浅析构造地质学新进展及应用研究
郑宇 奚小双 李欢 中南大学地质研究所 ４１００８３
中国地质在全球独具特色，是研究大陆地质构造特别是中新生代地壳构造演化的重要地区，中国矿产资源矿种比较齐全，资源总量比较丰富，部分资源有缺口。中国有发现大型、特大型矿床的潜力。鉴于上述特点，构造地质学作为一门基础理论学科的分支，确实能够解决上述国内外实际的资源、环境和减灾等问题。通过地质构造运动与成矿关系的研究阐明：构造运动不只是简单的机械运动，还包括整个化学过程，它可把成矿化学元素驱动、迁移、富集而形成矿床。因而笔者认为对构造地质学的相关研究及应用要加以重视。
相图、相干分析和三维可视化等技术的运用，使得研究人员可以像在地表观察地质现象一样来分析深部的构造变形，得到三维的图像，把深部构造变形样式、特征展现得清清楚楚，也就是说地球物理技术已经可以把深部构造变形的形态学问题解决得非常之好。现在急需运用构造地质学的理论对其进行运动学（水平与垂直方向的）、动力学和构造地质年代学的研究[2]。
2、构造地质学研究的发展历程及特点
构造地质学的初期研究，多停留在构造要素的描述阶段，观察也多限于地壳表面浅部定性的几何形态研究，但积累了大量丰富的地质构造资料，为构造地质学的迅速发展奠定了坚实的基础。进入二十世纪以来的构造地质学才开始从形态构造学的束缚中摆脱出来，逐步进入成因构造学和实验构造学的研究，从定性观察转入定量研究，从地壳浅部进入深部研究，从脆性、塑性领域步入流变学领域的研究，从单纯几何学研究进入运动学、动力学的领域，使构造地质学的研究领域进一步拓宽，研究的内容更加广泛深入，研究的方法和手段也更加多样[3]。特别是六十年代板块学说的兴起，促使构造地质学的发展进入了一个新的发展阶段，成为近代构造地质学发展的一个重要里程碑。近一、二十年随着各种新技术、新方法的广泛使用，随着各学科的相互渗透和相互结合，构造地质学已经把大陆构造与海洋构造、区域构造与全球构造、深层构造与表层构造、定性分析与定量分析结合起来。解决了一些全球性重大的构造问题。这样就使构造地质学研究进入了一个新的发展阶段。
地质构造的研究包括构造的几何学、
1、对构造地质学作用的认识
构造地质学是传统地质学的三个重要支柱之一。我们对整个地壳和岩石圈有了整体的概念，其根源于构造地质学阐明了地壳和岩石圈中各种物质在空间中的相互关系，以及这种关系随着时间的推移所发生的变化。一般说来，根据构造地质学研究对象尺度的不同，通常将其划分为大地构造学、构造地质学和显微构造地质学[1]。在整个地质构造学中，构造地质学起着承上启下的作用。因此，构造地质学在传统地质学中既是支柱之一，也发挥着上层建筑的作用。
由于构造地质学与地球化学、地球物理学有着十分密切的内在联系，它是跨越地质学、地球化学、地球物理学三个学科的重要基础学科，现在构造地质学已经越来越显示出多学科交叉、协同发展的趋势。构造地质学在实际应用中的进展主要表现在控制矿带、矿田、矿床的构造研究，控油气田的构造研究和环境有关的新构造研究等。例如，近年来在油气田勘探中，地震勘探，尤其是三维地震勘探的成果是令人十分惊喜的，三维叠前深度偏移技术、编制地震微
运动学和动力学的研究，以及构造发育、演化的历史分析，这几个方面的研究是相辅相成，相互联系。集中表现出下面几个特点。
2.1研究对象由超宏观到超微观的全面研究
构造地质学的研究对象，大到整个地球，甚至宇宙空间；小到矿物的分子、离子结构其及晶格位错。这种由超宏观到超微观的全面研究，构成了构造地质学研究尺度巨大特色，从而有别于其它学科[4]。研究者在研究某一地区时必须将自己的视野扩大到更大的范围，把握研究区的构造背景，使自己能从宏观的角度理解区内所出现的各种构造现象，正确处理好大尺度和小尺度构造形迹的关系。在一个构造单元或一个大尺度的地区，在作某一期的构造分析时，必须要有构造级别和配套的概念。
2.2构造地质学研究应用促进了其它学科的发展
构造地质学研究的发展，不仅只重视改造（形变）的研究，而且必须与建造（形成）同时加以研究。对构造作用的认识也必然朝着物理学和化学方向发展，不断加强物理学和化学规律上来认识构造的形成机制和表征构造的时空分布。促使了传统构造地质学按时空尺寸划分的描述性学科结构，转变成按动力学特征划分的定量化学科结构，将发展形成一些适合于对不同尺度、不同层次构造现象进行定量解释的横断学科，将改造（形变）的物理基础——建造（形成）结合起来研究必将会促进一些交叉学科的发展，如构造地质学、构造地球化学等，这些学科的形成与发展，将使构造地质学的学科结构发生重大的改观，成为地球科学中的上层建筑，保持统帅作用，成为名副其实当采学科[5]。
2.3研究对象向纵深发展，时间更加久远，空间进一步拓宽
构造地质学从事研究的内容包括从早前寒武纪至现代的构造地裂缝。这一特点意味着：早期形成的构造形迹可以被晚期构造变形叠加、置换、旋转，乃至破坏殆尽。构造地质学的一项重要任务，就是要在研究某一地区时，辨认出各期变形的特性，建立变形的期次和序列，并在此基础上重塑一个地区的变形史，这是一项难度极大的工作，尤其在经历了多期强烈变形的地区辨别的难度更大[4]。在空间方面，构造地质学发展到今天，它的研究对象已不再局限于地壳的浅层次，而是扩展到了对中、下地壳、岩石圈、地幔及至地核的研究；而地球的水圈、气圈和其它行星对地球构造作用的影响也日益引起广学和地球发展模式也有不少新看法和新思
[5]
大学者的热烈关注。这要求我们在作构路。1993年李鸿业提出了“两级挤压说”。造地质研究，尤其是大尺度的构造研究时，对于地球的起源与演化过程中太古宙陆核绝不回避其它层次内所发生的物理和化学的构造体制问题提出了一些新的想法与观变化对地壳或岩石圈的构造变形和运动史点[7]。1994年钱维宏在其“行星地球动力所起的重大影响。学引论”中提出了古极地大陆及其漂移的
2.4应用和服务对象的联系更为紧密“回漂”的构想[8]。1994年杨槐在“两种随着找矿的迅速发展及找矿难度的增地学观”中对板块学说提出质疑，提出了地大，矿田构造学应运而生，在找矿特别是球的高密物质起源和“非球对称膨胀论”
[9]
在找隐伏矿和矿体定位预测中发挥了重要。通过对大陆上不同地区存在的太古宙作用。构造地质学不仅对固体矿产寻找的变质岩进行大量的同位素年代学及稳定同作用突出，而且对油、气的寻找更离不开储位素示踪研究，在古老陆核的增生与演化油、储气构造的研究，使石油构造地质学或方面取得了较大的进展。加拿大学者R.C. 油田构造地质学得以发展。人们对水资源Bailey 对太古宙片麻岩地体及古缝合线的和工程建设的需要、地质灾害的预测，生存研究使我们认识前寒武纪古板快运动成为环境的保护这些社会经济问题的解决给构可能[10]。J.E. Andrews根据稳定同位素研造地质学提出了更高的要求和更多的研究究结果指出古大陆演化和大气圈与水圈的场所、水文工程构造地质学、环境构造地质循环作用有关[11]。Andrew Glikson 提出学将会产生，地震构造地质学将会进一步太古宙大碰撞与地壳演化序列的关系等
[12]
发展[4]。对于这些生产实践和社会经济问。这些假说或设想，虽未达到完善的题的解决，构造地质学也在应用实践中取境地，但他们勇于开拓，冲破现有大地构造得突破性的进展。它的服务点多面广的特理论的束缚，是难能可贵的。色，是其它地学学科不能相比。这就决定了3.3超高压变质带的研究在全球各个地构造地质学有着光辉的前景。一旦生产实区更为深入践要求回答的问题得到了圆满解决，构造超高压变质带的研究在全球各个地区地质学在基础理论研究方面取得新的、甚都较为深入，随着新的超高压变质带的不至是突破性的进展。处理好构造地质学科断确认，超高压变质带的特征、形成的物的基础和应用研究关系，在今后很长时间理化学条件都得到了较为深入的研究并在内仍是需要学者们完善解决的问题。一定程度上达成共识。经典研究地区与研
究热点主要包括超高压变质带、大陆碰撞造山带——阿尔卑斯造山带及喜马拉雅山3、研究新进展及应用
造山带、安第斯活动大陆边缘构造及岩浆活动、陆内带的形成与演化、环太平洋构
3.1岩石圈深部构造研究进一步发展
造带等。
近十多年来，反射地震测量和层析成
W.Kurz 研究了阿尔卑斯造山带榴辉石
像技术为了解岩石圈的深部构造提供了丰
的形成及变形机制[13]。安第斯造山带的构
富的资料。对岩石圈形成和演化过程的描
造及古地磁学研究与阿尔卑斯造山带的构
绘，开始从板块构造的运动学解释转向连
造应力场的演化研究表明，在造山作用长
续介质力学的动力学说明[3]。当前岩石圈
期演化过程中，存在着非常明显的旋转效
研究的主要动向是将地幔深部物质的成分
应[5]。板内造山作用也是研究大陆构造的
及流变特征与地球物理手段揭示出的岩石
主要切入点。目前国外研究板内造山作用
圈各向异性等特征结合一起进行系统的研
的主要手段是将地质地球物理及地球化学
究。这种研究成果大部分来自国际岩石圈
等多学科结合起来。关于东亚大陆向环太
计划。在研究岩石圈的应力状态方面，有学
平洋构造作用领域转换的重大科学问题，
者提出了岩石圈应力场的产生是和岩石圈
一些学者也进行了较为深入的研究。主要
结构及构造的不规则性有关[5]。有资料显
结论来自横贯该区的地学大断面的地质及
示岩石圈内最大剪应力集中于地壳厚度的
地球物理资料的解释。
突变带；在岩石圈多层模式中，岩石圈应力
3.4构造变形与地球物理化学作用关系
场来自单层应力场的叠加，并能形成非常
的研究
高的应力集中。例如，俄罗斯学者B.M.
长期以来一直把构造现象简单地归纳
Chikov 提出地壳应力构造的概念[6]。
为弹性力学变形的结果，忽视岩石在一定
3.2地球动力学和地球发展模式探讨
物理、化学条件下具有的固体变性。随着
近年来，国内外一些学者对地球动力
深部构造的研究，发现了一系列的深部构
-
造现象，特别是岩石的韧性剪切和脆-韧性转换变形现象最为人们关注。例如，重要造山带造山过程中岩石变形行为成为研究的重点，壳幔深部岩石变形行为的研究逐步成为前沿研究领域，岩石较流变学即牛顿体变形机制及岩石变形的非弹性条件即粘塑性等成为当前构造岩石学领域的重要内容之一等[5]。促使人们研究变形岩石的构造特征及其所处的变形环境，以及流体、相变热、古构造应力和应变速率等物理化学作用对构造变形的影响。因此，构造矿物学、显微构造学、地热构造学就成为这方面热点[3]。
3.5其它研究
在构造模拟技术的研究新进展，近代构造地质学采用先进方法和高新技术不仅提高了研究水平、深化了认识，而且革新了构造观念。譬如有限应变测量、古地磁测量、古应力测量、同位素测定、遥感遥测、卫星定位测量等，使构造地质学从定性研究步入了定量研究的领域。例如，Dani.W.Schmid 利用逆向模拟技术来恢复有限应变岩石的变形轨迹[14]；P a u l J. Tackley 等利用构造模拟技术展开对月球及其它行星的研究[15]，其成果表明构造模拟技术将成为研究行星动力学的重要手段之一。在拉张构造方面的研究主要包括不同时期裂谷及盆地的形成与演化，提出了薄皮构造、拆离构造，逆冲推覆构造、鳄鱼构造、韧性剪切带、构造楔、变质核杂岩等多种伸展构造以及薄皮板构造等新概念和新思路[5]。在此基础上提出了俯冲造山、碰撞造山、增生造山、陆内造山、裂谷成盆、伸展造盆造山等造山造盆假说，这些都有可能成为今后构造地质理论的基础，推动构造地质学的快速进展。