“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(qū)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(jīng)過的莘莘學子。這尊雕像便是被海內(nèi)外譽為“地洼學說之父”、與李四光并稱“北李南陳”的著名地質(zhì)學家陳國達院士?！氨崩睢贝竺ΧΑ⑴e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(zhì)學發(fā)展的關(guān)鍵學說之一，而且為中國乃至世界經(jīng)濟的建設(shè)作出了巨大貢獻。

一

陳國達的地洼學說，也稱地洼構(gòu)造說或活化構(gòu)造說，是關(guān)于大地構(gòu)造與成礦學的基本理論。該學說的創(chuàng)立被國際地學界譽為“地學革命”。經(jīng)過半個多世紀的實踐與檢驗，地洼說已發(fā)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(chuàng)立的“板塊構(gòu)造說”并駕齊驅(qū)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(tǒng)的大地構(gòu)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(gòu)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(gòu)造學說中占據(jù)著統(tǒng)治地位，長期被地學界奉為圭臬。其主要論點是：地殼的發(fā)展歷程按先后順序可分為地槽、地臺兩個構(gòu)造單元。地槽的發(fā)育要經(jīng)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(fā);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(fā)生強烈的線狀褶皺。在花崗巖侵入和區(qū)域變質(zhì)作用影響下，原先下沉深陷的海槽變?yōu)楦呗柾蛊鸬纳矫}，山前坳陷區(qū)不斷堆積磨拉石，當?shù)貧さ幕顒有詼p弱后，在褶皺基底上沉積了蓄層，這種構(gòu)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(wěn)定區(qū)。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(gòu)造的相對穩(wěn)定地區(qū)，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(guān)于地槽與地臺的關(guān)系尤其是兩者的轉(zhuǎn)化關(guān)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(fā)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(fā)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(gòu)造便進入靜態(tài)階段，地殼的運動主要體現(xiàn)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(qū)和相對穩(wěn)定的地臺區(qū)，對褶皺山脈的演化過程及展布規(guī)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(jù)的解釋，因此被視為大地構(gòu)造的真理，深刻影響了世界地學的各個領(lǐng)域。

然而，它卻無法解釋像演化成我國東南部那種更為復(fù)雜地形的地殼運動。按照槽臺學說的劃分，中國東南部現(xiàn)階段的大地構(gòu)造性質(zhì)應(yīng)為地臺，是“中國地臺”的組成部分。不過，地質(zhì)勘探及相關(guān)資料表明，這一地區(qū)在經(jīng)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(wěn)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(jié)構(gòu)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(zhì)作用，南嶺盛產(chǎn)的鎢、錫、銻等礦床因此而成;而反差強烈的盆嶺地貌又導(dǎo)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(gòu)造運動的產(chǎn)物。而且，這一地區(qū)的新構(gòu)造運動仍很顯著，地震帶多見，如五大連池火山群數(shù)百年前還曾噴發(fā)，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(xiàn)象，都非槽臺學說所能解釋。

直至陳國達對大地構(gòu)造提出了一種新型的活動區(qū)即“地洼區(qū)”（又稱活化區(qū)）并構(gòu)建了相關(guān)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(qū)事實上并未進入靜態(tài)階段，而是地殼運動強烈、造山活動極為頻繁的現(xiàn)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(chǔ)上，他提出中國東南部屬于既非地槽區(qū)又非地臺區(qū)的第三種構(gòu)造單元，即“活化了的地臺區(qū)”，或稱“地洼區(qū)”（又稱活化區(qū)）。他把這一想法以《中國地臺“活化區(qū)”的實例并著重討論“華夏古陸”問題》為題發(fā)表在1956年9月的《地質(zhì)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(qū)不同年代的地質(zhì)構(gòu)造層及地質(zhì)特點，隨之得出結(jié)論，自中生代以來到現(xiàn)階段這兩處地區(qū)的地質(zhì)活動尤為劇烈和廣泛。陳國達用“活化區(qū)”（后稱“地洼區(qū)”）這一新概念來解釋這種不同于“地槽”和“地臺”的大地構(gòu)造性質(zhì)，并著重闡釋了東南沿海地區(qū)有別于其他活化地臺區(qū)的鮮明特點。這一論點的提出在世界地質(zhì)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(fā)表了《地殼的第三基本構(gòu)造單元——地洼區(qū)》，正式提出了“地洼區(qū)”的概念，指出它由三個主要構(gòu)造層組成，前兩層構(gòu)造為“地槽型沉積”和覆于其上的“地臺型沉積”，而構(gòu)成“第三構(gòu)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”?！暗赝輩^(qū)”巖漿活動強烈，以起伏連綿的地貌為代表。

后來，他在此基礎(chǔ)上創(chuàng)建了殼體大地構(gòu)造學，并將地洼區(qū)發(fā)展為地洼（活化）構(gòu)造理論體系。經(jīng)過數(shù)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(gòu)造理論體系。地洼說認為不同大地構(gòu)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(xiàn)實的意義是用來指導(dǎo)找礦。

由于工業(yè)時代對礦產(chǎn)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(guī)律、進行礦產(chǎn)資源的預(yù)測評估、擴充找礦地區(qū)與對象成為世界各國尤其是工業(yè)強國普遍關(guān)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(qū)，而巖漿活動微弱的地臺區(qū)則礦床較少。蘇聯(lián)的《怎樣找金屬礦》一書甚至斷定“到地臺區(qū)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(gòu)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(qū)找到了礦。國際礦床成因協(xié)會主席、大地構(gòu)造及成礦學家、蘇聯(lián)科學院院士謝格洛夫在《地洼區(qū)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(qū)的特征。他以十分令人信服的證據(jù)，論證了這種地區(qū)是與地槽區(qū)和地臺區(qū)并列的一級構(gòu)造單元?！?/p>

地洼說成礦理論發(fā)源于中國，但卻適用于世界。蘇聯(lián)后貝加爾西等地區(qū)曾被認為是“亞洲古冠”的無礦區(qū)，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(jù)地洼成礦理論相繼在本國找到了儲量豐富的多種礦產(chǎn)。

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(yǎng)不同，享譽國際的陳國達完全是土生土長的中國地質(zhì)學家。雖然他曾在中山大學、北京大學地質(zhì)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(zhì)學家的教導(dǎo)與影響下成長起來的新一代地質(zhì)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(zhì)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(yōu)勢也讓它在近代以來演變?yōu)橹膬S鄉(xiāng)，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(qū)梁啟超。

新會陳氏也曾是當?shù)仡H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(zhì)變遷，由此埋下了酷愛大自然、鉆研地質(zhì)學的興趣種子。二十世紀二三十年代，受國內(nèi)外環(huán)境的刺激，國民投資建廠、振興實業(yè)的熱情高漲，實業(yè)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(zhì)學專業(yè)，想要用科學為實業(yè)發(fā)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(xiāng)附近進行實地考察，并將所得資料整合成論文發(fā)表。他的畢業(yè)論文《廣東之紅色巖系》論證了中、新生代紅層的沉積環(huán)境和構(gòu)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(gòu)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(nèi)外地質(zhì)學界名師的指點。在中國地質(zhì)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(nèi)蒙古等地考察。按照傳統(tǒng)理論劃分的“華北地臺”本應(yīng)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(fā)現(xiàn)華北地區(qū)出現(xiàn)了周期性回春的現(xiàn)象，這使他對槽臺學說產(chǎn)生了質(zhì)疑。

畢業(yè)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(zhì)調(diào)查所工作，并兼任中山大學地質(zhì)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(fā)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(fā)生后，強烈的使命感驅(qū)使他臨危受命，趕往震中災(zāi)區(qū)調(diào)查震情。他白天在震區(qū)觀察地殼構(gòu)造和山崩、地陷、地裂、噴水、冒砂等異變，晚上就在當?shù)氐钠茝R中伏案匯總調(diào)查資料。他發(fā)現(xiàn)，自東漢以來，靈山地區(qū)先后發(fā)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(qū)早已進入穩(wěn)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(zhì)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(quán)威性第一次受到公然的挑戰(zhàn)。其后，陳國達又主動請纓參與了1941年江西鄔縣的地震調(diào)查。經(jīng)過兩次實地地震調(diào)查與研究，他對中國東南地區(qū)地震產(chǎn)生的原因及相關(guān)的大地構(gòu)造運動有了自己的思路與理解，但若要構(gòu)建一套有別于前人的理論，還需要更多的證據(jù)支撐，這需要對更大范圍內(nèi)的地質(zhì)做詳細的科學考察。

為了不耽誤科考事業(yè)，陳國達甚至把蜜月旅行也用作地質(zhì)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(fā)現(xiàn)這些地方的山水都有槽臺學說無法解釋的現(xiàn)象。在江西省地質(zhì)調(diào)查所十余年的野外考察經(jīng)歷與研究思考，讓他對槽臺學說的質(zhì)疑越來越強。

說來也很有意思。偉大的想法與科學發(fā)現(xiàn)往往誕生于不經(jīng)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(chǎn)生的蒸汽不斷地沖擊壺蓋而受到啟發(fā)，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(fā)呆，百無聊賴之際，他發(fā)現(xiàn)大西洋兩岸的輪廓竟是如此地對應(yīng)，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(zhì)學之父賴爾的“地質(zhì)漸變論”有“靜態(tài)”的缺陷時，長期以來關(guān)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(gòu)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(gòu)造單元。這種構(gòu)造單元既不同于劇烈活動階段的地槽，也不同于趨于穩(wěn)定階段的地臺，而是“活化了的地臺區(qū)”，后來改稱為“地洼區(qū)”。這突破了槽臺學說的地殼演化觀，闡明活動區(qū)與穩(wěn)定區(qū)相互轉(zhuǎn)化、相互更迭，地殼發(fā)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(tǒng)治的地質(zhì)學界。短暫的沉思之后，這一學說便得到了地質(zhì)學家的認同與擁抱，并于1959年就已傳至海外。得益于蘇聯(lián)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(zhì)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(gòu)造的專著《成礦構(gòu)造研究法》出版后，便成了礦業(yè)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(jīng)濟建設(shè)中的地質(zhì)工程與礦產(chǎn)資源開發(fā)中去，為湖南煤田的分布規(guī)律、找礦標志與方向提供指導(dǎo)，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(shù)會議，應(yīng)邀赴世界三十多所大學和地區(qū)的科研機構(gòu)講學、訪問，在世界地學界發(fā)出中國聲音、傳播中國觀點。在法國巴黎、蘇聯(lián)莫斯科舉辦的第二十六、二十七屆國際地質(zhì)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(lián)礦床大地構(gòu)造委員會副主席。

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

2000年，湖南省科協(xié)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?！边@等謙遜的情懷，應(yīng)是他俯察地理、終獲真知的根由。他所創(chuàng)立的地洼說最初根植于我國大地，最終卻成了服務(wù)于全人類發(fā)展的科學利器。