摘 要:板塊構造學說從對地殼運動認識歷史出發, 把“將今論古”與“以古論今”的辨證思維和研究的方法有機融合, 揭示了地球物質有升有降、有水平遷移;大陸有合有分、大洋有生有滅。一切都在矛盾中對立而統一的地殼運動辨證圖象。然而, 建立在大洋巖石圈資料研究基礎上的板塊構造學說, 同樣需要不斷深化、不斷完善, 才能向前發展。
關鍵詞:對立而統一; 辨證思維; 板塊構造;
地球是人類賴以生存和發展的大本營, 其演化歷史已長達45億年。無論從世界范圍論或是從我國自身角度看, 賦存于地球內的礦產資源、能源均涉及到國家經濟安全、社會發展、人類生活及環保等一系列重大問題。新世紀新產業 (如環保、人居、健康、信息、通訊等) 都會對礦產資源提出新的要求;生態環境新標準也必須有傳統、非傳統礦產資源與之相適應。極言而之, 從每種角度來說, 整個人類的發展史就是人類開發利用天然巖礦材料的歷史。社會經濟可持續發展必須有礦產資源的可持續供應, 要解決好礦產資源的可持續供給問題、促進人類與自然環境的諧調發展, 對地球物質及其運動的深刻了解與認識極為重要。
二十世紀六十年代以來, 以地球物質及其運動為研究對象的地質學正處在重大的變革時代, 板塊構造學說的建立為我們了解地球以及形成地球的動力系統帶來了徹底的變化, 板塊構造學說引起變化的深刻程度尤如英國博物學家C.達爾文重新改寫生物學、波蘭天文學家N.哥白尼確定地球并非宇宙的中心一樣重要。我國著名的構造學家馬杏垣院士也指出[1]:“板塊構造學說的出現標志著過去準靜態的地球模式已被拋棄, 代之以高度活動的動力地球觀”.本文在簡要回顧地殼運動認識概況基礎上, 通過板塊構造學說建立依據及其基本要點的考察, 試圖對板塊構造學說中的哲學問題作一探討, 以期揭示其辨證思維和研究的主要方法。
1 歷史回顧
人們對地殼運動的認識, 從其發展階段而言, 一般劃分為如下四個時期:
(1) 地質描述時期:地質科學的初期階段是對地質現象的忠實觀察和描述。人們最早觀察到的地球物質除礦物巖石外, 還有動物、植物化石?;钕缺唤忉尀樘焐窀袘?, 之后, 受《圣經》中“諾亞洪水”的影響而認為是洪水保存下來的生物遺體。沖破宗教勢力造成的思想禁錮, 意大利藝術家、地質學家達·芬奇 (1517年) 、柯隆那 (1592年) 等對化石的形成作過客觀的論述。
在我國, 大約在戰國時記錄成文的《山海經》第七《海外西經》、第五《中山經》中就分別有魚類化石、哺乳動物化石的記載事實。
據考證, 關于海陸變遷的描述早在公元前就已產生。古埃及和古希臘的學者 (公元前500年前后) 也曾將貝殼化石看作是海陸變遷互變的證據。我國的《詩經》上曾有“高岸為谷, 深谷為陵”的記載。唐朝時期的顏真卿 (公元709~785年) 、北宋時期的沈括 (公元1031~1095年) 、南宋時期的朱熹 (公元1130~1200年) 等都對化石成因得出了唯物的結論, 正確地闡述了“滄海桑田”的思想。著名詩人韋應物 (公元737~約787年) 詠琥珀的詩:“曾為老茯神, 本是寒松液。蚊蚋落其中, 千年猶可覿?!? 更是生動而科學地描寫了琥珀的來歷, 而且還提到琥珀中昆蟲化石的形成過程, 完全合乎現代古生物學的知識。
(2) 萌芽時期:從十七世紀中期開始, 人們已經從對孤立地質現象的描述邁進到對地球及山脈形成的探討, 早期有俄國科學家帕拉斯1777年提出的“隆起說”;十八世紀末-十九世紀初有“水”、“火”之爭 (水成論代表人物為德國科學家A.G.維爾納, 火成論代表人物為英國地質學家J.赫頓) .但由于資料不足, 又受到當時地質理論水平的限制, 這些對地球及山脈形成的探討大多帶猜測的性質, 不過卻都為近代大地構造理論的產生奠定了一定的基礎。
(3) 歷史大地構造學時期:1812年, 法國動物學家G.B.居維葉首次提出地球表面發生過多次重大變革的思想。十九世紀后半期, J.D.丹納 (1873年) [2]發展了J.霍爾 (1859年) [3]的地槽的原始概念, 提出了“地槽思想”, 用以說明地殼上強烈沉降并被沉積物充填的拗陷的演化狀況, 但其并未涉及后期是否褶皺的問題。E.徐士 (1885年) 和E.奧格 (1900年) 提出了“地臺”的概念。槽-臺學說的建立使大地構造成為一個獨立的研究領域, 開創了以地層分析的方法研究構造發展的嶄新途徑, 但它實質上也仍未使地質科學擺脫描述為主的狀況。
后來, 地槽理論又得到美國地質學家C.C.舒克特 (1923年) 、H.施蒂勒 (1941年) 、黃汲清 (1945年、1962年、1977年) 、G.M.凱伊 (1955年) 、B.E.哈茵 (1954年、1972年) 和В。В。別洛烏索夫 (1954年、1978年) 等人的發展。這一時期, 雖然德國地球物理學家A.L.魏格納 (1912年) 提出的“大陸漂移學說”影響也很大, 并引發了地殼構造形成水平論 (或活動論) 與垂直論 (或固定論) 的激烈爭論, 但占統治地位的仍是垂直運動論的“槽-臺”學說。
關于地球動力問題, 曾提出過“收縮說” (法國地質學家E.鮑蒙, 1829年) 、“膨脹說” (B.林德曼、O.C.希爾根貝格, 20世紀20~30年代) 、“脈動說” (W.H.布契爾, 1933年) 、“放射性遷移說” (В。В。別洛烏索夫, 1942年) 、“地幔對流說”[豪克斯, 1839];O.費西爾, 1881年;A.霍姆斯, 1923年、1929年、1931年]等多種假說, 但這些假說也大多側重于對地質構造特征和構造史的探討, 對地球動力學的研究尚未引起足夠的重視。
(4) 地球動力學時期:二十世紀五十年代中期, 英國古地磁學家P.M.S.布萊克特及后來的K.蘭康依據古地磁資料再次提出大陸漂移的可能性。根據大規模海底磁力測量結果, 美國學者H.H.赫斯 (1961年) 提出大洋中脊是新洋殼不斷產生的地方;之后, 美國地球物理學家和海洋學家R.S.迪茨在A.霍姆斯“地幔對流-熱對流理論”的基礎上, 創立了“海底擴張假說”.隨后, F.J.瓦因和英國的D.H.馬修斯 (1963年) 等通過海底磁異常的研究對海底擴張說作了進一步論證。1965年加拿大地質學家J.T.威爾遜提出轉換斷層概念, 并首先指出, 連綿不絕的活動帶網絡將地球表層劃分為若干剛性板塊。1967年~1968年期間, 美國W.J.摩根和D.P.麥肯齊、R.L.帕克與法國地質學家X.勒皮雄將轉換斷層概念外延到球面上, 定量地論述了板塊運動, 確立了板塊構造的基本原理。1968年, 美國的B.L.艾薩克斯、J.澳利弗、L.R.賽克斯進一步闡述了地震與板塊活動之間的聯系, 并將這一新興理論稱作“新全球構造”.大陸漂移、地幔對流、海底擴張三者從機制上, 從地質、地球物理資料上, 說明洋、陸分裂移動。二十世紀七十年代之后, 板塊構造學說逐步滲透到地球科學的許多領域, 并開始了全球構造研究的新紀元。
從上不難看到:首先, 對地殼運動這一地質現象研究提出的學說雖然很多, 但從它們尖銳對立的分歧意見分析, 基本上只有固定論 (垂直論) 和活動論 (或水平論) 兩種不同的觀點。前者以槽-臺說為典型代表;后者典型代表是大陸漂移說和板塊構造學說。其次, 地學理論的發展總是伴隨著與地學實踐有關的思維方式的變革而出現:古代具有樸素的整體思維特征;近代建立在野外地質考察基礎上的地學思維促進了近代科學地質學的誕生;而現代地學革命則以地學思維觀念的變革為主要特征, 表現為從整體系統學觀點去認識和探討地球物質及其運動關系。在此, 還須說明的是, 地幔對流假說是在解釋大陸漂移說的過程中不斷深化的, 而作為新全球構造的板塊構造學說則是大陸漂移學說的發展和完善。
2 板塊構造學說研究中的重要方法-“將今論古”與“以古論今”
地球在其漫長而復雜的地史演化中, 地質事件及其地質記錄大量是殘缺不全的, 甚至是面貌全非且已經消失了的現象, 迄今展現在人們面前的只是構造運動在時、空演化過程的終結狀態產物。因此, 人們只能根據終態產物來恢復、重塑、或反演已經消失了的各種事件及其聯系和階段。