Question

地质系统科学的理论基础是地质系统整体观和地壳运动整体观

Answer 1

( 一) 地质系统整体观的主要认识

地质系统整体观的主要认识和基本观点是:

1) 地球最基本的运动形式是自转和公转。

2) 地球是在旋转过程中诞生与发展的，地球的整体形态、结构构造、物质运动、环境变化都是在旋转过程中地壳运动的产物。

3) 地球自转是推动地球各圈层同步运动的唯一动力源; 由于地核、地幔、软流圈、岩石圈、水圈、气圈等圈层物质的运动、差异性运动以及彼此的相互作用和能量交换，便产生了地球复杂多变但具有密切联系的动力场、运动场、应力场、热场、磁场、电场、地球化学场以及海洋运动系统、大气运动系统等。

4) 导致地壳运动的地球自转、太阳活动、地球内部物质运动与变化，是发动地壳运动的综合原因，但其结果都可能在地球自转速度变化中有所体现，并反映在地球气、水、石、生等各个圈层的运动特征中，因此地球自转速度变化是维系地壳运动整体观的重要基础。

5) 在地球转动过程中，随着地球的整体形变，次第形成了构造系统、构造系列、构造体系、构造序列和结构面与构造块。

6) 在地壳运动过程中，随着构造系统的形成，地壳物质运动相伴而生，形成地质建造系统和多层次的地质体系及地球表层系统。

7) 地质系统、地质体系和地球表层系统控制了成矿系统、成矿体系和自然灾害系统。

8) 认识地质构造规律，矿产和自然灾害分布规律，指导矿产预测和自然灾害发展趋势研究，必须以地质系统整体观为指导。

9) 提出了研究地壳运动规律和成矿控制因素-评价成矿系统-鉴别成矿体系-确定找矿靶区的矿产预测模式和基于太阳活动—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研究途径; 通过嗣后对作者较早时期提出的矿产预测意见及自然灾害发展趋势、灾害风险评估结果的检验，证明地质系统整体观是有使用价值的。

( 二) 地壳运动整体观的初步认识

根据收集到的实际资料和认识达到的水平，在 《地质系统整体观理论探索与应用———地质力学研究的进展》^［147］一书中，总结了关于地壳运动整体观的初步认识是:

“1. 关于地球动力系统的统一性

地壳运动的起源是在外因和内因共同控制下的地球的旋转运动。

地球是在旋转过程中诞生的，在旋转过程中发展的。地球作为一个星球基本运动形式是旋转。在旋转过程中地球作为一个球体，不断发生着整体涨缩变化、扁度变化、东西偏心、南北偏心、壳下融熔体流动和重物质下降、轻物质上升、热能释放作用等。这些运动和变化便推动与影响了各个圈层的运动和变化，形成各种地质现象与相关的自然现象。因此由地球自转产生的向心力和离心力是地球动力系统第一个动力来源。在此作用下:

1) 地球物质发生 分 异，形成 气圈、水 圈、岩 石圈、软 流圈、地幔、地核等地球圈层。这个过程现在仍在继续。

2) 在地球的大气圈和水圈，形成与地球自转运动有关的大气环流和海洋环流。

3) 在地球岩石圈，由地球旋转 ( 包括自转、公转、绕月地系中心旋转、绕银河系中心旋转) 产生的动力系统便构成了地壳运动的联合动力系统。其中起主导作用的是地球自转，特别是由其产生的纬向力、经向力和向心力，对地壳大陆表层构造系统的产生起着最重要的控制作用; 同时也控制了洋壳构造系统。

4) 地球自转推动了地球软流圈和地幔融熔体的流动及地幔和地核的相对运动。

越来越多的资料说明，出现在地球大气圈、水圈、岩石圈甚至软流圈与地幔的许多自然现象，不仅具有与地球自转运动方向相关的方向性，而且具有相近的周期性，显示了地球各个圈层运动与地球自转相关的整体性。

地球动力系统的第二个成员是地球内部变化所导致的热能、热动力、化学能、重力变化等，其中软流圈和深部地幔融熔体的运动产生的巨大的动能和热能是推动板块运动并影响陆壳运动的重要动力来源。

1926 年李四光首次提出较轻的地壳与其下的重圈双层层圈的新观念。1929 年提出: ‘各大陆构成的质料不完全相同，黏结也不尽相同，于是在滑动较大的西边，就不可避免地发生向西突出的弧形山脉，从而提出: 随着地球旋转加快，亚洲站住了，东非、西欧破裂了，美洲落伍了’的著名科学论断。

已有资料显示，地幔和软流圈随着地球自转载负着地壳也在相对地核向西运动，贮存有巨大的能量。地球自转发生的球体形变和产生的构造，为地幔和软流圈融熔体能量的释放创造了条件，譬如地球自转引起的球体扁度变化和东西偏心及南北偏心的突起部分、地球自转造成的张性构造，都导致了地壳以下的软流圈和地幔隆起，融熔体向上流动，从而形成海底扩张、地幔柱、板块运动和其他构造形迹; 洋壳构造又推动了陆壳运动。由此可见大陆构造和洋底构造，都是在壳内融熔体流动或板块推动与地壳表层地球自转惯性力和惯性离心力的双重作用下形成的。

影响地壳运动和全球变化的第三个因素是地壳地球公转和太阳活动，太阳的运动和变化 ( 包括周期20000 年的近日点长期变化、周期 96600 年的偏心率变化、周期 15000 年的黄赤交角变化、周期 11 年、22 年和更长周期的黑子活动等) ，不仅直接影响地球气圈、水圈、冰雪圈的运动和变化，还是影响地球表层系统变化的主要因素。另外，地球公转围绕太阳旋转的陀螺运动，也似乎影响到地球南北偏心运动，使地下流体自南极流向北极，因此带动大陆向北运动。这种运动方式和地球自转离心惯性力叠加在一起，就使北半球纬向构造带特别发育; 南半球经向张裂带特别发育。除此之外，地球北半球相对向西扭转; 地球东西偏心的隆起区向北运动，凹陷区向南运动，也有可能与地球的陀螺运动有关。

总之，地球自转、壳下融熔体活动、地球公转和太阳活动都是地壳运动的主要动力来源，然而不是孤立的，而是相互联系，构成地球统一的动力系统。

2. 关于地壳不同圈层物质运动的阶段性和层次性

1) 地球在发展过程中的分异作用形成了地球气圈、水圈、岩石圈 ( 包括陆壳表层和陆壳下层和洋壳) 、软流圈、地幔、地核等圈层，由于各个圈层物质组成和结构构造不同，因此在地球旋转运动过程中各个圈层出现了不同的表象，如大气环流、海洋环流、各种型式的构造体系、地幔流等，所有这些表象共同的特点是，各个圈层物质运动的大方向都与地球坐标系保持一定的关系，它们反映的运动方向主要是纬向水平运动和经向水平运动，显示了与地球自转运动的关系。

2) 在地球旋转运动和圈层分异过程中，地球整体形状在发生着从长球体向扁球体的变化，同时在地球表层产生纬向构造带和星球网格构造; 属于星球网格构造的东西、南北、北东、北西向断裂及其追踪断裂将地壳划分为若干古老的地块 ( 板块) ; 在地球动力场的作用下，产生的这些地块发生纬向、经向和扭动运动，在许多地块的表层在地球动力场的作用下，产生了各种型式的构造体系; 同时围绕地块的核心常常按照主要动力作用方向，呈波浪状向外扩展，形成地槽和出现大陆增生现象; 在这个过程中发生岩浆上涌、沉积作用，从而出现各种建造、矿产和其他地质现象及相关自然现象。

可能由于地球公转陀螺运动的影响，促使地壳表层向北运动，与自两极向赤道的动力共同作用，使北半球纬向挤压带发育，而南半球经向张裂带更发育; 与潮汐力结合，使北半球向西扭动的趋势更为明显。

在地球旋转东西偏心和南北偏心运动作用下，形成南极和西半球 ( 非洲大陆为中心) 隆起，北极和东半球 ( 太平洋为中心)凹陷，出现围绕隆起和凹陷的环形构造，同时使地壳表层出现了大量东西、南北等非对称现象。

由于地球的转动，出现了全球性的纬向扭动构造，使地球赤道部分向西扭转; 纬向旋转与地球南北偏心运动结合在一起，围绕南极出现一系列以张性海岭为代表的旋转构造和围绕北极出现一系列以挤压构造带为特征的旋转构造。

以上各种构造运动形成的地球的隆起区和地壳断裂带为壳下融熔体活动创造了条件，造成地幔隆起、地幔柱和壳内对流，推动板块运动，形成板块构造体系。

3) 在地球旋转过程中，由地球自转、壳下融熔体运动、地球向北、向西的偏心运动等所产生的动力在地球不同圈层形成不同的表象。陆壳表层形成构造体系，出现地槽、褶皱带等大型构造形迹和大陆增生现象，有些构造深入洋壳对洋壳构造与融熔体活动起了重要的控制作用。”

洋壳发生海底扩张形成板块构造体系，有些与大陆碰撞甚至插入大陆之下，不仅洋壳运动作为动力条件在陆壳直接形成构造形迹，而且洋壳板块作为边界条件控制与影响了陆壳应力场的变化，形成极为复杂的构造体系。印度板块和太平洋板块是中国大陆向南滑动的两大砥柱，是中国弧形成与发展的必要条件。