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地球科学的研究方法

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地球科学的研究方法

地球科学的研究方法范文第1篇

[关键词]地球科学 研究生教育 质量

[中图分类号] G643 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437(2015)01-0068-02

随着“科技兴国”战略的提出,研究生教育得到了国家和教育部门的高度重视,获得前所未有的发展机遇。目前我国已经进入了研究生教育大国的行列,但在发展的过程中也面临着诸多挑战和问题。如何应对挑战并解决问题,为地球科学事业培养出更多高素质的创新人才,是当前地球科学研究生教育迫切需要解决的课题之一。

一、地球科学研究生教育现状及存在的主要问题

(一)部分学生考研目的不明确,思想动力不足

研究生作为国家着力培养的高素质专业人才,需要对我国的地球科学事业有所担当,承担起相应的责任。然而,有相当一部分研究生考研目的不明确,对自己所肩负的使命和责任没有清醒的认识,仅仅是以能考上研究生为目标,对自己未来的专业和学业缺乏足够的了解。还有一部分人持有混文凭的态度。在美国,所有系科获得博士学位的平均时间达7年以上,人文社科博士甚至要超过8年,[1]而在我国,博士学位的获得一般只需要3-4年的时间,较低的时间成本,带来的实际利益却很多。拥有博士学位的人,在找工作、申请职称、职务升迁等方面会比其他人有更多的机会,因此在部分人眼里,读博很大程度上成为获取更多资源、缓解就业压力的手段。

(二)地学专业知识不够,基本功不扎实

地球科学是一门探索性很强的学科,这主要由地质体本身的复杂性和研究方法的多样性决定的。地质体是极其复杂的研究对象,有复杂的物质成分,不同的化学性质、物理性质和结构方式,并且在漫长的时间和广袤的空间内经历一系列地质作用影响,所形成的地质现象之间相互制约、相互联系、相互转化,造成了不同地区的地质体存在较大的区域特殊性。因此要求地学专业人员必须有很强的综合分析能力,能从复杂的地学现象和海量的信息中找出研究主线,综合各方资料对研究内容做出合理的解释,得出正确的论断。但是目前我国的传统教育方式主要为灌输式,学生养成单向接受的习惯,对具体问题缺乏想象力和观察力,缺乏分析能力和逻辑思维能力,从而导致学生专业基础知识和技能的薄弱。

(三)研究生导师队伍质量参差不齐

研究生导师是研究生培养方案的实施者,是研究生科研、学术活动的指导者,也是研究生培养质量最主要的关系人和监督者。研究生期间的学习、生活、科研活动等,都有赖于导师的循循诱导与言传身教。总的来看,大多数导师都能认真负责地在学习和生活上给学生以关怀和指导,但在目前浮躁的社会大环境下也存在一些问题:有的导师非专业职务较多,事务缠身,非业务活动繁多,无暇顾及学生;还有部分导师忙于课题,自己精力不够,便把任务分派给学生,部分学生表面上跟着导师做课题,实质是给导师打工,因此没有时间和精力投入自己所从事领域里的前沿问题的研究。

二、研究生教学质量下降的原因分析

(一)学生择业观的影响

地球科学是一门以观测为基础、探索性很强的学科。明末徐霞客经过30多年旅行,对地理、水文、地质、植物等现象作了详细记录,著成《徐霞客游记》;洪堡走遍了西欧、北亚、南北美,成为公认的近代地球物理学的创始人之一。我国地学教育的开拓者章鸿钊、丁文江、翁文灏、李四光、刘东生等始终把野外调查活动作为地学教学的重要环节来对待,他们认为野外调查是全面提升学生专业素质的重要手段。[2]上述地球科学的学科特点决定了地学人才成长速度较慢,刚刚入职的工作者收入偏低的现象。而现今社会普遍浮躁,生活压力大,学生及家长对工作条件、薪酬、发展前景要求非常高,错误地认为从事地球科学领域的工作艰苦,因此对学生不具有吸引力。

(二)生源质量的影响

以北京大学地球与空间科学学院为例,每年转系转专业、出国读研的学生比例约为10%-15%,而这些学生基本是学习成绩优异,绩点排名前15%的学生。本科生拔尖人才的流失不仅对研究生的生源质量造成直接的影响,而且对其他学生专业思想的稳定性也产生了一定的冲击。

(三)数量扩招的影响

自上世纪末期开始我国研究生招生数量就急剧增长,1997年全国录取研究生5.1万人,2013年招收60.8万人,增长了11.9倍。在地球科学专业方向,以北京大学地球与空间科学学院为例,研究生招生人数从建院之初的2001年的95人增加到2013年的196人,招生规模扩大一倍。同时我国还存在博士生数量过大的问题,国际研究生教育发达国家的博士生与硕士生的比例一般为1∶10,而我国已达到1∶6左右。[3]博士生人数比例过大势必会给指导教师带来时间和精力上的压力,影响学生培养质量。

(四)课程建设缺乏精品意识

目前研究生课程建设缺乏特色,缺乏产生精品和特色的机制和手段;有个别课程多年来讲授的内容未曾更新、太过陈旧,跟不上时展的要求;过多、过频开设新课,对新开课的教学目的、评估把关不严,从而造成培养的人才专业知识不扎实,缺乏创新能力,培养质量下降。

三、提高研究生培养质量的对策

(一)加强研究生教育的过程管理,完善研究生培养制度

必须坚持思想教育和理论学习制度,坚定献身祖国地球科学事业的理想信念教育。通过实行综合考试、开题、预答辩以及学位论文匿名评审等制度,把握关键培养环节,抓好研究生教育的督促检查。通过加强科研的动态管理,做好量化考评、跟踪评估的工作。通过竞争机制、激励机制和淘汰机制,调动导师和研究生两方面的积极性,形成优胜劣汰的竞争环境。

(二)加强导师队伍建设

建设一支高水平的研究生导师队伍是巩固和提高研究生教育质量的根本保证,为此,首先要提高导师的师德师风和学术造诣。一方面,良好的师风具有潜移默化的作用,导师的人格魅力对学生具有很大的影响;另一方面,高水平的科学研究能力是培养高水平的研究生的前提条件。其次加强导师队伍管理,通过引入评估、竞争和奖惩机制,提高导师的工作积极性。再次,优化导师队伍结构,选拔德才兼备的中青年人才补充到导师队伍中来,增强导师队伍的生机和活力。

(三)建立分层次、多样化的培养目标

研究生教育是一个国家提高国民素质和国际竞争力的有效途径,美国在上个世纪初和中叶分别迎来了研究生教育发展的两次迅速发展时期,1958年与1940年相比,美国高校授予的硕士学位数增长了1.6倍,博士学位数增长了2.8倍。我国自上世纪90年代以来研究生招生数量每年急剧膨胀,但是随着研究生人数的剧增,地学领域研究生的培养方向和制度却没有随社会与学生的需求进行相应的调整。以2013年北京大学地球与空间科学学院为例,在统分统招的硕士生中有将近50%的学生选择与所学专业无关或关系不大的领域就业;在统分统招的博士生中有三分之一的学生从事与专业毫不相关或应用型的工作。因此应当建立分层次、多样化的研究生培养方案与制度,从大量培养学术性人才转向学术性、职业性、应用性并重的培养模式。

(四)加强对地球科学的宣传与普及

建国初期,国家百废待兴,急需地球科学领域的人才,当时涌现出了一大批著名的地学科学家,如李四光、王烈、丁文江等。随着社会经济的快速发展,经济结构的不断调整,一些新学科的出现和地位的上升,地球科学的传统地位受到了挑战,发展空间受到挤压。虽然随着科技手段的不断创新,地球科学的研究手段和方法也在不断创新,但大众对此并不是十分了解,他们对地球科学的认识仍然停留在肩背背包、头戴草帽、手拿铁锤的60年代的印象,对地球科学的误解和“体面舒适”生活的追求给地球科学专业的招生带来非常负面的影响。因此加大地球科学知识的宣传与普及,提升地球科学的形象和感染力,培养学生对地球科学职业正确的认识、兴趣、职业观,是非常必要的。

四、结束语

《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010-2020年)》的颁发,是我国教育事业改革发展的一个新的里程碑,是今后一个时期我国教育改革发展的行动指南。我们应充分把握有利时机,正视当前地球科学研究生教育工作中存在的弱点,不断完善研究生培养机制和体制,加强研究生导师队伍建设,为我国地球科学事业人才可持续发展做出应有的贡献。

[ 注 释 ]

[1] 袁本涛,赵伟,王孙禺.我国研究生教育质量现状的调查与研究[J].高等工程教育研究,2007(4):105-118.

地球科学的研究方法范文第2篇

关键词:地球物理学;固体地球物理学;发展趋势;发展动力

一、引言

众所周知,地球科学的发展受到国民经济力量和科学手段的制约,是一门影响全球性的科学。因此,要从全球长远发展需要出发,强化应用地球物理W以及科学技术的开发和推广,解决经济社会发展以及关键技术问题,发展生产力。

二、地球物理学的定义

广义地讲,地球物理学是一门应用物理学,研究地球内部及地球与邻近星体之间的物理场。地球物理学科组将它划分为四部分:(1)测量地球物理―地球表面的形状(2)固体地球物理―地球本体的物理现象(3)空间地球物理―高空以至星际空间的物理场(4)勘探地球物理―用地球物理方法解决比如资源调查的问题。

狭义地讲,地球物理学是指固体地球物理学,它从本体为起点,进一步扩散研究。可定义为普通地球物理和勘探地球物理。

三、地球物理学学科前沿

地球物理学是认识地球内部结构的重要手段,必须从全球概念出发,作为一个整体研究,把地球的边界条件、地球内部介质性质及地球内部各层耦合及相互作用有机结合起来,达到对地球认识的定量化目的。地球物理学的进展表现在空间大地测量、地球内部三维成像和地球内部各层之间的耦合三大方面。每方面运用地球物理学可以采用新方法是,一是借助新的观测仪器,从空中观测地表、断层及板块的相对运动及绝对运动,提供更为准确的约束条件;二是对地球岩石圈层结构展开广泛研究,运用快速发展的计算机技术,为地球内部三维成像提供强有力的支持;三是随着科学技术和理论的发展,与我们密切相关的岩石圈与地幔间、地幔与地核间相互耦合作用进行研究,已经成为认识地球结构和性质必不可少的条件。

四、地球物理学发展及其必然性

作为21世纪固体地球科学的先导学科的地球物理问题的探讨从很早以前就开始了。现代地球物理学可以说成是从研究地球物理问题开始的。60年代的上地幔计划、70年代的地球动力学计划和80年代的大陆岩石圈计划,进一步描述了地球物理学的发展进程,地球物理学在60年代的板块构造理论的建立过程中占据先导作用。这些计划把研究的重点从地表转入地球内部,地球物理方法是唯一能为研究地球内部结构和性质,提供直接信息的方法。

地球物理学通过观测和研究地震波、重力、磁、电、热等的物理场来认识地球,是吸纳高新技术能力最强的一个分支学科。这一高新技术最强学科的特点,暗示着地球物理学科旺盛的生命力。近20年的发展趋势看来,高新技术如观测、信息科学、计算机科学技术的融合,促进地球物理学的快速发展。自1975年美国和德国开始设置数字化地震台网以来,迄今已有440个数字地震台遍布全球。又如空间大地测量技术和地壳运动观测网、高精度全球重力测量等。全球性数字化地球物理观测系统的出现与迅速发展,使地球物理学研究从定性走向定量,跨上一个新的高度,全球性高精度地震观测信息推动地球科学研究的典型例证也正是如此。建立地球动力数值模型来研究地球磁场的时空变化,已经成为国际地球科学研究的热点之一,而超级计算技术的发展使得这项研究成为可能。地球物理所开展的复杂地质体地震波和重、磁、电场的研究,实现对地质单元的精细刻划,把地球物理场的图象转化为表征地质的图象,推进了地球物理学科更高层次综合的研究。这些科学发展的事实,让我们直观的认识到地球物理学是21世纪固体地球科学的先导学科,必须为地球物理学发展注入其他新学科的活力,共同发展与进步。

五、固体地球物理学发展动力的探讨

物理学中研究动力系统的规律是慢变量决定快变量:研究地球的目的,一是地球客观存在于宇宙世界中,没有种种物理现象和规律存在,地球物理学也就不存在,并且所有的存在不以人类的意志转移;二是因为地球需要人类去研究,否则地球物理学也就不会得到建立以及快速的发展。归根到底研究和发展地球物理学,是因为地球物理学所研究的内容是客观存在的,而这些存在直接或者间接的影响着我们的生活。

参考文献:

[1]滕吉文,王光杰,张秉铭,王铁男.地球内部各圈层介质的地震各向异性与地球动力学[J].地球物理学进展. 2010(01).

[2]杨文采,张春贺,朱光明.标定大陆科学钻探孔区地震反射体[J].地球物理学报. 2012(03).

[3]束沛镒,焦丞民.南极沿167°E子午线横贯南极山脉岩石圈速度结构[J].极地研究.2016(03).

地球科学的研究方法范文第3篇

[关键字]地质资源 探矿工程 地球科学

[中图分类号] P624 [文献码] B [文章编号] 1000-405X(2013)-5-154-1

现阶段,探矿工程被人们形象的称之为地球内部的望远镜,是一项非常重要的技术和方法,这也是唯一一种可以直接在地下岩层获得样品实物的方式。探矿工程是一种高风险、非常艰苦的特殊性行业,理论要求要、实践基础强、涉及领域广泛。随着找矿的需求以及深入研究气候变化、地球地质环境的需求,探矿工程的地位和作用越来越重要,对于地球科学研究和地质资源勘查有着非常重要的意义。

1现阶段探矿工程的主要地位和作用分析

在过去,探矿工程主要用于找矿需要,随着时代的发展,这种技术成为了整个地球科学研究领域的重要方式,全面服务于我国生态环境、战略资源、国民经济等多个领域。

首先,我国是一个地大物博、矿产资源丰富且分布广泛的国家,从现阶段的矿产资源开发和利用情况来看并不理想。我国地质勘探的平均工作深度仅仅在300m-500m之间,但是,欧美等西方发达国家的勘探的平均工作深度在800m左右。也就是说我国深度找矿技术,只是处在起步发展时期,随着勘探深度的进一步增加,还需要解决更多的钻探问题。地质找矿中,岩心钻探是非常重要的一个环节,需要先探明地下矿藏,一方面需要遥感器、探测感应器、陷阱的理论知识外,还需要岩心钻探取出岩石样品,通过分析、实验最终确定矿藏的储量、品位和深度,并且提交找矿程度。在我国深度找矿工作才刚刚开始,探矿工程是唯一一种可以直接在地下岩层获得样品实物的方式,对于地质找矿的意义和作用重大。

其次,国际大陆钻探项目一应把我国实施的大陆科学钻探项目列入其中。此项目充分的利用了钻探技术,成功完成了我国5158m深度的科学深钻。通过多学科、综合性分析研究钻取获得的岩心、气态、液态样品和多种测井数据,成功获取了地球深部的动力学、结构力学、组成、成矿成岩激励、微生物地下类型与潜育条件等等。

再次,不管是在上天入地工作中,还是在下海登极工作中遇到的取样钻探难题,都必须采用探矿工程的方式进行解决。尤其是随着探月时代的到来,科学家需要进一步了解和掌握月球地质的基本情况,月球中的资源以及深度情况,以及地球与月球的深入关系,这所有的问题必须通过探矿工程的钻探取样完成。随着我国经济水平的乏力发展,已经制定了比较完善的登月取样计划,并且已经提上重要日常,在月球取样中,钻探工程必将发挥其重要作用。

最后,治理地质灾害工程,找谁钻井工程等一系列的地下领域工程,都必须依赖探矿工程。国家投入了大量的资金用于勘察与评价天然气水合物,主要依赖于钻探工程和物化探,如果突破不了青藏高原上的永冻层和海底的钻探取样技术,那么,就会直接影响到系能源的勘察和评价工作。

2现阶段探矿工程的主要任务与功能

2.1深部找矿

截止到现在为止,我国的地质找矿深度仅仅在300米-500米范围,在这个范围深度内的矿产资源基本上已经完成。但是,在我国的主要矿区深部还存在着大量丰富的矿产资源。我国经济社会的飞速发展,是以能源资源的大量消耗为基础的,现阶段,能源资源的严重短缺已经成为制约我国经济发展的瓶颈,因此,进一步的深部找矿成为了探矿工程的主要任务,进一步探明和发现潜在的能源矿产资源,能够有效缓解我国能源紧张的现状。

2.2勘查开发新能源

在勘察新能源方面,主要包括地热层、煤层气以及天然水合物等相关领域。我国已经将天然气水合物列入我国的战略性资源中去,这种新能源不仅在海底大量存储,而且在永冻层中的储量也非常丰富。对于煤层气的研究开发工作一直处在初始阶段,还没有进行大规模的研究与开发。现阶段,还有需要技术上的问题有待解决。因为在未来的能源当中,煤层气占有相当重要的地位。

2.3探测地球科学

现阶段获取地壳信息的直接、唯一途径就是探测地球科学,通过对地球深部的探测能够直接观测岩石圈,进一步揭示地壳的结构构造与物质组成,进一步探索深部的地热结构、流体结构,检测地震等地壳活动,研究发生地震的规律以及环境变化、气候变暖等一系列的科学研究问题。

3我国探矿工程的研究方向与发展趋势

(1)进一步研究、提升钻探取样技术的精确化和智能化,全面提高取样钻探技术的自动化水平。并将研究的重点和方向放在适合于极地、月球、永冻层、核废料处置、沼泽、干热岩以及植被覆盖、沟壑等地热浅层开发和难以进入地区的钻探工艺与钻探设备。

(2)致力于定向钻探技术的开发,测量定位实时轨迹描绘等数字化技术的研究开发,定向岩心装置和技术的开发,变频驱动电机的进一步应用,探矿工程与钻探取心技术的相互结合。

(3)进一步研究坚硬、复杂地层的探矿钻探技术,积极应用和大力推广三合一(绳索取心,螺杆马达,液动潜孔锤)技术与二合一(绳索取心,液动潜孔锤)技术的应用。

(4)致力于地球科学的研究,加强对其钻探工艺和钻探设备的研究。一般情况下,研究地球科学的钻探技术其标准和要求非常高、非常精准,比如说,岩心保真、岩心采取率等等。

(5)进一步研究和发展超深孔钻探技术,超深孔钻探主要包括:钻探设备、钻探技术、泥浆技术以及预防孔内事故技术和处理技术,进一步为我国的探测地球工程和深部找矿工程做好准备。

地球科学的研究方法范文第4篇

【关键词】普通地质学 教学思想和方法 大地质 地质思维

【基金项目】桂林理工大学博士启动基金项目。

【中图分类号】P5 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089(2012)12-0005-01

普通地质学是一门具有自己独立体系的地质专业基础课,它承担着对学生进行地质专业启蒙教育和专业基础教育的任务。通过教学,将逐步引导学生步入地质科学的殿堂,并将成为国家急需的专业人才。随着地质专业在不同领域的应用,地质学已经从单一的找矿地质发展到水文地质、工程地质、灾害地质、环境地质等领域,形成了一个庞大的学科门类,形成了“大地质大服务”的形势。普通地质学几乎涵盖“地球科学”全部内容,尝试以地球的动力学为纲,有机地将传统地质学中相互孤立而纷杂的内容系统地连结起来。具体讲,在教学环节中,力求在理论部分尽可能实现“新”和“深”的突破,在实践性教学部分最大程度地加强和提高学生对地质学基本技能的掌握,以与后续课程密切衔接。同时普通地质学又是一门实践性比较强的专业基础课程,它不仅仅需要课堂讲授、实验课程,而且需要进行地质教学实习等多种教学环节和教学方法,才能获得一些真知。

以下从教学指导思想、教学方法两个方面进行总结。

一、教学指导思想

1.强调基本理论、基本知识和基本技能的“三基”教学环节,并贯穿教学始终,为后续各科的学习奠定坚实的基础和创造良好条件。

2.强调实践教学环节,地质学是实践性强的科学,没有实践就没有地质学。培养学生勇于实践,顽强拼搏和无私奉献精神。

3.不失时机地注重该学科的前沿领域和发展动态,随时更新课程结构、教学体系和教学内容。注意新方法、新技术的广泛应用和相关科学的互相渗透。

4.通过不同环节的教学,在注重学生专业成绩的基础上,有目的地培养学生的团队能力、动手能力、综合思维能力以及创新能力,加强合作精神的培养、为高新尖人才的脱颖而出创造条件。

5.在教学环节中,自始至终突出“以人为本”的教学思想和“学贵恒进”的学习方法。在重视知识传授的同时,强化素质教育,使应试能力逐步向实践能力转化,培养学生的创造性、独立性。

二、教学方法和手段

普通地质学是地学类大学生入校后接触的第一门专业基础课,该课程的成功与否直接影响着他们对地球科学的兴趣,乃至以后的专业道路。因此,这门课必须上得生动有趣,激发他们热爱地球科学,立志研究地球科学的兴趣。因此,符合教育规律的教学方法对教学效果非常重要。

1.利用多媒体加大教学信息量

多媒体表现力丰富,具有图文并茂,可以使用声音、视频等特点,还可用动画形式演示洋陆转换的过程以及大洋演化的威尔逊旋回;也可截取goole earth遥感图片或直接用软件演示实例并讲解。从而使教学内容变得形象、生动有趣,并加大了教学信息量,解决教学难点并能突出重点,让学生从感性上验证难以理解的抽象理论。大量精美的矿物照片,让学生感叹自然的神奇,利用录像播放野外地质现象,使学生足不出户便能观察到大量的地质现象,加强对书本知识的理解与记忆;领略大自然神奇的魅力,激发学习兴趣。授课教师通过制作多媒体课件,也可突出特色和重点,增强学生感性认识,提高学生学习兴趣,弥补课堂语言和文字理论教学的不足。

2.室内教学和野外教学相结合

在室内学习相关知识基础上,带领学生进行野外实践教学。充分利用桂林地区得天独厚的喀斯特地貌的自然优势,可以观察石灰岩的沉积构造和化石,以及临近地区出露有大量地质现象,尤其是碳酸盐岩形成的溶芽、溶洞、钟乳石、石笋等喀斯特地貌特征;通过不同高度的溶洞,揭示地壳抬升的地质背景;还可以带学生沿漓江观察河流的搬运、沉积等外动力作用,如此等等,尽可能地多安排野外教学实践,让学生亲身观察、体会,使学习过程变得轻松愉快,不但可以让同学们领略祖国的大好河山,还能激发并增强其爱国主义情操。

3.在教学中始终贯穿唯物辨证的地质思维方式

地质思维是地质工作者必备的思维能力,辨证的地质思维是地质思维的重要方面,其本质是对地质过程的理解与认识。地质学是以地球为研究对象,是一门自然科学,对地球的诞生、生物的进化、地壳的运动等等的认识过程,无不体现着唯物主义的世界观和唯物辩证法的思想。在普通地质学的教学过程中需要始终强调“地质思维的时空观”,才能真正的理解认识地质现象形成与演化的过程。比如“将今论古”原理、“类比法”原理均体现着认识世界辨证的地质思维时空观,还可用碳元素可以形成金刚石和石墨两种截然不同的矿物,是因为碳原子的结构不同,如果我们学生的知识结构不同会形成两类不同的人生,这样可以启迪和激发学生的学习积极性;唯物辩证思想的观点:“沧海桑田”、“海枯石烂”并不只是一个文学词汇也不只是浪漫故事,其中蕴含着地质演化的复杂过程。内动力作用地壳抬升与外动力风化剥蚀作用形成地貌上的“大地回春与准平原化”的现象、“背斜为谷,向斜为山”也均体现了唯物辩证统一的观点,体现了内动力地质作用与外动力地质作用的相互关系和意义。因此,在普通地质学教学过程中始终坚持地质思维时空观的培养,可以快速培养初学者的空间思维、时间与空间相对应的能力,对于学生理解和洞察地质现象背后的地质作用过程非常有益。

参考文献:

[1]李叔达.动力地质学原理[M].北京,地质出版社,1994:1-250

[2]魏刚锋,许安东,杜福元,屈茂稳,高凤亮.西安周边地区地球科学野外实习指导书[M].西安:陕西科学技术出版社.2006:73-78

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

地球科学的研究方法范文第5篇

一、构造地质学的内涵

地质构造的内容概括为两个方面:一是建造即形成,是指地壳岩石圈的物质组成,它是地壳运动的物质基础,也是地壳运动发展演化的物质反映;二是改造即形变,它是指在力的作用下所发生的构造变形,这是地壳运动的结果或具体表现。狭义的构造地质学侧重于中、小型构造的研究。主要研究这些构造的几何形态、组合型式、形成机制和演化过程,探讨产生这些构造的作用力的方向、方式和性质。然而在研究中、小型构造时,必然要涉及到区域构造和大地构造背景,另外为了探索构造与其内部组构的关系以及构造的运动学和动力学问题,必然要涉及显微和超显微构造的研究,从而扩展了构造地质学的研究内涵。因此,广义的构造地质学加丰富多彩,使构造地质学步入大科学、大综合、大协调的研究领域,成为地质科学中的当采学科,从而起到保持领导各种分支学科的地位。

二、构造地质学在地质学研究中的地位和作用

构造地质学是地质学分支学科之一,主要研究组成岩石圈的各种地质体的构造现象、组合型式及其形成和发育规律。一般根据其研究对象和研究内容的差异,将构造地质学区分为狭义构造地质学和广义构造地质学。前者主要是对小区域或中、小尺度地质体的各种构造变形、变位现象,如褶皱、断裂、面理、线理等构造现象进行识别、描述和成因分析。具体研究内容包括:各种构造的几何学形态、产状、规模、组合及其空间关系和发展过程;各种构造的发生条件和形成机制;并进而探讨产生这些构造的构造运动方向、方式、强度和动力学过程。而广义构造地质学的研究对象大到岩石圈的结构及地壳的巨大单元,如岩石圈板块、大陆和大洋、山脉和盆地等的形成和发展;小到岩石内部组构的细微变化,乃至矿物晶格位错。

三、我国构造地质学科主要研究进展

我国构造地质学与地球动力学领域研究方向集中在华北克拉通破坏、华南大地构造及演变、中亚造山过程与燕辽构造带、青藏高原隆升与构造-岩浆作用及成矿效应、中央造山带与大陆深俯冲、盆山耦合与油气开发、构造成矿与矿产资源、活动构造、地震与自然灾害等方面。近年来的主要进展有以下几方面:

1.大陆动力学研究向纵深发展

板块构造学说面临的上述众多挑战,很多是源于对大陆构造的研究。板块构造理论框架建立之后,国际上先后实施的“地球动力学计划”、“国际岩石圈对比计划”,掀起了研究和识别大陆上的混杂岩、蓝片岩、蛇绿岩、古裂谷和古岛弧的,并据此进行了古板块再造,使板块构造基本理论在大陆地质构造演化研究中的应用得到进一步加深。同时也发现,源于大洋岩石圈研究的板块构造基本理论所不能解释的众多大陆地质构造现象。正是由于所遇到的越来越多的令人费解的问题,在过去十多年来固体地球科学基础理论研究的焦点又集中在阐明大陆地质特征、形成与演化过程方面。1980年代末以来许多国家或国际组织先后提出并实施的固体地球科学研究计划当中,大陆动力学成为其中重要的科学研究目标之一。

我国开展大陆动力学相关研究几乎与国际同步。20世纪90年代初, 我国地学界对开展中国大陆动力学研究问题展开了热烈讨论, 并将大陆动力学作为优先研究领域列入国家九五有关基础研究的战略规划之中。为推动我国大陆动力学研究, 科学技术部设立了大陆科学钻探、现代地壳运动观测网等重大科学工程和青藏高原形成演化及其环境、资源效应、大陆深俯冲作用等国家重点基础研究发展计划项目; 中国科学院、国土资源部和中国地震局等部门也针对大陆动力学问题部署了相关的大型观测、调查和研究项目, 特别是近年来, 国土资源部组织了中国大陆深部探测工程(东海大陆钻探和汶川地震钻探工程), 并启动了相关的技术和试验研究。国家自然科学基金也陆续设立了大批与大陆动力学有关的重大和重点研究项目。

2.构造、地表过程和气候之间耦合关系研究得以深入

造山带的隆升受构造作用主导,构造作用通过地表隆升和地势增加影响局部气候特征(如地形降雨),甚至改变大尺度的气候格局。然而近年来的研究表明,构造与气候之间并非单向关系,气候因素(主要为降雨和冰川作用)通过地表剥蚀,在剥蚀区产生应力集中和均衡作用进而诱发并维持构造抬升。气候-构造响应过程为深部岩石的剥露及地貌演化等提供了新的机制,成为当前国际地球科学研究的前沿和热点。近年来我国学者也十分关注气候-构造耦合作用对造山带隆升剥露及地貌发展演化的作用,特别是对诸如青藏高原东、西构造结、喜马拉雅造山带等一些抬升剥露和地貌演化十分迅速的地区开展了卓有成效的探索。

构造模拟的结果表明,造山带的演化是在气候与构造及其动态相互作用控制下的产物,气候因素以地表剥蚀作用为纽带影响和控制构造作用,而构造作用通过地形地貌影响和控制地表剥蚀作用及气候变化;气候、地表剥蚀与构造作用动态相互作用的理想终极状态是彼此达到稳态,构造隆升与地表剥蚀相互抵消,造山带地形地貌从而保持稳定。