“大地之子”陈国达与地洼说

彭丽华　徐凡

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。

一

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。

二

为解释被归为“地台”的中国东南部地区事实上并未进入静态阶段，而是地壳运动强烈、造山活动极为频繁的现象，陈国达进行了长期的研究与广泛的野外实地考察。在继承槽台学说部分理论的基础上，他提出中国东南部属于既非地槽区又非地台区的第三种构造单元，即“活化了的地台区”，或称“地洼区”（又称活化区）。他把这一想法以《中国地台“活化区”的实例并着重讨论“华夏古陆”问题》为题发表在1956年9月的《地质学报》上。这标志着“地洼学说”的诞生。该文吸收了槽台学说的合理成分，分析了我国阴山及东南沿海地区不同年代的地质构造层及地质特点，随之得出结论，自中生代以来到现阶段这两处地区的地质活动尤为剧烈和广泛。陈国达用“活化区”（后称“地洼区”）这一新概念来解释这种不同于“地槽”和“地台”的大地构造性质，并着重阐释了东南沿海地区有别于其他活化地台区的鲜明特点。这一论点的提出在世界地质学界引起轩然大波，渐被广泛证实、采纳，后来这篇论文也被载入自然科学史大事年表。

1959年，他又在《科学通报》上发表了《地壳的第三基本构造单元——地洼区》，正式提出了“地洼区”的概念，指出它由三个主要构造层组成，前两层构造为“地槽型沉积”和覆于其上的“地台型沉积”，而构成“第三构造层”的“地洼”实际上是在地台活化时期在原有的地台上大幅度下陷而形成的凹地，所以又称“地洼沉积层”。“地洼区”岩浆活动强烈，以起伏连绵的地貌为代表。

后来，他在此基础上创建了壳体大地构造学，并将地洼区发展为地洼（活化）构造理论体系。经过数十年的研究与推进，时至今日，地洼學说已演化为一个完整的全球大地构造理论体系。地洼说认为不同大地构造单元各有成矿专属性，地洼阶段是重要的成矿阶段。因此，地洼说最现实的意义是用来指导找矿。

由于工业时代对矿产资源的需求急剧增长，而找矿的难度日益加大，成功率低，因此利用成矿理论分析成矿规律、进行矿产资源的预测评估、扩充找矿地区与对象成为世界各国尤其是工业强国普遍关注的一个问题。槽台学说认为，金属矿床多分布在岩浆活动强烈的地槽区，而岩浆活动微弱的地台区则矿床较少。苏联的《怎样找金属矿》一书甚至断定“到地台区去找寻金属矿是徒劳无功的”。然而，中国几乎所有的油气盆地都是由地洼构造活动形成的。因此，在地洼说提出之后，在众多原以为无矿的地区找到了矿。国际矿床成因协会主席、大地构造及成矿学家、苏联科学院院士谢格洛夫在《地洼区成矿》一书中指出：

“陈国达的著作以中国地台为例最全面地论述了地洼区的特征。他以十分令人信服的证据，论证了这种地区是与地槽区和地台区并列的一级构造单元。”

地洼说成矿理论发源于中国，但却适用于世界。苏联后贝加尔西等地区曾被认为是“亚洲古冠”的无矿区，但在利用该理论后找到了一批中生代稀有金属锡、钨等矿床。澳大利亚、捷克、法国、加拿大等国也根据地洼成矿理论相继在本国找到了储量丰富的多种矿产。

三

与那个时代顶尖科学家大多受过欧风美雨或日本学界的直接培养不同，享誉国际的陈国达完全是土生土长的中国地质学家。虽然他曾在中山大学、北京大学地质学系跟随外籍教授学习过，但他基本上是在黄著勋、翁文灏等地质学家的教导与影响下成长起来的新一代地质人，其最高成就“地洼说”也是在我国神州大地上实践出来的真知，是真正土生土长的中国地质学流派。

陈国达于1912年出生于广东省新会县。这里曾承载着南宋末代君臣跳海殉难的亡国之恨，但临海的地理优势也让它在近代以来演变为著名的侨乡，新思想新观念的源源涌入，培育了一大批开眼看世界的仁人志士，在这之中便有晚清维新变法的一代先驱梁启超。

新会陈氏也曾是当地颇有名望的书香门第，但后来家道中落，一贫如洗。其父陈奕山为赚点外快贴补家用，做起了“阴阳先生”的行当。童年时期的陈国达便跟随父亲在堪舆风水、寻龙点穴时初识了沧海桑田的地质变迁，由此埋下了酷爱大自然、钻研地质学的兴趣种子。二十世纪二三十年代，受国内外环境的刺激，国民投资建厂、振兴实业的热情高涨，实业强国成为社会新风尚。当陈国达在1930年就读中山大学时，毫不犹豫地选择了冷僻的地质学专业，想要用科学为实业发展、强国兴邦贡献一己之力。在读期间，陈国达曾多次在广州和家乡附近进行实地考察，并将所得资料整合成论文发表。他的毕业论文《广东之红色岩系》论证了中、新生代红层的沉积环境和构造背景，其初步论述的“丹霞地貌”是他后来提出“地洼”盆地的典型构造。

凭借大学期间的突出成绩，他被选送至国立北平研究院深造。其间他有幸得到国内外地质学界名师的指点。在中国地质学之父丁文江的影响下，陈国达在读研究生期间先后到河北、山东、山西、内蒙古等地考察。按照传统理论划分的“华北地台”本应属于老化的中生代岩浆活动和沉积地层，但在考察与研究后，陈国达发现华北地区出现了周期性回春的现象，这使他对槽台学说产生了质疑。

毕业后，陈国达掉头南下，来到了由朱家骅、叶良辅、谢家荣等人筹办的两广地质调查所工作，并兼任中山大学地质系教师。1936年4月1日，时属广东省的灵山县与浦北县交界处罗阳山脉的西北坡一带发生了6.8级地震。地震之时，有声隆隆、地面颠簸、山崩地裂、浆喷地陷、畜死人亡。侥幸活命的居民惊惶号哭，咸以为天降大祸、莫知所措。陈国达此前对地震并无研究，但当时整个中国研究地震者寥寥无几，地震发生后，强烈的使命感驱使他临危受命，赶往震中灾区调查震情。他白天在震区观察地壳构造和山崩、地陷、地裂、喷水、冒砂等异变，晚上就在当地的破庙中伏案汇总调查资料。他发现，自东汉以来，灵山地区先后发生过一百五十次地震，若按槽台学说的观点，中国从大兴安岭至海南岛这一大片地区早已进入稳定的地台阶段，又怎会有如此密布的震带、褶皱和断层呢？他将这一质问写在了《广东灵山地震记略》一文中。这是槽台学说这一国际主流学说的权威性第一次受到公然的挑战。其后，陈国达又主动请缨参与了1941年江西邬县的地震调查。经过两次实地地震调查与研究，他对中国东南地区地震产生的原因及相关的大地构造运动有了自己的思路与理解，但若要构建一套有别于前人的理论，还需要更多的证据支撑，这需要对更大范围内的地质做详细的科学考察。

为了不耽误科考事业，陈国达甚至把蜜月旅行也用作地质考察。他带着新婚妻子莫淑卿考察了广东、湖南、湖北等地，在跨越山河的浪漫与儿女情长的温馨之中，他进一步发现这些地方的山水都有槽台学说无法解释的现象。在江西省地质调查所十余年的野外考察经历与研究思考，让他对槽台学说的质疑越来越强。

说来也很有意思。伟大的想法与科学发现往往诞生于不经意间。十八世纪六十年代，英国的詹姆斯·瓦特因开水沸腾后产生的蒸汽不断地冲击壶盖而受到启发，改良了蒸汽机，从而促使人类社会进入“蒸汽时代”。1910年，年轻的德国气象学家魏格纳躺在病床上看着墙上的地图发呆，百无聊赖之际，他发现大西洋两岸的轮廓竟是如此地对应，因此提出了“大陆漂移说”。四十几年之后，在遥远的东方，陈国达在阅读恩格斯的《自然辩证法》时，偶尔读到恩格斯批评英国近代地质学之父赖尔的“地质渐变论”有“静态”的缺陷时，长期以来关于槽台学说的疑虑瞬间便豁然开朗。他认为槽台学说在解释大地构造时也明显具有非此即彼的绝对性，便提出了第三種大地构造单元。这种构造单元既不同于剧烈活动阶段的地槽，也不同于趋于稳定阶段的地台，而是“活化了的地台区”，后来改称为“地洼区”。这突破了槽台学说的地壳演化观，阐明活动区与稳定区相互转化、相互更迭，地壳发展过程是螺旋式地上升前进。

地洼说提出后，就像一声春雷，震惊了百余年来受到槽台学说统治的地质学界。短暂的沉思之后，这一学说便得到了地质学家的认同与拥抱，并于1959年就已传至海外。得益于苏联学者如杨申、尼可拉也夫、谢格洛夫等人的大力推崇，地洼说在海外地质学界广为传播。

改革开放后，我国迎来了科学界的春天，地洼说在我国也再次受到肯定。陈国达在“文革”期间写出的中国第一部研究成矿构造的专著《成矿构造研究法》出版后，便成了矿业界勘探、找寻矿床的指南。随着科技工作的进一步开展，陈国达把满腔的热血都倾注到科研工作中，将地洼说运用到能够解决国家经济建设中的地质工程与矿产资源开发中去，为湖南煤田的分布规律、找矿标志与方向提供指导，为湘西五强溪水利枢纽工程提供前期科技咨询。他还活跃在国际舞台，多次出席国际学术会议，应邀赴世界三十多所大学和地区的科研机构讲学、访问，在世界地学界发出中国声音、传播中国观点。在法国巴黎、苏联莫斯科举办的第二十六、二十七届国际地质大会上，他都享受到了前所未有的隆重待遇，被推选为国际地科联矿床大地构造委员会副主席。

他培养出来的大批学生奋战在科学研究与国家建设的第一线，海南石碌铁矿、新疆石油盆地、华北油田、内蒙古白云鄂博铁矿、云南富铁矿等天南海北的矿产、油气资源的勘探、开发，都与地洼说的指导紧密相关。

2000年，湖南省科协为有突出贡献的科学家雕塑铜像。铜像底座上的题词原本是“地洼学说之父”，但陈国达再三拒绝说：“不要这样写，评价太高了！如果一定要写，就写‘大地之子吧。”这等谦逊的情怀，应是他俯察地理、终获真知的根由。他所创立的地洼说最初根植于我国大地，最终却成了服务于全人类发展的科学利器。