论大地构造学说的多样性及其意义

付恒阳

（陕西理工学院 历史文化与旅游学院，陕西 汉中 723001）

论大地构造学说的多样性及其意义

付恒阳

（陕西理工学院 历史文化与旅游学院，陕西 汉中 723001）

分析了地质学在大地构造研究方面各种学说林立的原因，论述了大地构造发展史上一些主要学说的产生及其对地质学发展的重要作用，指出各种地学学说是地质学发展不可或缺的一个环节，有利于地质学百家争鸣的开展和地质学的繁荣，且今后科学假说仍将是地球科学研究必不可少的一个环节。

大地构造；科学假说；多样性；地壳运动

0　引言

科学史的研究证明，任何真理都不是一次完成的。科学发现是一个从必然到自由的过程[1]。恩格斯的著名论断清楚地表述了科学发展的基本形式，即“只要自然科学在思维着，它的发展形式就是假说……进一步的观察材料会使这些假说纯化，取消一些，修正一些，直到最后纯粹地构成定律。如果要等待构成定律的材料纯粹化起来，那么这就是在此以前要把运用思维的研究停下来，而定律也就永远不能出现”[2]。这是对人类运用假说认识自然界客观规律过程的深刻论述，对于地球科学研究而言，这段论述尤为贴切。

大地构造是地质学中的一个重大课题。地壳是地球的表层，构成这一薄层的物质具有非均一性，是由内外多种因素相互叠加和多种复杂的运动共同作用的结果。纷繁复杂的地质现象常常呈现出难以捉摸的细微特征，使人们对于理论的通用性发生怀疑，对前人的地质实践成果产生不依赖感。地质作用历史漫长，地质实践的客体时空跨度大且其演变具有不可逆性，而人类的寿命有限，这些都无情地制约着人们地质实践活动的范围。人是无法经历和直接观察地质演化、运动的全过程，而存在的现象只是进化过程中的一个侧面，所谓的地质实验也只能反映一种理想的边界条件极为苛刻的情景，无法重演真正的地质过程，迫使人们选用常规的线性推理，以点带面、将古论今的类比方法[3]。由于这些方法有潜在的不足，导致地质学研究中“逻辑推理”和“假说”成分增多。

1　地壳运动研究的困难和复杂性

十九世纪以来，随着地质科学的发展，越来越深刻地揭示，地壳中产生的一切运动都是由于存在于无机界的和其它已知的力学、物理学和化学在这个星体范围内外的一个复杂的综合——地质运动形式。这一运动形式的物质基础是作为一个系统的地球上的全部物质，而不是个别岩体或地球的个别部分。

作为地壳运动物质承担者的地壳，虽然仅仅是地球表面极薄的一层，但它是地球历史上各种因素集中影响的产物。从内部来看，它受地球内部物质的变化（高温、高压条件下物质的化学和物理的变化）和运动（重力、日月潮汐）的作用，以及地球自转的影响而产生的运动。从外部因素来看，它受大气层、太阳、月球以及其它星体的各种辐射作用的影响。由于地壳运动是地球内外诸因素相互作用和叠加的结果，这就决定了地壳运动的研究既困难而又复杂。

截至目前，人们对地壳深部还不能直接观察，最多只能借助火山喷出物做一些研究。而地球内部的物质及其运动状况，只能依靠地球物理方法所得的间接资料（地震波的传播、地热、重力分配、地磁现象等）做很不全面的判断。

地壳构造的研究困难还表现在，与其它自然科学相比，采用实验方法时遇到的困难要大得多。由于地球科学在原则上是一门很难用人工实验证明的科学，所以在地质学中，模拟与现实成为很尖锐的问题。地壳运动的过程是一个非常缓慢的长期过程，因此，人们所作的实验强度还无法足以代替时间的作用。其次，地壳运动的实验又必须是化学、物理和机械实验方法的综合，目前不论从机制上和规律上都难以在实验室内加以控制和实现，所以即使进行某些实验，所得到的结果与自然界的实际情况进行类比时，往往仍然难以说明问题。这是因为，地壳运动的实际过程和现象与实验的过程与模型，不论在规模上、在所实验的物质的特殊性上以及在时间上，往往差别很大，更何况某种结果还完全可能是不同地质作用的产物。因此，目前离全面了解地壳运动发展的必要条件并加以解释的距离还很远。所以，必需借助于假说[4]。这就是说，一方面要使实际材料不断丰富起来，作为科学的观念和假说赖以建立的根据，另一方面通过假说再去指导、实验、最后逐步形成科学理论。

2　大地构造学说的形成及其多样性

各种大地构造学说的出现是与一定历史条件相联系的。首先，随着社会的发展，人们对地球的认识有一定程度的深入，但还不能圆满地解释地质现象的本质；其次，实验又难以重演或复制地质现象的客观演变过程；再次，当人们的思想从唯心主义和宗教神学的束缚中解放出来之后，已具备初步的科学理论，收集并积累了大量的实际资料，人们运用思维能力和想象对地质客体或现象的本质加以推测。

地学的原始学术思想是随着资本主义生产方式的出现而诞生的。为了获得原料、发展技术，就需要对自然界的现象和作用加以正确的解释。十八世纪中叶，在反对宗教神学和自然界永恒不变的康德等人的天体演化假说的影响下，地质学史上出现了火成派和水成派的大论战，从而促使了地质学的发展[5]。但是，宗教神学并没有轻易地退出历史舞台，在新的条件下，又出现了灾变论和均变论的斗争。1833年，莱伊尔（Charles Lyell）的《地质学原理》著作的出版，给了灾变论以决定性的打击，他用大量事实论证了地球自然过程的“古今一致性”，确立了地球的演化观。正如恩格斯所指出的，“只有莱伊尔才第一次把理性带进地质学中”[6]，从而奠定了现代地质学发展的基础。

此后，随着有关地壳褶皱和断裂构造大量实际资料的积累，迫切要求人们解释它的成因。19世纪40年代，地学界出现了流行较广、影响较大的地槽—地台说，把地壳的构造单元划分为地槽区和地台区两种，认为地壳发展过程是从地槽阶段到地台阶段，即由“活动区”阶段发展到“稳定区”阶段，开创了用大地构造分析方法研究地球演化的新时代。

在槽台学说发展过程中，地质学界一些学者对代表固定论的大地槽台说提出了质疑。1915年，魏格纳（A.L.Wegener）发表了著名的论著《海陆的起源》，提出了轰动世界的大陆漂移假说，认为在两三亿年前的古生代晚期，地球上现今的大陆本是相互连接在一起的一个大陆，称为联合古陆，现代各大陆就是联合古陆分裂而成的大陆碎片，它们逐渐漂移到目前的位置[7]。但大陆漂移的力源在哪里，为解答其原动力，格里格斯（D.T.Griggs）在1939年提出了地幔对流说。

从19世纪初到20世纪中叶的100多年里，是大地构造领域思维活跃、百家争鸣的时代，各种学说林立，使大地构造研究进入繁荣时代。除槽—台说和大陆漂移说之外，影响较大的还有地壳收缩说、均衡代偿说、放射性性热作用说、波动说及深层分异说等。

20世纪六十年代初，赫斯 （Hess） 和狄兹（Dietz） 利用地幔对流假说作为动力，把大陆漂移说发展成为海底扩张说。他们认为软流层的物质由洋中脊涌出，形成新的海底并逐渐向洋中脊两侧扩张，当到达海沟时，则又重新沉降到地幔软流圈中。从洋中脊涌出形成新洋壳到沉入海沟消亡，过程需约2～3亿年[8]。大陆好像处在传送带上，随着硅镁层一起流动，当大陆到达对流汇聚点时，因重量较轻便停止不动，而硅镁层则由大陆下面折入地下。这一假说解决了大陆漂移假说的基本困难，即大陆漂移的动力源问题。

在海底扩张假说的基础上，勒皮雄（Le Pichon）又提出了板块构造学说，基本内容是全球岩层是被一些活动构造（海岭、岛弧、水平大断层）分成若干块单元——板块。如太平洋板块，欧亚板块等[9]，地壳运动的基本原因是由几个巨大的板块相互作用引起的。板块由于对流的带动，从海岭向两边扩张，在岛弧地区或活动的大陆边缘沉入地下，通过软流层完成对流循环。板块边界相互制约，它们的相互作用是引起地震的基本原因。

板块构造学说的出现，使活动论代替了固定论，大地构造的认识论发生了巨大变化，构成了大地构造科学史上的一大飞跃，对地质科学的发展产生了重大影响。但是，该假说还有很多严重的缺点，例如，驱动板块运动的力量是什么（因为到目前为止对地幔对流发生的直接证据还未发现），为什么洋中脊两侧的幅度大小不同。所以，这一假说是否意味着人类已经处在大地构造真理海洋的岸边，现在还不能定论。

大地构造研究上之所以呈现假说多样性，是因为需要解释的地质现象非常复杂，而且这些现象又往往是许多作用于巨大而质量各异的物质上的力量互相配合的结果，更重要的是，很多情况又不能通过直接观察和实地检查或实验加以证实。假说的多样性还在一定程度上反映了提出假说人的个人特点，诸如思维方式和哲学观点的不同，所以在每一种假说里往往把某一方面的因素提到突出的地位，而忽视、略去或避开不利的方面[10]。

3　各种大地构造学说的科学意义

许多建立在唯物主义基础上的大地构造学说，往往受认识的局限性和材料的不足等因素的影响，其本身存在这样或那样的缺点、不足、甚至错误，因而导致一个又一个学说的不断消失更替，像走马灯一样退出了大地构造研究的历史舞台。但必须肯定的是，这些学说在一定时期各有其功绩和作用，即各个学说都曾经从不同角度促使地质学家们在自己的观察、实验和生产工作中以极大的科学热情对这些假说进行系统的检验。任一个学说的提出还可以使地质学家避免漫无边际或无目的、无系统地进行研究工作，从而使地质工作者集中精力研究那些对地壳运动规律需要进一步加以解释的问题。大地构造的科学假说集中反映了当时地质学中的一些主要矛盾，因而假说的提出，有力地促进了地质学研究的百家争鸣，对地质学的繁荣意义深远。概括起来，一些主要大地构造学说的意义在于：

（1）火成论与水成论的大论战，表面上似乎毫无结果，没有出现取代和被取代的情况。但是，这种学说上的争论对推动地质科学的发展，在不同历史时期有不同的重要意义。它使人们能更全面地去比较不同学说的优缺点，从而对地壳运动的物质承担者——岩石的成因有了更正确的了解，对地壳运动的后果——岩石的产状有了正确的认识，这对于构造地质和地质制图的发展起了巨大作用。

（2）地壳收缩假说的出现，广泛地引起了地学界研究者从成因上对地壳上普遍存在的褶皱形态加以解释的兴趣。这一假说用类似苹果干缩的道理解释了地壳褶皱成山的过程，尽管这一假说很不完善，但毕竟使地质学不再囿于仅仅对地质、地貌形态的描述，而促使人们去探索这些现象的内部原因。

（3）与槽台说同时流行起来的均衡代偿说，虽然该假说不可能有效地解释地壳运动规律的根本问题，但是，由于这一假说企图以垂直运动的方式去解释复杂的地壳运动形式，从而把人们对地壳运动规律的认识向前推进一步，摆脱了历来只有水平运动的观念。它反映了地壳运动问题研究的创新与开拓精神，冲破学术上已有的框架，促使地壳运动问题研究更加丰富多彩地开展。

（4）放射性热作用假说的提出，曾经给地质学带来了新的推动力，尽管这一假说存在着一些根本性的弊端，但它第一次引起地质学界去注意地球内部存在的新热源，从而对地球的看法有了新的进展，拓宽了地学界对地球上物质的物化性质进行研究的视野。

（5）大陆漂移学说虽是一个古老的想法，但这一富于革命性的假说强烈地冲击着地质学界的思潮，成为二十世纪二十年代以后地学讨论的热点。虽然这一假说是在概括一定事实的基础上提出来的，在阐明导致结果的原因上，存在着困难和不足，且表达的方式也不完善。但是由于这一假说的提出所引起的尖锐争论和对立，使人们对地壳运动规律的探索产生了更大的兴趣，从而促使人们对那些相互独立的学科：地磁、生物、古生物、古气候、地球物理学、地质学、地震学、大地测量学、火山学等进行综合分析研究。随着新的事实材料的收集，新仪器、新方法的采用，有关地壳运动的各种资料和数据的处理和对比为后来的海底扩张学说的产生打下了早期基础。

（6）海底扩张和板块构造学说的兴起和发展，抛弃了许多关于地球构造研究的旧模式，如槽台说固定论思想，摆脱了几十年来地壳运动问题研究上的危机状态，促使旧地学“骨骼”的解体，掀起了一场地学革命，提醒人们必须用整体方式来研究这颗行星。地学界这场革命性的转变，不仅仅在理论上更好地解释了地壳运动的规律，而且在生产上（如矿物勘探）具有重大的指导意义，为海底矿产资源勘探打开了一条出路。通过对大陆和洋底运动的探索，有助于了解山脉的形成以及地震和火山的机制，进而为预报地震和火山等自然灾害寻找出控制这种巨大破坏力的可能途径提供了思路。

4　结语

大地构造研究领域中的各个学说的提出，反映了人们对地球认识的各个阶段。大地构造学说的不断前进是从实践走向假说，又从假说走向实践，通过不断的检验并逐步形成科学的理论。当尚未完全弄清物质的主要特征和特点时，任何一个假说都不可避免地具有其局限性。因此，某种假说虽然不能解决地壳运动的具体问题，但是，它为进一步研究和探索提供了路径。比较正确的假说，不仅对指导地质科学的发展具有重大价值，同时对社会进步也有促进作用。关于某些错误的假说，在地球科学的发展上，客观上也有一定的意义。首先，它反映了地质工作者在对地壳运动客观规律的认识上，是由不知到知、由片面到全面、有知其然到知其本质、由错误到正确的逐步提高的发展过程。

地球是一个复杂而又充满活力的星球，深入了解大地构造规律并建立一套完整的理论还需要经过漫长的路程。在今后的地质学发展中，科学假说仍将是研究大地构造必不可少的一个环节。即使随着技术手段的提高，如遥感信息和数学模拟分析等方法的应用，但许多地学问题仍无法用观察和实验来证实。因此，假说和推理必然会占据应有的地位。

假说是通向真理道路上的一个阶梯。假说根植于现实生活土壤，实践的永恒性决定了理论的不断深化。一些推理和假说虽不能对科学中那些经常争论的问题给以任何具体的解答，但是，它可以提出解决这些问题的一般途径和方法。在地球科学研究上，今后不可避免地还将会出现一些新假说，逐步把地球科学推向前进。

[1]张玉霞，刘书平.假说在科学发展中的作用[J].黑龙江政法干部学院学报，2001（2）：79-81.

[2]恩格斯.自然辩证法[M].北京：人民出版社，1971：23-25.

[3]雷援朝，段联合，彭建兵.地质学的思维[M].西安：西安地图出版社，2000：13-16.

[4]郝东恒，白屯.地球科学观和方法论[M].武汉：中国地质大学出版社，1998：36-38.

[5]哈勒姆.地质学大争论[M].西安：西北大学出版社，1991：189-195.

[6]王悦，阮丹生.论地质学中变化观念的确立——经典地质学理论体系的建立[J].牡丹江师范学院学报（哲学社会科学版），1994（2）：1-5.

[7]王战.地学哲学的理论与实践[M].北京：地质出版社，2010：18-19.

[8]涂光炽.地学思想史[M].长沙：湖南教育出版社，2007：223-226.

[9]张祖陆.地质与地貌学[M].北京：科学出版社，2012：100-102.

[10]白屯.地学思维论纲[M].北京：科学技术出版社，1995：46-48.

【责任编校李林霞】

The Diversity of Tectonic Structure Theories and Their Significance

FU Hengyang
（School of Historyand Tourism，Shaanxi UniversityofTechnology，Hanzhong 723001，Shaanxi，China）

This paper analyzes the causes of various tectonic structure theories development.The reason of all kinds of theories generation is discussed，as well as their important role togeological science development.The paper clarifies that the raising ofvarious theories promoted a hundred schools of thought in geological science and had a great significance to the prosperity and development of geology，and points out that the scientific hypothesis will continue tobe an essential part in geoscience research in the future.

tectonic structure；scientific hypothesis；diversity；crustal movement

P54

A

1674-0092（2016）02-0106-04

10.16858/j.issn.1674-0092.2016.02.025

2015-11-17

付恒阳，男，河南平舆人，陕西理工学院历史文化与旅游学院讲师，博士，主要从事地学史研究。