构造地质学科的成就与前景

构造地质学科的成就与前景

——构造地质学与地球动力学专业委员会

【编者按】“十一五”是我国地质行业各部门认真贯彻落实《国务院关于加强地质工作决定》的五年，也是地质行业大发展的五年。

“十一五”期间正是我国历时12年“地质大调查”收官验收之年，12年来共完成1：25万、1:5万区调1040幅，1:100万海洋地质图2幅；完成160万km2多目标区域地球化学调查填图；1640个山地丘陵县市的地灾调查与区划填图，全国地下水资源第二轮评价等基础调查工作。特别是青藏高原1：25万区调工作的完成，宣告了我国陆域中比例尺区域的全面覆盖，使我国区域地质调查工作程度得到显著提高。

“十一五”期间，我国地质找矿取得重大突破。全国新发现固体矿产地近2500个，其中大型以上规模约450个，新增石油地质储量56亿吨、天然气3万亿方、新增煤炭资源储量3380亿吨、铁矿71亿吨。在资源开发强度不断加大的情况下，煤、铁、铜、铝、铅锌和金等大多数大宗重要矿产保有资源储量仍实现了较快增长，其中煤增长了26％，铜增长了19％，铝土矿21％，铁9％，铅23％，金33％。

“十一五”期间，我国地质科学研究也是硕果累累。地质行业获得国家三大奖共90项，其中：特等奖2项，一等奖3项，二等奖77项，发明奖8项；省部级奖约500项；在国内外发表论文约10万余篇，其中，在国外刊物发表约1万篇左右。在《Nature》和《Science》发表论文24篇，占中国本土科学家发表论文12.83%。有18人被增选为两院院士。上述成果有力的推动了地质学科的进展。学会网站将陆续摘登本次会议之精华，供广大会员和地质工作者参阅。（学会秘书处，2011.7.4）

一、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，几乎涉及从10-8－108cm不同空间尺度的构造现象。

本文所阐述的“构造地质学科”系采用广义构造地质学的概念范畴。

二、十一五我国构造地质学科主要研究进展

“十一五”期间，中国地质学会构造地质学与地球动力学专业委员会于2008年组织召开了《第四届全国构造大会》，并分别于2008年（中国科学院地质与地球物理研究所，北京）、2009年（西北大学，西安）、2010年（广州地球化学研究所，广州）和2011年（南京大学，南京）组织召开了四届《全国构造地质与地球动力学学术研讨会(构造论坛)》，对于近年我国构造地质学与地球动力学领域获得的新进展和重要成就进行了交流，并对于我国构造地质学领域近年拟待解决的重大科学问题进行了探讨和总结。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、古裂谷和古岛弧的高潮,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。2002年，受美国国家科学基金会资助，全美26位著名构造地质学者研讨，于2003年春在斯坦福大学地球科学学院网页上公布了名为“构造地质学与大地构造学的新起点（New Departures in Structural Geology and Tectonics）”的白皮书。其中提出了需要关注和重点研究的四个大的科学命题，即：（1）超越板块构造：流变学与大陆造山作用；（2）丢失的联系：从地震到造山作用；（3）构造、气候与地球表层过程之间的动力相互作用；（4）地球与生命的协同演化。可以看出，这些重要科学命题都与大陆动力学研究息息相关，并可看作是大陆动力学研究的延伸与细化。

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，许志琴等，2006，2009, 2010）, 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。国家自然科学基金委地球科学部在地球科学部十五发展战略中将大陆动力学正式列为7个优先发展领域之一, 并在十一五发展战略中进一步延伸为地球深部过程与大陆动力学（姚玉鹏、张进江，2011）。5. 12汶川强震发生后, 国家自然科学基金委员会组织了一批紧急启动的基金项目, 2008年下半年, 迅速启动了与我国台湾地区科学家就台湾集集强震与大陆汶川强震进行对比研究的两岸合作研究项目及汶川大地震孕育、发生的动力学及致灾机理研究重大研究项目。汶川地震断裂带科学钻探工程于2008年11月6日启动，瞄准地震断裂发震机理，并为未来开展科学预报、预警提供基础数据和科学依据。与此同时，克拉通破坏重大研究计划的实施，将我国东部地区中新生代岩石圈演化研究推向了国际地球科学的最前沿（丁佳，2011）。

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。美国自然科学基金委地球科学部将“构造、气候和地表系统的动态相互作用”列为当前构造地质学科的四大主题研究领域之一，而欧洲最近也正在实施一项大型科研计划——Thermo-Europe，开展以阿尔卑斯山脉为主体的欧洲山带气候-构造响应为中心的多国合作研究，以探索气候与构造动态相互作用下的地表过程。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（李勇等，2005；郑德文等，2006；石许华等，2008；王猛等，2008；陈建军等，2008；刘静等，2010；Wang An et al., 2010; 王岸等，2010）。

气候通过剥蚀作用与构造发生耦合观点的发展得益于构造模拟研究（Willett，1999；Whipple and Tucker, 1999；Beaumont et al., 2001）。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。

关于气候-构造响应的时间和空间尺度以及响应阈值等方面目前还在探索当中，取得的分歧甚至多于共识。通过岩石剥露研究（Thiede et al., 2004；Grujic et al., 2006）获得的气候-构造响应发生的时间尺度一般为Ma 级别；最近雅鲁藏布江下游河谷地貌分析表明响应时间尺度在0.065-0.420 Ma之间（陈建