谈地质实习对学生地质思维的培养—以贵州大学乌当地质填图实习为例

蒋 玺，唐 波

贵州大学 资源与环境工程学院，贵州 贵阳 550025

与广博浩瀚的地球相比，人类的活动空间只是沧海一粟，在以“百万年”为单位的地史长河中，人类所涉及的时间尺度更是微不足道。但漫长的地质历史中，地球的发展和演化历程又通过不同尺度的各种地质现象和构造得以记录和保存。地学者的任务就是通过这些地质信息，追溯和反演地质事件的发生、经过和结果，总结其发展演化规律，这就是“将今论古”的传统地质思维方法。

地质填图实习是地质类本科培养中综合性和实践性最强的教学环节，是对前期矿物学、岩石学、构造地质学、地层学、古生物学等基础课程的综合性检阅和实践提升，教学质量直接决定学生的专业认知能力和综合实践能力。地球科学又是一门系统科学，这些基础课程本身就是学科体系中紧密联系的组成部分，所以在地质填图实习中，学生综合地质思维能力的培养成为课程教学的基础和核心。本文围绕贵州大学乌当地质填图实习，结合实践教学实例，对实习过程中学生地质思维的培养和建立进行探讨。

一、地质思维的内涵

地质思维是地质现象在人脑中间接而概括的反映，包含了诸多地学研究中的科学思想和哲学观点，体现了人们对地质现象从感官认识到抽象概括，再到总结分析的思维过程[1-2]。从以“整体性和朦胧性”为特征的前地质思维，到以“特征中心及线性方式”为代表的近代地质思维，再到基于“平面模式”的经典地质学思维，最终发展到综合“全方位和系统性”的当代地质学思维，地质思维的发展史正代表了人类对地质规律的认识史[3]。由于地学研究对象—地球系统的抽象性和复杂性，决定了地质思维具有不同于其他学科思维的特殊性[3]。从辩证唯物主义出发，地质思维由物质观和时空观组成，它们是认识地质现象形成、发展和演化的基础[2]。从思维方式上，地质思维又可分为理性地质思维、非理性地质思维和创造性地质思维[5]。总之，研究对象“大、深、长、杂”的特点，决定开展地学研究必须具有全球性、多层次性、活动性和叠加性的地质思维[6]。

二、填图实习中的地质思维

1.“由点到空间”的地质时空观

地质填图是“由点到空间”的系统地质思维过程。填图工作设计从区域地质空间开始，然后由面上规划展开，设计地质路线，再具体到工作点。而填图实施过程则恰好相反，首先以地质点为基础，然后地质点连接成地质界线，再由地质界线组合为平面地质图，最终形成具空间效果的综合地质图。所以，填图实习中培养和训练学生“由点到空间”的地质时空观尤为关键。

实习第一阶段为地层剖面实测，通过实测剖面线上的地质观测和分析，训练学生根据沉积岩组合了解实习区的沉积史。但由于填图实习是本科阶段第一次综合性实践教学，所以开始大部分学生只能局限于对观测点和工作路线的地质现象认识，难以对工作区形成准确的空间构架。因此，剖面实测结束后建立实习区地层层序就显得尤为重要。通过建立地层层序，可将平面上出露于实习区的地层形象地“叠起来”，让学生直观了解实习区地层的沉积顺序和形成时代，以及相同沉积时期不同区域的沉积变化。这样，结合实测地层剖面在实习区域的平面分布，学生能对实习区的地层系统及大致空间展布特征形成初步认识。

2.“整体和部分”对立统一的思维

“整体和部分”的对立统一是唯物辩证法的重要内容。在地质实习中也必须培养学生“整体和部分”结合的地质思维。首先，部分组成整体，整体分成不同部分。填图实习工作范围一般几十平方千米，而野外单个地质点观测范围不过邻近几十米，所以填图整体成果是通过不同区域的部分成果有机组合形成。例如，从填图“部分”上看，乌当背斜翼部均为单斜地层，但由西向东，产状倾向显现由南—南东—东—北东向连续变化，“整体”上则由此显示出乌当背斜的存在及其北东东的展布方向（图1）。再者，部分从属于整体，整体包含部分但不是部分的简单叠加。在实习剖面实测中，地层总体产状为南倾，但软弱岩层（如泥质岩等）或小型构造的存在，会因形变、滑动、崩落等导致局部产状多变。所以在实测剖面计算时，若不把握岩层总体特征，以简单的叠加组合方式利用产状，计算结果会出现较大误差。因此，剖面测制中必须培养学生树立整体性思维，即从“整体”地层剖面的宏观特征出发，合理选择实测产状，并从“部分”上作好剖面局部的素描和描述，力求真实客观反映剖面特征。

图1　乌当实习区地质简图

3.“透过现象看本质”的思维

地质现象纷繁多样，记录了区域的地质演化史。野外实习中必须建立通过地质现象的观测研究，追溯其发展演化本质的思维。例如，在乌当实习区石炭系地层底部，常分布厚度不等的灰白色铝土质泥（页）岩。实习中要求学生能从该层泥（页）岩的成因和分布规律，掌握在石炭系地层全面沉积之前，区域上存在一个剥蚀期，且剥蚀面具有明显的岩溶特征。并由此进一步对比分析，了解到黔中地区覆于寒武系地层之上的大规模铝土矿层的古风化壳成因。又如图1中，平面上显示断层 F1、F3、F4、F5、F6、F7、F8具有相似的南倾和近东西走向特征，且野外观测发现断层断距由北向南逐渐减小。学生需要从断层组合特征分析，认识由这些断层组合而成的一套逆冲推覆构造，并分析其形成时由南向北的构造应力作用（图2）。

图2　实习区逆冲推覆构造示意图[7]

所以，“透过现象看本质”的核心就是培养学生通过地质现象的观测和分析，建立能够从现象反推一定时间域“发生了什么”及“为何会这样”的思维。

4.“联系和发展”的地质思维

“普遍联系”和“永恒发展”是唯物辩证法的基本特征，也是指导地学研究的基本地质思维。地质现象的形成不是一蹴而就，而是经过各种“质量互变”规律发展而来。野外实习中，学生对地层形成的发展性易于理解，但对构造尤其是断层的形成常缺乏运动和发展性认识。所以，实践教学中应在充分的地质观测基础上，培养学生建立地质构造的“联系和发展”地质思维。如通过实习区F1断层面（带）上明显的多期次、多方向擦痕及断层角砾，可向学生展示断裂构造的多次运动特征。不仅如此，发展特性也是地质构造的主要研究内容，它可以从构造形迹中得以佐证。如图1中，断层F2南端止于志留系地层，表明该断裂构造大规模活动终止于泥盆纪之前，但从其北端上覆白垩系地层中发育的小型次级正断层分析，该断层在喜山期有明显的小范围复活滑动[8]。

所以在野外实习中，学生不仅要掌握地质现象的形貌特征分析，更要善于理解地质现象的“生命特征”，即利用“联系和发展”的地质思维认识和研究地质现象。

5.物质观与时空观统一的综合地质思维

矿物、岩石主要体现地质体的物质性，地层和构造则更多表现地质现象的时空性。野外工作中，地质现象的物质性和时空性并不孤立，而是紧密联系的。所以地质实习中，更应该通过教学实例，让学生建立物质观与时空观统一的综合地质思维。例如对实习区黄花冲的地层接触关系分析就很好地反映了地质现象物质性和时空性的统一。如图3，该地出露下奥陶统生物灰岩、泥质灰岩，中上奥陶统生物灰岩、泥晶灰岩，下志留统钙质泥岩、砂岩，上白垩统砾岩、粉砂岩。地层通过整合、平行不整合、角度不整合三种接触关系，从时空性上反映了地层连续沉积、垂直抬升间断沉积、垂直抬升加水平运动间断沉积的沉积发展过程。物质性上，上白垩统砾岩继承了下伏各地层中的灰岩、砂岩、硅质岩等作为砾石，以及砂、粉砂质填隙物，同时平行不整合界面上的溶蚀作用，又直观展现了奥陶系碳酸盐岩的可溶性。

图3　实习区黄花冲地层接触示意图

地质研究中，物质性是地质现象的研究载体，时空性反映认知水平。地质思维时空观的形成必须以准确的物质观为基础，物质观的发展又以量变到质变的方式推进时空观完成提升。所以，地质教学中地质思维物质观和时空观的培养并不是孤立进行的，而是相辅相成、有机结合，共同推动学生地质认知能力的综合提升。

三、结论

地质实习是综合性实践教学，但受时间和空间条件限制，学生能亲历和实践的地质现象必定有限。所以，利用实习区有限的地质资源，培养学生的地质思维能力成为实习教学的基础和核心。要使学生在地质填图实习中建立和提高地质思维，可通过教学实例，逐步培养学生“由点到空间”的立体思维，以及“整体和部分”结合的联系思维，同时，以深入细致的野外观测为基础，训练学生透过现象看本质，并以“联系和发展”的辩证思想认识和分析地质现象，最终通过地质物质观和时空观的统一形成系统的地质思维。换言之，就是要培养学生在实践教学中勤动手、善动脑，学会以一种客观的、全面的、立体的、动态的、系统的眼光观察和认识地质现象，并通过实践、认识、再实践、再认识的往复循环过程，达到地质现象认识和分析能力的提升。

参考文献：

[1]於崇文. 地球科学中的一些科学思想与哲学观点[J]. 地球科学——中国地质大学学报，1992，17（s1）：9-17.

[2]许洪才，谷永昌，姚宝刚，等. 地质思维的物质观和时空观[J]. 河北地质学院学报，1995，18（6）：618-622.

[3]白屯. 地质思维方式的历史演变[J]. 河北地质学院学报，1989，12（1）：111-117.

[4]万天丰.关于“地球科学概论”的教学指导思想[J].中国地质教育，2006,15（2）：47-52.

[5]倪金龙.地质思维时空观的培养与建立—以“构造地质学”课程教学为例[J].中国地质教育，2011,20（4）：89-92.

[6]费琪，阮天健. 地学思维札记[J]. 地球科学—中国地质大学学报，1992，17（s1）：47-50.

[7]范晓华，杜定全，周洪庆，等. 贵阳市乌当地区逆冲推覆构造的特征分析[J].贵州工业大学学报，1997，26（2）：23-26.

[8]周洪庆，毛家仁. 根据沉积相研究讨论高院断层的时代[J].贵州工业大学学报，1997，26（2）：17-22.