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单词 地质系统论
释义

【地质系统论】
 

拼译:theroy of geological system
 

是将系统科学思想引入地质科学研究而提出的一种理论。系统论是20世纪40年代由贝塔朗菲提出的,以后经过许多科学家逐步完善、提高,现在已被普遍用于社会科学与自然科学中,并取得了显著的成效。系统论的特点是强调事物的整体性、联系性、层次性和最优化。

地质科学领域中,很早已孕育着系统科学的胚胎,如提出的结晶序列、沉积系列等。然而对地质系统科学最有贡献的应首推李四光,他在20世纪20年代已将系统论的观念引入地质科学,用于地质构造的综合研究。至60年代反映构造系统规律的“构造体系”的研究已臻完善,他在《地质力学概论》一书中对构造体系做了如下的定义:“简单扼要的说,构造体系是许多不同形态、不同性质、不同等级和不同序次,但具有成生联系的各项要素所组成的构造带以及它们之间所夹的岩块或地块组合而成的总体。”

构造体系是地质力学研究工作中建立起来的一个重要概念。一个构造体系就是一幅应变图象,反映了一定方式的构造运动。他把那些看来似乎是孤立、静止而凌乱的构造形迹,用地应力场作为纽带联系起来,将力学与地质学结合起来,这在地质科学发展史上不能不说是一次重大的飞跃。李四光所倡导的用联系的观点、发展的观点、层次的观点研究构造现象的思想方法,与系统论的观点是完全一致的。

李四光早在1926年发表的《地球表面形象变迁之主因》一文中,曾深刻地认为,在岩石圈之下一定深度可能有一最小强度带,这一最小强度带称壳下层(可能相当现今所指的软流层),壳下层之下则为重圈。当地球转速变化时,岩石圈各部分跟不上变化的速率,便沿着这一最小强度带,发生或东或西的漂移,在漂移速度不同的地块之间便出现了挤压褶皱带或张裂带。他还认为,岩石圈之上是水圈,特别活动的海洋体对地球转速的变化最为敏感,当地球转速增加,在造山运动到来之前海水从两极流向赤道;当地球转速减慢,海水由赤道流向两极。他甚至还认为:“还可以作另一些有深远意义的理论推导,诸如古山脉的走向,气候旋回的时间分布,火山活动时期,生物群的迁移等等,但它们将极大地扩展我们讨论的范围。”显然李四光早期已注意到气圈、水圈、生物圈运动与岩石圈运动的关系了。李四光将地球分成若干层次并探讨各个层次物质运动相互联系的思想,无疑是符合系统要旨的。在他晚期的论著中,更进一步把地球运动与天体运动联系起来,他晚期(1969)的代表作《天文、地质、古生物资料摘要》,就是一部天、地、生系统研究的重要著作。世界上80年代开始的“天、地、生”综合研究的系统科学思想,是与李四光的基本学术指导思想相当近似的。80年代的天、地、生综合研究,积累了大量资料,为地质系统论的提出打下了坚实的基础。1985年高庆华写出了《地球自转与地质体系》的论文及《地质系统论与矿产预测》的专著,在对比分析了各大地构造学说的特点之后,认为地球的各种运动形式中,最重要的是地球的自转。地球在其运动中由于向心力和离心力联合力场作用的结果而形成各个圈层。地球表面形态和各圈层的物质在其旋转过程中发生不同形式的运动,从而出现了各种地质构造现象及相关的自然现象,诸如大气的流动、海水的进退、岩石的形变、地幔物质的运动、各圈层物质交换与变化等等。在地球发展演化过程中,地壳的结构和构造也发生了一系列的变化,板块、构造体系、地槽、地洼、断块、大地波浪等大地构造形迹的形成都与地球自转运动有关。他将各种地质现象相互联系的总体,称为地质体系。接着,他研究了地球诸圈层的变异与气象灾害、洪水灾害、海洋灾害、地质灾害、地震灾害、生物灾害等在空间上的联系性,探讨了地球运动场、构造场与生态环境及自然灾害的空间关系;研究了自然灾害发生的准周期性与地球整体运动的及各个圈层运动变化韵律的同步联系;研究了地壳运动、自然变异与自然灾害的链发关系,揭示了它们的内在联系,提出了“自然灾害系统”的概念,并从系统论的高度探讨了其整体性、联系性、层次性和最优化等问题,又于1988年发表了《自然灾害系统概论》。由此将地质系统的变化与自然界的变化联系起来,对地球系统的规律进行了更为广泛的探索,并将其应用范围从揭示地质构造现象的规律用于矿产预测,向揭示自然现象相互联系的规律和预测自然变异的更广阔的领域发展。

地质系统论虽然现在还只具雏形,但可以看出它有可能成为地质学各分支相互联系的桥梁,为最终解决地壳运动问题和认识地质及相关自然现象的规律开辟一条宽阔的途径。相信只要按着这一思路不懈努力,一门更加综合更加高层次的新科学——地球系统科学可望形成。

【参考文献】:

1 孙殿卿,高庆华.地质力学与地壳运动.北京:地质出版社,1982

2 高庆华.中国地质科学院院报,1985,11:1~12

(国家地震局地质研究所高庆华研究员撰)

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