进行了地质系统整体观与地质系统科学创新性研究

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在李四光学术思想指导下,扩大了地质力学研究领域,将构造体系研究扩展到地质体系研究;1984年笔者提出了地质系统论;1980年形成地壳运动整体观的基本观念,1995年笔者与马宗晋、孙殿卿共同提出地壳运动整体观;2008年笔者完成了“地质系统整体观”和“地质系统科学”的理论基础和实践方法研究。主要工作成果是:

1.提出并划分了构造系统[3,81]

这一新的理念包括构造系统—构造系列、构造体系—构造序—构造形迹的逐级控制作用及其在陆壳和洋壳的系统组合规律。

2.提出并研究了地质体系[19,81,83]

首次提出相联系的地质现象组成的整体称为地质体系。构建了地质体系框架,进行了初步研究。

3.提出了地质系统与地质系统论的新观念[22,79,81,83]

认为地壳上各种地质现象都不是孤立的,有成生联系的地质现象往往组成地质系统。地质系统是复杂的系统,包括构造系统、岩浆岩系统、沉积岩系统、变质岩系统、水文系统、成矿系统等。以系统论为指导研究地质系统的联系性、层次性、整体性的理念观点、理论思维和方法,称之为地质系统论。1985年笔者编写了《地质系统论与隐伏矿产预测》。

4.开展了地壳运动问题与地壳运动整体观创新性研究[3,81]

地壳运动整体观是将地壳各部分的各种地质构造现象和相关的自然现象看做有联系的整体;将发动地壳运动的各种动力作为一个互相影响、互相制约的动力系统;将地壳运动的因果作为一个统一的互馈系统进行研究的新思路。

5.开展了地质系统基础问题研究,首次提出地质系统整体观,创新提出“地质系统科学”[81,90]

1965年开始,笔者做了如下工作:

1)编制了全国与世界构造体系纲要图,在构造体系研究的基础上,进一步提出并划分了构造系列、构造系统。进行了陆壳构造与洋壳构造的统一研究。

2)研究了构造体系和构造活动控岩、控矿的机理和规律。

3)研究了中国沉积岩相建造与大陆海水进退规程及对沉积矿产的控制规律。

4)研究了中国岩浆岩原生构造与地应力场的关系及对岩相和矿产分布的控制作用。

5)研究了中国气候变化与生物迁移问题和与地壳运动的关系。

6)研究了地应力场与地球化学场、地球物理场的关系。

7)根据地壳现今运动对地球表层的影响,研究了自然灾害系统与全球运动和全球变化的关系。

8)研究了地球气、水、石、生各圈层物质运动的方式和方向,在全面综合各大地构造学派地壳运动论点和论据的基础上,提出了地球联合力场的观点;并以此为据,对地球表层地质构造现象的形成进行了系统解释。

在以上工作基础上,在我国笔者首次提出地质系统整体观。地质系统整体观曾称地球系统整体观,由于它的研究对象主要是地质系统,故又狭义地称为地质系统整体观。不过地质系统的形成与地球其他圈层的活动有着密切的关系,因此,研究的范畴依然涉及地球的气圈、水圈、岩石圈、生物圈及地球的整体运动和变化,因此其含义与广义地球系统整体观是一致的。

6.根据地质系统整体观,提出了地质系统控矿理论[81]

1)进一步总结了构造体系控矿理论和找矿方法。

2)研究了同成矿构造体系对矿产的控制规律。

3)研究了构造复合的控矿作用。

4)提出了成矿体系和成矿系统。

5)提出了矿产聚集整体观。

6)提出了隐伏矿产预测的步骤。

在此基础上,尝试应用地质系统论对隐伏矿产进行宏观预测,部分已被实践所证实。

7.根据地壳运动整体观,发展了自然灾害综合预测理论[80]

提出基于太阳活动—地球自转运动—地球表层系统变化—自然灾变系统—人类活动—自然灾害系统发展趋势的自然灾害综合预报的基本思路和灾害预测整体观。

8.构建了地质系统科学框架[83]

经过近40年的工作,在构造体系为核心的地质力学工作的基础上,陆续对各种地质现象和相关自然现象的联系性、层次性、整体性进行了综合分析,笔者提出了地质体系、地质系统、自然灾变系统、地质系统论、地壳运动整体观等新的观念,提出了地质系统整体观;将地质力学的研究领域,推进到地质系统科学的研究范畴,将其实践应用范围,从找矿扩大到自然灾害综合研究和减灾。在以上工作的基础上,构建了“地质系统科学”框架。

地质系统科学是以系统整体观研究地质系统的科学,它是地质力学的发展与延伸,是地球系统科学的一个分支。当前国际地球科学界已形成共识,地球系统科学是地球科学研究的前沿。从李四光开始的这一方面研究应该是超前的。

9.撰写了我国第一套地质系统科学系列著作[79~95]

根据1965~2010年的调查研究成果,笔者撰写出版了我国第一套地质系统科学系列著作,包括《地质系统整体观理论探索和应用》、《地壳运动整体观在自然灾害综合研究中的应用》、《论地震风险》、《创新发展地质系统科学》、《地质系统论与隐伏矿产预测》等专著和数十篇论文,合计200余万字。

10.提出了地质力学创新发展的方向[83]

研究认为李四光学术思想的核心是地球系统整体观。在构造系统整体观指导下的地质力学,应该向以地质系统整体观为指导的地质系统科学发展;再向以地球系统整体观为指导的地球系统科学发展。这与当前全世界关于地质系统科学向地球系统科学发展的趋势是一致的。地质系统科学应该是地质力学创新发展的方向,也是探索矿产预测理论和方法的指导思想。

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