“大地之子”陳國達與地洼說

彭麗華　徐凡

在中南大學本部校區一角，長年盛開的鮮花簇擁著一尊名為“大地之子”的雕像，它慈眉善目地注視著從這里經過的莘莘學子。這尊雕像便是被海內外譽為“地洼學說之父”、與李四光并稱“北李南陳”的著名地質學家陳國達院士。“北李”大名鼎鼎、舉世皆知，但“南陳”卻默默無聞、少有人知。然而，他的地洼學說不僅是國際顯學，被認為是決定當代地質學發展的關鍵學說之一，而且為中國乃至世界經濟的建設作出了巨大貢獻。

一

陳國達的地洼學說，也稱地洼構造說或活化構造說，是關于大地構造與成礦學的基本理論。該學說的創立被國際地學界譽為“地學革命”。經過半個多世紀的實踐與檢驗，地洼說已發展成與源于“大陸漂移說”和“海底擴張說”、由加拿大威爾遜集大成而創立的“板塊構造說”并駕齊驅的國際性學派。不過，要想了解地洼說的重要性，便要先弄清楚傳統的大地構造理論“地槽—地臺”學說（簡稱“槽臺學說”）。

槽臺學說是十九世紀中葉以來由美歐學者包括霍爾、丹納、修斯、奧格等人提出并不斷完善的大地構造理論體系。自其誕生后，一直到二十世紀六十年代，該學說都在大地構造學說中占據著統治地位，長期被地學界奉為圭臬。其主要論點是：地殼的發展歷程按先后順序可分為地槽、地臺兩個構造單元。地槽的發育要經歷兩大階段：第一階段以強烈的下沉堆積運動為主，并伴有玄武巖噴發;第二階段則以隆起為主（一般先從中央部分開始），沉積地層發生強烈的線狀褶皺。在花崗巖侵入和區域變質作用影響下，原先下沉深陷的海槽變為高聳凸起的山脈，山前坳陷區不斷堆積磨拉石，當地殼的活動性減弱后，在褶皺基底上沉積了蓄層，這種構造單元便叫地臺。

地槽與地臺分別代表了地殼的相對活動帶和穩定區。世界上一些著名的造山帶如美洲的阿巴拉契亞、安第斯山脈，歐洲的阿爾卑斯山脈，亞洲的喜馬拉雅、秦嶺、昆侖等山脈，其前身都是地槽。與地槽相對的地臺便是地殼構造的相對穩定地區，自形成以來未再遭受褶皺變形，如俄羅斯地臺（東歐地臺）、北美地臺、中國地臺等。

關于地槽與地臺的關系尤其是兩者的轉化關系，存在兩種截然不同的觀點，即泛地槽論與泛地臺論。泛地槽論者認為地球形成初期全球皆為地槽，地槽變成褶皺帶后發展成地臺，沿這個地臺的邊緣鑲邊式地貼上新的褶皺帶，使地臺面積不斷擴大。而泛地臺說則認為地殼形成的初始階段有一個全球性的原始古地臺，因深大斷裂作用而破裂，沿深大斷裂發育成地槽。其后在地殼活動弱化之后，再次進入地臺階段。盡管存在分歧，但兩派都認定在地臺階段后，大地構造便進入靜態階段，地殼的運動主要體現為升降運動，大陸和海洋的位置不變。由于該學說第一次明確把地殼劃分為相對活動的地槽區和相對穩定的地臺區，對褶皺山脈的演化過程及展布規律、地殼演化階段、成礦作用方式及過程等，都做出了頗有根據的解釋，因此被視為大地構造的真理，深刻影響了世界地學的各個領域。

然而，它卻無法解釋像演化成我國東南部那種更為復雜地形的地殼運動。按照槽臺學說的劃分，中國東南部現階段的大地構造性質應為地臺，是“中國地臺”的組成部分。不過，地質勘探及相關資料表明，這一地區在經歷地槽、地臺階段后，地殼活動在中生代中期以后并未進入穩定階段，反而變得十分強烈，造山、斷裂、褶皺改變了原來平整的地臺結構層面貌，地貌反差強烈，高山峻嶺與深浚盆地相間，金屬礦床尤其是有色金屬礦床十分豐富。在造山運動中，伴隨著巖漿活動與變質作用，南嶺盛產的鎢、錫、銻等礦床因此而成;而反差強烈的盆嶺地貌又導致了剝蝕和沉積作用盛行，油氣、煤、鹽類及鈾、銅等沉積礦床也因此而成。緣海大陸架上的許多油田，也是這種大地構造運動的產物。而且，這一地區的新構造運動仍很顯著，地震帶多見，如五大連池火山群數百年前還曾噴發，今雖暫時休眠，但火山底部依舊存在巖漿輸送情況。所有這些現象，都非槽臺學說所能解釋。

直至陳國達對大地構造提出了一種新型的活動區即“地洼區”（又稱活化區）并構建了相關的理論體系，才彌補了槽臺學說的不足。

二

為解釋被歸為“地臺”的中國東南部地區事實上并未進入靜態階段，而是地殼運動強烈、造山活動極為頻繁的現象，陳國達進行了長期的研究與廣泛的野外實地考察。在繼承槽臺學說部分理論的基礎上，他提出中國東南部屬于既非地槽區又非地臺區的第三種構造單元，即“活化了的地臺區”，或稱“地洼區”（又稱活化區）。他把這一想法以《中國地臺“活化區”的實例并著重討論“華夏古陸”問題》為題發表在1956年9月的《地質學報》上。這標志著“地洼學說”的誕生。該文吸收了槽臺學說的合理成分，分析了我國陰山及東南沿海地區不同年代的地質構造層及地質特點，隨之得出結論，自中生代以來到現階段這兩處地區的地質活動尤為劇烈和廣泛。陳國達用“活化區”（后稱“地洼區”）這一新概念來解釋這種不同于“地槽”和“地臺”的大地構造性質，并著重闡釋了東南沿海地區有別于其他活化地臺區的鮮明特點。這一論點的提出在世界地質學界引起軒然大波，漸被廣泛證實、采納，后來這篇論文也被載入自然科學史大事年表。

1959年，他又在《科學通報》上發表了《地殼的第三基本構造單元——地洼區》，正式提出了“地洼區”的概念，指出它由三個主要構造層組成，前兩層構造為“地槽型沉積”和覆于其上的“地臺型沉積”，而構成“第三構造層”的“地洼”實際上是在地臺活化時期在原有的地臺上大幅度下陷而形成的凹地，所以又稱“地洼沉積層”。“地洼區”巖漿活動強烈，以起伏連綿的地貌為代表。

后來，他在此基礎上創建了殼體大地構造學，并將地洼區發展為地洼（活化）構造理論體系。經過數十年的研究與推進，時至今日，地洼學說已演化為一個完整的全球大地構造理論體系。地洼說認為不同大地構造單元各有成礦專屬性，地洼階段是重要的成礦階段。因此，地洼說最現實的意義是用來指導找礦。

由于工業時代對礦產資源的需求急劇增長，而找礦的難度日益加大，成功率低，因此利用成礦理論分析成礦規律、進行礦產資源的預測評估、擴充找礦地區與對象成為世界各國尤其是工業強國普遍關注的一個問題。槽臺學說認為，金屬礦床多分布在巖漿活動強烈的地槽區，而巖漿活動微弱的地臺區則礦床較少。蘇聯的《怎樣找金屬礦》一書甚至斷定“到地臺區去找尋金屬礦是徒勞無功的”。然而，中國幾乎所有的油氣盆地都是由地洼構造活動形成的。因此，在地洼說提出之后，在眾多原以為無礦的地區找到了礦。國際礦床成因協會主席、大地構造及成礦學家、蘇聯科學院院士謝格洛夫在《地洼區成礦》一書中指出：

“陳國達的著作以中國地臺為例最全面地論述了地洼區的特征。他以十分令人信服的證據，論證了這種地區是與地槽區和地臺區并列的一級構造單元。”

地洼說成礦理論發源于中國，但卻適用于世界。蘇聯后貝加爾西等地區曾被認為是“亞洲古冠”的無礦區，但在利用該理論后找到了一批中生代稀有金屬錫、鎢等礦床。澳大利亞、捷克、法國、加拿大等國也根據地洼成礦理論相繼在本國找到了儲量豐富的多種礦產。

三

與那個時代頂尖科學家大多受過歐風美雨或日本學界的直接培養不同，享譽國際的陳國達完全是土生土長的中國地質學家。雖然他曾在中山大學、北京大學地質學系跟隨外籍教授學習過，但他基本上是在黃著勛、翁文灝等地質學家的教導與影響下成長起來的新一代地質人，其最高成就“地洼說”也是在我國神州大地上實踐出來的真知，是真正土生土長的中國地質學流派。

陳國達于1912年出生于廣東省新會縣。這里曾承載著南宋末代君臣跳海殉難的亡國之恨，但臨海的地理優勢也讓它在近代以來演變為著名的僑鄉，新思想新觀念的源源涌入，培育了一大批開眼看世界的仁人志士，在這之中便有晚清維新變法的一代先驅梁啟超。

新會陳氏也曾是當地頗有名望的書香門第，但后來家道中落，一貧如洗。其父陳奕山為賺點外快貼補家用，做起了“陰陽先生”的行當。童年時期的陳國達便跟隨父親在堪輿風水、尋龍點穴時初識了滄海桑田的地質變遷，由此埋下了酷愛大自然、鉆研地質學的興趣種子。二十世紀二三十年代，受國內外環境的刺激，國民投資建廠、振興實業的熱情高漲，實業強國成為社會新風尚。當陳國達在1930年就讀中山大學時，毫不猶豫地選擇了冷僻的地質學專業，想要用科學為實業發展、強國興邦貢獻一己之力。在讀期間，陳國達曾多次在廣州和家鄉附近進行實地考察，并將所得資料整合成論文發表。他的畢業論文《廣東之紅色巖系》論證了中、新生代紅層的沉積環境和構造背景，其初步論述的“丹霞地貌”是他后來提出“地洼”盆地的典型構造。

憑借大學期間的突出成績，他被選送至國立北平研究院深造。其間他有幸得到國內外地質學界名師的指點。在中國地質學之父丁文江的影響下，陳國達在讀研究生期間先后到河北、山東、山西、內蒙古等地考察。按照傳統理論劃分的“華北地臺”本應屬于老化的中生代巖漿活動和沉積地層，但在考察與研究后，陳國達發現華北地區出現了周期性回春的現象，這使他對槽臺學說產生了質疑。

畢業后，陳國達掉頭南下，來到了由朱家驊、葉良輔、謝家榮等人籌辦的兩廣地質調查所工作，并兼任中山大學地質系教師。1936年4月1日，時屬廣東省的靈山縣與浦北縣交界處羅陽山脈的西北坡一帶發生了6.8級地震。地震之時，有聲隆隆、地面顛簸、山崩地裂、漿噴地陷、畜死人亡。僥幸活命的居民驚惶號哭，咸以為天降大禍、莫知所措。陳國達此前對地震并無研究，但當時整個中國研究地震者寥寥無幾，地震發生后，強烈的使命感驅使他臨危受命，趕往震中災區調查震情。他白天在震區觀察地殼構造和山崩、地陷、地裂、噴水、冒砂等異變，晚上就在當地的破廟中伏案匯總調查資料。他發現，自東漢以來，靈山地區先后發生過一百五十次地震，若按槽臺學說的觀點，中國從大興安嶺至海南島這一大片地區早已進入穩定的地臺階段，又怎會有如此密布的震帶、褶皺和斷層呢？他將這一質問寫在了《廣東靈山地震記略》一文中。這是槽臺學說這一國際主流學說的權威性第一次受到公然的挑戰。其后，陳國達又主動請纓參與了1941年江西鄔縣的地震調查。經過兩次實地地震調查與研究，他對中國東南地區地震產生的原因及相關的大地構造運動有了自己的思路與理解，但若要構建一套有別于前人的理論，還需要更多的證據支撐，這需要對更大范圍內的地質做詳細的科學考察。

為了不耽誤科考事業，陳國達甚至把蜜月旅行也用作地質考察。他帶著新婚妻子莫淑卿考察了廣東、湖南、湖北等地，在跨越山河的浪漫與兒女情長的溫馨之中，他進一步發現這些地方的山水都有槽臺學說無法解釋的現象。在江西省地質調查所十余年的野外考察經歷與研究思考，讓他對槽臺學說的質疑越來越強。

說來也很有意思。偉大的想法與科學發現往往誕生于不經意間。十八世紀六十年代，英國的詹姆斯·瓦特因開水沸騰后產生的蒸汽不斷地沖擊壺蓋而受到啟發，改良了蒸汽機，從而促使人類社會進入“蒸汽時代”。1910年，年輕的德國氣象學家魏格納躺在病床上看著墻上的地圖發呆，百無聊賴之際，他發現大西洋兩岸的輪廓竟是如此地對應，因此提出了“大陸漂移說”。四十幾年之后，在遙遠的東方，陳國達在閱讀恩格斯的《自然辯證法》時，偶爾讀到恩格斯批評英國近代地質學之父賴爾的“地質漸變論”有“靜態”的缺陷時，長期以來關于槽臺學說的疑慮瞬間便豁然開朗。他認為槽臺學說在解釋大地構造時也明顯具有非此即彼的絕對性，便提出了第三種大地構造單元。這種構造單元既不同于劇烈活動階段的地槽，也不同于趨于穩定階段的地臺，而是“活化了的地臺區”，后來改稱為“地洼區”。這突破了槽臺學說的地殼演化觀，闡明活動區與穩定區相互轉化、相互更迭，地殼發展過程是螺旋式地上升前進。

地洼說提出后，就像一聲春雷，震驚了百余年來受到槽臺學說統治的地質學界。短暫的沉思之后，這一學說便得到了地質學家的認同與擁抱，并于1959年就已傳至海外。得益于蘇聯學者如楊申、尼可拉也夫、謝格洛夫等人的大力推崇，地洼說在海外地質學界廣為傳播。

改革開放后，我國迎來了科學界的春天，地洼說在我國也再次受到肯定。陳國達在“文革”期間寫出的中國第一部研究成礦構造的專著《成礦構造研究法》出版后，便成了礦業界勘探、找尋礦床的指南。隨著科技工作的進一步開展，陳國達把滿腔的熱血都傾注到科研工作中，將地洼說運用到能夠解決國家經濟建設中的地質工程與礦產資源開發中去，為湖南煤田的分布規律、找礦標志與方向提供指導，為湘西五強溪水利樞紐工程提供前期科技咨詢。他還活躍在國際舞臺，多次出席國際學術會議，應邀赴世界三十多所大學和地區的科研機構講學、訪問，在世界地學界發出中國聲音、傳播中國觀點。在法國巴黎、蘇聯莫斯科舉辦的第二十六、二十七屆國際地質大會上，他都享受到了前所未有的隆重待遇，被推選為國際地科聯礦床大地構造委員會副主席。

他培養出來的大批學生奮戰在科學研究與國家建設的第一線，海南石碌鐵礦、新疆石油盆地、華北油田、內蒙古白云鄂博鐵礦、云南富鐵礦等天南海北的礦產、油氣資源的勘探、開發，都與地洼說的指導緊密相關。

2000年，湖南省科協為有突出貢獻的科學家雕塑銅像。銅像底座上的題詞原本是“地洼學說之父”，但陳國達再三拒絕說：“不要這樣寫，評價太高了！如果一定要寫，就寫‘大地之子吧。”這等謙遜的情懷，應是他俯察地理、終獲真知的根由。他所創立的地洼說最初根植于我國大地，最終卻成了服務于全人類發展的科學利器。