中国大地构造的基础,被誉为亚洲大地构造划时代的伟大著作。

  • 本文将专题论述黄汲清及其科研集体的大地构造研究工作。

  • 1 黄汲清著作《中国主要地质构造单位》——第一部中国大地构造专著

  • 黄汲清著作《中国主要地质构造单位》(《On Major Tectonic Forms of China》,Huang,1945)为第一部中国大地构造专著。该书第一次全面系统论述了中国的造山旋回、构造单元、古构造-古地理和动力演化过程,奠定了中国大地构造研究的基础。

  • (1)划分的中国显生宙的造山旋回——加里东旋回、华力西旋回、印支旋回、燕山旋回和喜马拉雅旋回,已成为至今一直沿用的中国大地构造研究的时间标尺。

  • (2)编制中国第一张大地构造图,全面描绘中国的基本构造特征,所划分的中国大地构造单元,基本格架至今未有大的变动,仍在沿用。

  • (3)编制了中国寒武纪、泥盆纪、二叠纪、白垩纪、新生代共5张古构造-古地理图,第一次用古构造-古地理图的方式演示了中国构造的发展过程。

  • 图1 1∶1600万中国地质构造图(黄汲清,1945)

  • Fig.1 1∶16000000-scale Preliminary Tectonic Map of China (Huang, 1945)

  • (4)第一次从大地构造角度概述了中国显生宙的岩浆活动和成矿作用,并着重论述了中国南部的成矿作用。

  • (5)第一次用活动论的思想阐释了中国大地构造动力演化过程:“在中国也可能是在亚洲,有三个占优势的主要构造型式,即太平洋式、古亚洲式和特提斯-喜马拉雅式。可以推想:西伯利亚地台和它的古冠的向南推进,于华力西时代在蒙古地槽内产生大蒙古弧;与此同时,一方面由于塔里木地块与中朝地块之相互作用,另一方面,由于这两个地块与中亚地槽之相互作用,产生了中亚褶皱,因而出现了古亚洲大陆。在中生代时期,当古亚洲大陆向太平洋推进,太平洋以强大的推力“回击”,因而产生了太平洋式褶皱。同一向南推进的古亚洲大陆遭遇到向北移动的冈瓦纳大陆的巨大抵抗,由此而产生的强大水平压力,把深厚的特提斯沉积变成特提斯-喜马拉雅式褶皱,构成世界上最大和最高的褶皱山脉。”这是地质学家第一次(用活动论的思想)对中国以至亚洲大地构造动力演化过程,做出的最精彩的论述。

  • 为什么黄汲清在1940年代,就能写出这部划时代的伟大著作?初步分析主要有以下几点:

  • (1)从1924到1945年,黄先生已在国内外做了近20年的野外调查。在国内,他先后在燕山、辽西、秦岭、四川、云南、贵州、浙江、江苏、江西、湖南、广东、青海、甘肃、新疆等地做了野外实地调查;在国外,他研究了阿尔卑斯,考察了欧洲、北美地质。前苏联著名大地构造学家N.S.Shatsky 院士在为《中国主要地质构造单位》一书俄文版序言中称“黄汲清是一位有经验的野外地质学家”。所以,我们说,大地构造研究首先是要靠两条腿,只有亲自到野外实地观察过、研究过,才有底气研究大地构造。

  • (2)在撰写《中国主要地质构造单位》这部著作时,黄先生已熟读并研究了从李希霍芬(F.V.Richthofen)、维理士(B.Willis)、奥布鲁契夫(W.A.Obrutschew)、佛罗马热(J.Fromaget)到斯蒂勒(H.Stille)、阿尔冈(E.Argand)等外国学者,国内各地地质调查所、矿产勘测处、中央研究院地质所以及各大学地质系地质人员,截至1940年代初对中国及亚洲地质调查和科学研究的全部成果,包括一些人未发表的资料。

  • 图2 中国古构造-古地理图——华力西期—二叠纪(黄汲清,1945)

  • Fig.2 Paleogeographico-Tectonic Map of China: Variscan to Permian (Huang, 1945)

  • (3)在理论上,长期以来,一些学者错误地把黄先生的学术思想与斯蒂勒(H.Stille)联系起来,实际上,如果认真地阅读黄先生的原著,就会发现黄先生的学术思想是和他的老师阿尔冈(E.Argand)一脉相承的。在欧洲,加里东、华力西(或海西)、阿尔卑斯旋回,并不是斯蒂勒,而是法国学者马塞尔·贝尔特朗(M.Bertrand)首先提出的。阿尔冈在其名著《亚洲大地构造》(“Tectonics of Asia”)(Argand,1924)的开头,就明确指出马塞尔·贝尔特朗划分的加里东、华力西、阿尔卑斯旋回可以适用于全世界,并把它作为研究大地构造的时间标尺。黄先生在《中国主要地质构造单位》一书造山旋回一章的开头描述到:“造山旋回的概念起始于欧洲。从马塞尔·贝尔特朗时代起,地质学家就已认出了前寒武纪旋回、加里东旋回、华力西旋回和阿尔卑斯旋回”。

  • 黄先生在《中国主要地质构造单位》一书中使用的构造术语,新褶皱(大洋边褶皱、地槽褶皱)、基底褶皱(大陆块本身的褶皱)等,也是E.Argand在《亚洲大地构造》一书中的术语。E.Argand是和H.Stille齐名的大地构造学家,是活动论的代表人物,也是板块学说出现以来,人们十分推崇的一位学者。

  • 然而,黄先生在运用阿尔冈学术思想时,并不是照搬照套,而是根据中国和东亚地质的实际情况,创造性地发展了构造理论。提出单旋回与多旋回的思想;将亚洲的阿尔卑斯旋回划分了印支、燕山、喜马拉雅三个旋回;将基底褶皱划分为天山式、吉尔吉斯式、湖南式、大青山式、西山式、山东式等多种类型。提出“多旋回造山运动是中国大地构造的特征”的著名论断。

  • 1949年之后,黄先生先在四川主持西南地质调查所和地质部西南地质局工作。1954年到北京后,先后在地质部普查委员会和地质部石油局主持全国油气普查。1956年,在向科学进军的号令下,地质部成立地质科研机构,黄先生在地质研究所建立了大地构造研究室,领导我们进行大地构造研究。

  • 图3 太平洋区火成岩分布及南方金属矿区域(黄汲清,1945)

  • Fig.3 Generalized tectonic map of China: Showing distribution of igneous rocks near the Pacific coast and metallogenic provinces in southern China (Huang, 1945)

  • 2 黄汲清及其科研集体的大地构造研究

  • 2.1 治学风格

  • 在大地构造研究中,黄先生一贯重视野外调查,重视年青人的野外基本功训练。地质部地质研究所大地构造室(后文简称为大地构造室)刚建立,1957年就派姜春发、赵庆林到北山调查,研究那里究竟是前震旦纪地台(西尼村,1954;中国科学院地质研究所,1959),还是古生代造山带(Huang,1945);派肖序常、任纪舜等到南岭工作,研究那里是前震旦纪地台(陈国达,1956中国科学院地质研究所,1959),还是加里东造山带(Huang,1945)。之后,又数度带领大地构造室的年青人到北京西山野外练兵,进行野外基本功训练;到南岭中苏合作区域地质调查队进行区域地质填图训练。

  • 黄先生的治学格言是:“不要迷信洋人,不要迷信专家,也不要迷信我黄汲清”。“科学研究要分两步走,第一步,是什么?第二步,为什么?是黑是白还未搞清楚,就大谈为什么是黑,为什么是白,岂不是自欺欺人!”“打蛇要打七寸,研究问题要抓关键,要杀死,杀死一个问题就是贡献,关键是杀死”。“所谓杀死,就是不管谁看,再大的专家来看也推翻不了,几十年也推翻不了,这才算你对这问题作出了贡献”。强调野外工作“要观察、观察、再观察,记录、记录、再记录,素描、素描、再素描,照相、照相、再照相。”

  • 黄先生还教导我们要尊重别人,尊重不同学术观点,不要有门户之见;到区测队,要虚心向野外队的同志学习,获得成果要及时向他们报告。所以,我们和中国各个构造学派关系都很融洽,始终和野外地质队保持着良好关系。

  • 正是在黄先生的教导下,数十年来我们大地构造室的同志们走遍了祖国的山山水水,从喜马拉雅、三江峡谷、青藏高原到戈壁沙漠,内蒙古草原;从黑龙江边,松花江畔,到华北、华南,椰岛海南,中国的各个构造单元都留下了我们的足迹(姜春发等,19631992任纪舜等,19661990肖序常等,1978198819911992许志琴等,1988王作勋等,1990陈炳蔚等,1991)。改革开放以来,我们又利用国际学术会议和IGCP项目考察了世界各大洲的主要构造单元,特别是欧洲、北美和中国邻区,更是多次考察、研究。

  • 图4 中国主要构造型式(Huang,1945

  • Fig.4 Major Tectonic Forms of China (Huang, 1945)

  • 正是在这样严格的治学风格指导下,黄先生和我们的研究成果一般都能经受得起实践和时间的检验。黄先生划分的中朝地块(地台)、塔里木地块(地台)、扬子地台、天山-兴安、昆仑-秦岭、喜马拉雅等褶皱带(造山带)至今仍在沿用。

  • 1960年初我们确定的华南加里东褶皱带(造山带)(任纪舜,1960);20世纪70年代,关于秦岭不是简单的印支碰撞造山带,而是加里东期、华力西期、印支期以至燕山期的多旋回复合造山带,均已被后来的研究进一步实践所证实。太平洋、古亚洲洋和特提斯三大构造域的划分(Huang,1945; 黄汲清等,1977任纪舜等,1980),地学界也已基本达成共识。

  • 2.2 工作方法

  • 不是从文献中追寻所谓前沿、热点,而是从自己的脚下,从科学实践中,从中国地质的实际调查研究中发现有重大意义的苗头,确定课题,全力攻克,是黄汲清及其研究集体进行野外调查、专题研究、解决重大问题的基本方法。

  • 特提斯构造域秦岭、松潘-甘孜、滇西印支造山作用的确定就是一个典型的实例。

  • 秦岭印支造山作用的研究起始于陕西镇安幅1∶20万地质填图。在金鸡岭地区二叠系之上连续沉积了三叠系海相沉积,使黄先生敏锐地意识到秦岭可能不是华力西褶皱带,而是印支褶皱带,于是派姜春发等与陕西区调队密切合作,共同工作,最终确认的(姜春发等,1963)。

  • 松潘-甘孜印支造山作用,是从尹赞勋先生在川西西康群中厘定出三叠纪海相化石而确定的(黄汲清,1960)。

  • 滇西印支造山作用,是黄先生从抗战期间西南联大教授德国学者米士(P.Misch)在滇西的工作获得的启示,派任纪舜、曲景川等与云南区调队密切合作,共同工作,得到确认的(任纪舜等,1964任纪舜和曲景川,1966)。

  • 图5 1∶300万中华人民共和国大地构造图(地质部地质科学研究院地质研究所,1960)

  • Fig.5 1∶3000000-scale Geotectonic Map of the People's Republic of China (Institute of Geology, Chinese Academy of Geological Sciences, 1960)

  • 秦岭、松潘-甘孜、滇西印支造山作用的确定,震动了国内、外学术界,从此在中国和全球构造图上增加了一个与加里东、华力西并列的印支旋回和印支造山带(早中生代造山带)(Khain and Leonov,1982)。

  • 在专题研究、重点突破的基础上,每隔一段时间,黄汲清及其研究集体,便将自己的野外调查与全国地质队伍,主要是以1∶20万为主的区域地质调查的工作成果结合起来,对中国大地构造进行一次总结性研究,编制中国大地构造图。这是黄汲清及其集体进行全国性大地构造研究的基本方式。

  • 1960~1999年,黄汲清及其集体对全国大地构造共进行了三次总结性研究,编制了三张大地构造图,即:1960~1962年,《中国大地构造基本特征》(1960年内部发行,1965年出版,Huang,1960黄汲清,1960,1965)和1∶300万中华人民共和国大地构造图(黄汲清,1960);1979~1980年,《中国大地构造及其演化》(Huang,1978;任纪舜等,1980)和1∶400万中国大地构造图(中国地质科学院地质研究所构造地质研究室,黄汲清指导,1979);1999年,《从全球看中国大地构造》(任纪舜等,1999)和1∶500万中国及邻区大地构造图(任纪舜主编,1999)。

  • 综合性地质图件的编制,包括地质图、大地构造图、成矿规律图等等,都不是简单地勾勾画画,不是单纯的计算机拼图,而是一个系统的综合研究和专题研究过程,是一个总结、提炼、升华的过程。这里,首先要有对图幅内地质构造或成矿的总体认识和正确的学术思想;其次要有丰富的实际资料及其对资料的去伪存真、去粗取精、由表及里的分析研究;第三,要有实践的经验,特别是野外实地调查的经验以及对重大问题的深入研究;第四,还要做到科学与美学的高度结合。一张优秀的地质图件必然是一张科学与艺术高度融合的精美的艺术品。2013年出版的国际亚洲地质图(1∶500万)(Ren Jishun,2013)基本上达到了这一要求,所以被世界地质图委员会主席主持的国际评委会评定为Masterpiece,蒙娜丽莎式的杰作。

  • 图6 1∶400万中国大地构造图(中国地质科学院地质研究所构造地质室,1979)

  • Fig.6 1∶4000000-scale Tectonic Map of China (Department of Structural Geology, Institute of Geology, Chinese Academy of Geological Sciences, 1979)

  • 图7 1∶500万中国及邻区大地构造图(任纪舜主编,1999

  • Fig.7 1∶5000000-scale Tectonic Map of China and Adjacent Regions (Ren Jishun, editor in chief, 1999)

  • 黄汲清及其研究集体历次总结和编制的大地构造图,都是通过这样的步骤在丰富地质调查矿产勘察资料基础上,精心制作而成的。

  • 1960年的1∶300万中华人民共和国大地构造图和《中国大地构造基本特征》总结了1945~1959年全国的地质调查和矿产勘察成果和大地构造室同仁在北山、南岭、川滇等地的野外调查和专题研究成果。

  • 1979~1980年的1∶400万中国大地构造图和《中国大地构造及其演化》,总结了1979年之前全国的地质、地球物理调查、矿产勘察成果和大地构造室同仁在秦岭、川西、滇西、西藏、新疆、内蒙等地的野外调查和专题研究。

  • 1999年的1∶500万中国及邻区大地构造图和《从全球看中国大地构造》,总结了1999年前中国地质、地球物理、地球化学调查和矿产勘测成果和大地构造室同仁在青藏高原、新疆、内蒙、中国东部等地,以及IGCP224、283、321项目的工作成果。

  • 可以看出,黄汲清及其研究集体一向以广大区域地质调查和矿产普查队伍的工作为基础,并且与他们始终保持密切的联系。大地构造室同仁的野外调查和专题研究,也多是与相关区域地质调查队伍密切合作,共同进行的。例如秦岭印支运动的研究和印支褶皱带的确定,是姜春发等与陕西区调队密切合作共同工作的成果;滇西印支运动研究和印支褶皱带的确定,是任纪舜等与云南区调队密切合作,共同工作的成果;任纪舜等多年在中国东部的野外工作,得到东部各省地质部门的热情支持;肖序常、姜春发等多年在青藏高原和新疆等地的工作得到了西藏、四川、青海、甘肃、新疆等相关省区的大力支持,等等。

  • 所以,我们说,根植于全国区域地质填图,是黄汲清及其科学集体力量的源泉。黄汲清及其研究集体的根是全国各省地质局及其所属的区域地质调查队伍。著名构造学家马杏垣教授曾对任纪舜说:“你们有广大的地质队伍做基础,这是你们的最大优势!”

  • 在这里,请允许我们再一次向全国广大地质队伍,特别是各省(区)的区调队伍长期以来对我们的支持和帮助表示衷心的感谢!

  • 2.3 与时俱进,用新的科学理念和事实,不断发展大地构造学的理论思维

  • 1945年,《中国主要地质构造单位》一书及所附图件,吸收当时最先进的E.Argand的学术思想,结合中国和亚洲地质实际,将中、新生代划分为印支、燕山、喜马拉雅三个旋回,提出了“多旋回构造运动是中国大地构造的特征”。

  • 1960~1962年,《中国大地构造基本特征》和大地构造图,吸收苏联学者的构造层、地质建造和深断裂理念,详细研究了中国大地构造和断裂系统,根据新的事实,提出中国几个小克拉通,中朝、扬子、塔里木的准地台属性,进一步论证了印支和燕山造山的重要性。

  • 1979~1980年,《中国大地构造及其演化》和大地构造图,吸收板块构造精华,在图上系统划出了中国各时代的板块缝合带;从全球动力学观点(而不是板块动力学)将1945年的古亚洲、太平洋和特提斯-喜马拉雅三个构造型式发展为古亚洲(洋)、太平洋和特提斯-喜马拉雅三大构造域;认为板块构造均变论的思想是不正确的,地球的构造并不是均变式,而是突变与渐变相结合的非线性、非均变旋回式向前演化的;陆与洋是对立统一相互转化的,单纯的大陆增生论是不正确的。

  • 1999年,中国及邻区大地构造图及《从全球看中国大地构造》,从地球系统科学观点出发:强调“要把地球的各个圈层,包括大气圈、水圈、生物圈、岩石圈以及地球内部各圈层作为一个整体,“用时空四维的、流动的观点进行研究”;“研究中要高度重视地球各圈层之间的相互作用和相对运动。高度重视壳-幔组成和结构的不均一性”;提出寻找消失的大陆的科学命题;“强调从全球动力学角度研究大地构造演化的过程,不仅要考虑地球本身的各种因素,而且要考虑宇宙因素的作用和影响”。

  • 3 展望:大地构造学的发展方向

  • 2013年1∶500万国际亚洲地质图出版后,根据世界地质图委员会的决议,中国地质调查局正在支持我们进行东亚和南亚也就是中国及邻区海陆大地构造研究。为了在理论上有所前进,我们近几年发表了三篇文章:“从地槽-地台说、板块构造说到地球系统多圈层构造观”(任纪舜等,2017),“地球系统多圈层构造观的基本内涵”(任纪舜等,2019)和“地球系统多圈层构造观”(任纪舜等,2022)。

  • 我们认为,随着全球变化研究的进行,地球系统科学思想的提出,从1990年代开始,大地构造学已开始进入一个新的发展阶段,即用地球系统多圈层构造观,把大地构造学从研究地球表层的地壳构造、岩石圈构造,推进到研究地球整体多圈层构造的新阶段。虽然,地学界目前绝大数人还处于板块构造的浪潮之中,但我们相信,随着人类对深空、深海、深地(地球深部)认知的不断提高,将会有越来越多的学者,挣脱板块构造理论框架的限制,进入用地球系统科学思想,把地球表层的物质运动与地球深部的物质运动联系起来;把地球本体的运动与宇宙天体的运动联系起来,将地球科学,将大地构造学推进到一个更新的发展阶段。

  • 致谢:本文是在中国矿业学会基础地质高层研讨会(2021年3月25日)上的讲稿基础上整理而成。衷心感谢中国矿业联合会主席彭齐鸣先生的盛情相邀。感谢王彦斌对该文提出的修改意见。

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