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第23章 地质力学的创立

为学须觉今是而昨非,日改月化,便是长进。

——朱熹

李四光(1889-1971年),我国杰出的地质学家,地质力学的创造者和新中国地质事业的开拓者与奠基人。

创立地质力学,是李四光对地球科学的最大贡献。近代地质学发展到20世纪初期,基本上形成了两大派:一派主张地壳运动以垂直运动为主,一直居正统地位;另一派主张以水平运动为主,垂直运动是派生的,当时属于新起之说。1926年,李四光发表了《地球表面形象变迁之主因》一文,提出了自己的见解,参加到国际上两大派别关于地壳运动问题的讨论行列。他在批判了一些正统学派某些观点的同时,对主张以水平运动为主的E.苏士(Suess)、F.B.泰勒(Taylor)、A.L.魏格纳(Wegener)、J.约里(oly)等人的理论,给予很高的评价,认为他们的理论是“革命性的理论”,提供了基本事实,“是不可忽视的宝贵财富”。李四光首先假定地球形状为一理想的旋转椭球体,并暂时仅考虑其表面为很薄的一层。当这个椭球体围绕着南北的短轴旋转时,其扁度随着转速的增加而增加。在转速增加到一定量的时候,椭球体表面的物质,整体的被水平力推向赤道。

按照力学计算,这个力是从两极至南、北纬45度不断加大,然后从这个位置向赤道逐渐减小,在赤道和两极均为零。也就是说在高纬度一般为张力,在低纬度则为挤压。沿着这个思路,就可以预见到在南、北半球连续伸展的大陆上,产生走向大致与赤道平行的长条山脉,乃是一个必然的结果。当大陆整体向赤道挤压前进时,在某些地方或地点,遇到了对称或不很对称的阻力时,出现扭动形迹,应是一种比较普通的现象。

李四光在论述决定地壳运动方向的因素时,认为应该考虑的不是地球自转,而是地球自转速度变化问题。并提出地球自转速度变化的主要原因,是地球内部的重力作用。他设想当地球内部较重的物质由浅部向深部集中时,地球的转速就由慢变快;随着自转的加快,地球内部较重的物质,又由深部向浅部移动,转速就由快变慢。也可以说,在地球自转速度加快的时候,已经包含着使它变慢的作用。

地壳是在运动中存在的,它有缓慢的长期运动,也有急促的剧烈运动。地球表面出现的各种构造形迹,乃是长期和多次急剧运动加在一起的综合现象。所有的构造形迹,都有自己发育的过程,都不是孤立存在的。李四光在这些思路的指引下,把应用力学引入到地质学中,用力学观点研究地壳构造和地壳运动规律,建立了构造型式和构造体系的概念和理论,从而创立了地质力学这门新兴的边缘学科。

从20世纪20年代发表《地球表面形象变迁之主因》开始,继而30年代的《中国地质学》,40年代的《地质力学的基础与方法》,50年代的《旋卷构造及其他有关中国西北部大地构造体系复合问题》,60年代的《地质力学概论》的发表,标志着地质力学从萌芽、壮大到成熟的发展过程。这些著作是各个时期地质力学的代表作。

1972年出版的《天文、地质、古生物资料摘要(初稿)》,是李四光最后的一部著作。书中第七部分《地壳构造与地壳运动》是全书的重点。他进一步强调解决大陆构造问题,应该立足于确实可靠的构造现象,即构造体系的研究。构造体系概念的建立和构造体系理论的运用,是地质力学的精华和灵魂,是李四光毕生研究地球科学意义最为深邃、用途最广的创造性的贡献。

我们在生活和学习中,只有在正确的思路指引下进行分析,才能将相关学科引入到相应的科学研究中来进行进一步的研究和创新。因此,不管在干什么事情时,我们首先一定要保证思路正确,只有在正确思路的引导下,才能把事情做对、做好。

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