1929年世界第一部工程地質學
⑴ 工程地質學的發展展望
21世紀可以預計的大型工程建設,如跨流域的調水工程、大型水電工程、深部露天采礦工程、地下工程、海洋工程等,其可能發生的復雜的工程地質問題,從理論到設計、施工實踐,從預測到防治,需要我們作為重要研究方向,在原有認識和經驗的基礎上,進一步去創新發展,與其它多學科聯合攻關。
(1)岩、土體工程地質力學的理論方法體系還應進一步發展
工程地質力學具有我國的特色,並在工程實踐中獲得了廣泛的應用。研究岩、土體穩定性中的關鍵問題,如節理面的各種工程地質特性,區域構造應力場和工程區實測點地應力場的研究,岩體穩定性的時間尺度,根據岩體變形破壞的實例建立「地質模型」等(孫玉科)。此外還應進行工程地質技術的開發研究,包括地質探測技術,岩組物理力學測試技術,岩體變形觀測技術和變形破壞模擬實驗技術等。
(2)環境工程地質將獲得迅速的發展
目前大型工程建設涉及的環境工程地質問題很多。如大型露天開采,地下開挖,深埋長隧道工程,大型水利樞紐,地下硐室,城市垃圾的處置和衛生填埋工程等的建設,就遇到前所未有的更復雜情況。如深埋長隧道工程的開挖,需要查明其所遇到的地質災害問題的形成條件和發生機理,作出科學的評價預測。大型水域水岩相互作用導致水庫誘發地震、庫岸崩滑、大壩潰決、水庫淤積、大面積環境惡化等問題。水庫誘發地震產生的可能性及發震強度的預測難度較大。現中國學者建立了兩種震級預測的神經網路模型,具有較高的預測能力。新的動向是引入突變理論,分析水庫誘震機制,建立誘震的充要條件判據和地震能量的表達式,提出斷層帶弱化和岩體軟化效應誘震的新假說。
當前環境工程地質的研究又進一步延伸向環境地質工程,即主要研究解決和處理地質環境問題的假說和方法。90年代國際環境地質工程的熱點領域是各國城市化和資源開發中固體、液體、氣體廢棄物的排放、填埋處理以及與城市工程建設有關的環境工程問題研究。總體來說,環境工程地質還有些基本問題,如工程環境影響場問題,工程建築的適應度與環境靈敏度之間關系問題,環境容量問題,監測技術、環境綜合分析及反信息技術等問題的研究還有待深入。
(3)區域地殼穩定性的研究
目前應進一步加深對影響和制約穩定性因素的認識。如何分析、確定和量化這些因素,直接關繫到區域地殼穩定性評價由定性到定量方向發展的問題。近來有用分數維理論描述斷裂和地震的分形結構,耗散、渾沌和協同學等用以描述地殼結構及其動態之自組織過程及探討其內部的相關性。但這些探索尚處於初始階段。此外在技術方法方面,應大力開展深部探測、監測、遙感、計算機、制圖技術和深部地應力測試技術等應用研究,提高區域地殼穩定性諸因素的時空變化的量測精度。
工程地質學發展至今日,需要與現代系統科學理論思維相結合,尤其是非線性科學對於工程地質學的提高和發展具有重要意義。黃潤秋根據系統科學原理結合工程地質的應用與實踐,提出了工程地質問題的系統分析原理。應用這些原理可以建立地質過程的機制分析-定量評價,建立過程地質模型和模擬再現,建立過程地質分級、分類系統,認識過程地質體(或環境)和人類活動相互作用,認識災害地質作用發展過程,描述地質體復雜的結構和工程地質問題過程,研究過程預報等。在工程地質學拓展到地質工程的新領域時,做好施工監測與信息反饋,這就是以監控-反饋原理為核心指導思想的「信息化施工」。總之,系統科學的引入,必將把傳統的工程地質學推向新的階段和新的水平。
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⑵ 工程地質學的發展簡史
工程地質學孕育、萌芽於地質學的發展和人類工程活動經驗的積累中。17世紀以前,許多內國家成功地建成了容至今仍享有盛名的偉大建築物,但人們在建築實踐中對地質環境的考慮,完全依賴於建築者個人的感性認識。17世紀以後,由於產業革命和建設事業的發展,出現並逐漸積累了關於地質環境對建築物影響的文獻資料。第一次世界大戰結束後,整個世界開始了大規模建設時期。1929年,奧地利的K·太沙基出版了世界上第一部《工程地質學》。
1937年蘇聯的Ф·П·薩瓦連斯基的《工程地質學》一書問世。50年代以來,在世界工程建設發展中,工程地質學逐漸吸收了土力學、岩石力學和計算數學中的某些理論和方法,更加完善和發展了本身的內容和體系。在中國,工程地質學的發展基本上始自50年代。谷德振在岩體穩定性問題中提出的結構控制論以及劉國昌在區域工程地質方面,都對工程地質學的發展作出了重要的貢獻。
⑶ 誰能介紹一下戰爭經濟理論
美國攻打阿富汗,伊拉克可以解決就業,拉動消費。
戰爭經濟理論:簡單說就版是戰權爭和經濟的關系,中國古代就有忙時為農,閑時為兵,是一種耕戰的思想,到了現代,就是國防和經濟如何有機的結合起來,比如生產坦克的工廠在和平時期可以生產拖拉機,戰爭時期可以生產坦克,軍用機場、港口、鐵路在和平時期可以向民用領域開放,戰爭時期停止向民用領域開放。如果要是細說的話,其中的關系一句兩句說不清,因為戰爭經濟嚴格來說屬於軍事體系的一部分,並不屬於經濟領域范疇,不知道我這么說你是不是能聽明白,如果聽不明白就去看看兵書,惡補一下軍事知識吧!
⑷ 工程地質學的簡介
工程地質學(engineering geology)研究與人類工程建築等活動有關的地質問題的科學。地質學的一個分支學科。研究目的是查明建設地區或建築場地的工程地質條件,預測和評價可能發生的工程地質問題及對建築物或地質環境的影響,提出防治措施,以保證工程建設的正常進行。
工程地質學產生於地質學的發展和人類工程活動經驗的積累中。17世紀之前,許多國家成功地建成仍享有盛名的偉大建築物,可是人們在建築實踐中對地質環境的考慮,完全依賴於建築者個人的感性認識。17世紀以後,由於產業革命和建設事業的發展,出現並逐漸積累了關於地質環境對建築物影響的文獻資料。第一次世界大戰結束後,整個世界開始了大規模建設時期。1929年,奧地利的太沙基出版了世界上第一部《工程地質學》;1937年蘇聯的薩瓦連斯基的《工程地質學》一書問世。50年代以來,工程地質學逐漸吸收土力學、岩石力學與計算數學中的某些理論和方法,完善和發展了本身的內容和體系。在中國,工程地質學的發展基本上始自50年代。
工程地質學主要研究建設地區和建築場地中的岩體、土體的空間分布規律和工程地質性質,控制這些性質的岩石和土的成分和結構,以及在自然條件和工程作用下這些性質的變化趨向;制定岩石和土的工程地質分類。由於各類工程建築物的結構、作用、所在空間范圍內的環境不同,所以可能發生的地質作用和工程地質問題也不同。據此,工程地質學往往分為水利水電工程地質學、道路工程地質學、采礦工程地質學、海港和海洋工程地質學和城市工程地質學等。工程地質學的研究方法有運用地質學理論和方法查明工程地質條件和地質現象空間分布、發展趨向的地質學方法;有測定岩、土體物理、化學特性,測試地應力等的實驗、測試方法;有利用測試數據,定量分析評價工程地質問題的計算方法;有利用相似材料和各種數理方法,再現和預測地質作用的發生、發展過程的模擬方法。隨著計算機技術應用的普及和發展,工程地質專家系統也在逐步建立。
⑸ 工程地質學基礎的課程中怎樣鑒別活斷層
一般鑽孔的斷層是對比出來的,根據鄰井情況、區域地層情況,看本鑽孔地層是否連續,是否和區域地層一致,是否和鄰井地層一致,如果不一致,在哪個部位不一致,具體到深度多少米的地方,比如在X米深度的地方,上部與區域或鄰井的地層一致,到X米處不連續,下部與區域或鄰井其他地層一致,那麼我們可以認為在X米處存在斷層,與鄰井或區域地層相比,本井X米深度處地層缺失或重復了多少就是斷距。
工程地質學是研究與人類工程建築等活動有關的地質問題的學科。地質學的一個分支。工程地質學的研究目的在於查明建設地區或建築場地的工程地質條件,分析、預測和評價可能存在和發生的工程地質問題及其對建築物和地質環境的影響和危害,提出防治不良地質現象的措施,為保證工程建設的合理規劃以及建築物的正確設計、順利施工和正常使用,提供可靠的地質科學依據。
工程地質學(engineering geology)研究與人類工程建築等活動有關的地質問題的科學。地質學的一個分支學科。研究目的是查明建設地區或建築場地的工程地質條件,預測和評價可能發生的工程地質問題及對建築物或地質環境的影響,提出防治措施,以保證工程建設的正常進行。
工程地質學產生於地質學的發展和人類工程活動經驗的積累中。17世紀之前,許多國家成功地建成仍享有盛名的偉大建築物,可是人們在建築實踐中對地質環境的考慮,完全依賴於建築者個人
工程地質學
的感性認識。17世紀以後,由於產業革命和建設事業的發展,出現並逐漸積累了關於地質環境對建築物影響的文獻資料。第一次世界大戰結束後,整個世界開始了大規模建設時期。1929年,奧地利的太沙基出版了世界上第一部《工程地質學》;1937年蘇聯的薩瓦連斯基的《工程地質學》一書問世。50年代以來,工程地質學逐漸吸收土力學、岩石力學與計算數學中的某些理論和方法,完善和發展了本身的內容和體系。在中國,工程地質學的發展基本上始自50年代。
工程地質學主要研究建設地區和建築場地中的岩體、土體的空間分布規律和工程地質性質,控制這些性質的岩石和土的成分和結構,以及在自然條件和工程作用下這些性質的變化趨向;制定岩石和土的工程地質分類。由於各類工程建築物的結構、作用、所在空間范圍內的環境不同,所以可能發生的地質作用和工程地質問題也不同。據此,工程地質學往往分為水利水電工程地質學、道路工程地質學、采礦工程地質學、海港和海洋工程地質學和城市工程地質學等。工程地質學的研究方法有運用地質學理論和方法查明工程地質條件和地質現象空間分布、發展趨向的地質學方法;有測定岩、土體物理、化學特性,測試地應力等的實驗、測試方法;有利用測試數據,定量分析評價工程地質問題的計算方法;有利用相似材料和各種數理方法,再現和預測地質作用的發生、發展過程的模擬方法。隨著計算機技術應用的普及和發展,工程地質專家系統也在逐步建立。
⑹ 地質工作的起點
中國古代就有了地質工作的萌芽。中華民族很早就有了利用高嶺土、金、銀、銅、鐵、錫、鉛、汞、煤、天然氣、石油、礦鹽等礦產的歷史。例如,在新石器時代晚期就已經知道用銅製作工具和裝飾品,河北唐山,甘肅武威、臨夏等地都曾發現過這個時期留下的紅銅器。夏代,出現了銅錫合金造成的青銅器,商、周兩代,達到了「青銅器時代」的鼎盛時期,河南安陽商代王都遺址中發掘出來的青銅器數量超過萬件。這些成就的取得,與古人所具有的地質知識、能識別礦產是分不開的。
戰國時期,人們的地質知識、找礦知識得到了進一步的豐富和發展。《管子·地數第七七》曾記載:「山上有赭者,其下有鐵;上有鉛者,其下有銀」。是說出露地表的鐵礦風化後會生成赭色的鐵的氧化物,鉛礦經常與銀礦共生,這與近代科學認識是完全符合的。這表明,古代已有了初步的地質找礦概念。據《新唐書·食貨四》記載:到了唐代全國有銀、銅、鐵、錫的冶煉場所168處,在唐代的中後期,鐵的年產量曾達到207萬斤。煤的使用也很早,魏晉時期,煤已用作生活燃料。元明建都北京,京城軍民百萬之家皆以石煤代薪。石油和天然氣在我國古代也很早就被認識可以作為燃料,四川已約有2000年鑿井採得鹵水,並利用火井中的天然氣煮鹵水成鹽的歷史了。東漢時期的《漢書·地理志》中就有在我國西北地區發現和利用石油的記載。我國古代對石油的利用主要集中在四個方面:①照明。《後漢書·郡國志》在談到古酒泉郡延壽縣有石油時寫道,石油「……如凝膏,燃之極明」;《水經注》也說,石油「如凝膏,燃極明」;《元和郡縣志》則說,石油「如肥肉,燃之極明」。到了元明時期,人們還對石油進行加工製作蠟燭,《元一統志》記載,「石脂:在鄜州東十五里采銅川有一石窟,其中出此。就窟可灌成燭一支,敵蠟燭之三。」②潤滑及防腐。《水經注》記載,石油「膏車及水碓缸甚佳」,「膏車」即用來潤滑車輪及車軸。《元和郡縣志》也有類似的記載,「水上有黑脂,人以草盝取用,塗鴟夷酒囊及膏車」。③葯用。《魏書》記載,「龜茲國……其國西北大山中有如膏者流出成川,行數里入地如
但是直到近代,中國還沒有真正意義上的地質工作,.19世紀末,中國還沒有自己的地質人員,也沒有建立地質礦產調查的部門或機構。中國近代早期的地質調查工作是外國人做的。最早是美國人龐培利(Pumpelly),他於1862~1865年在中國和日本做了地質調查,並應清政府的邀請考察過京西煤礦。而影響最大的是德國人李希霍芬(Richthofen),從18世紀60年代至70年代,他曾兩次來中國考察,回國後著有《中國》一書,附有地文、地質圖兩冊(夏國治,程裕淇,1990)。這些外國人的工作,對中國的地質研究和地質工作起到了先導作用。
中國真正意義上的地質工作始於辛亥革命後的1912年。1912年1月,孫中山在南京組織臨時政府,在實業部礦務司下設置了地質科,由1911年畢業於東京帝國大學地質系的章鴻釗主持其事。這是中國政府中第一次有了管理地質工作的機構。1912年4月,實業部隨臨時政府遷往北京,後政府機構幾經改組,但主管地質的部門仍然保留,只是名稱和隸屬關系有所改變。
1913年9月,地質科改稱地質調查所,規劃和總管全國的地質調查工作,「地質調查所掌事務如左:一,關於地質構造調查事項;二,關於礦床調查事項;三,關於地形圖及地質圖調制事項;四,關於礦肥及土性調查事項。」(李學通,2006)地質調查所由在英國學習地質歸來的丁文江任所長。在地質科改稱地質調查所的同時,設立地質研究所,由章鴻釗任所長,研究所實為培養地質人才的講習所。當年,研究所借得京師大學堂理科地質門的房屋設備,招收了30名學生,開始自己培養地質人才。因各種原因,30名學生中只有21人完成了學業,18人獲得了畢業證書,其中葉良輔、謝家榮、王竹泉、李捷、李學清、劉季辰、譚錫疇、周贊衡、朱庭祜等人後來都成為著名的地質學家。1916年,章鴻釗、翁文灝將地質研究所師生歷年所作地質調查報告等成果,編纂成《農商部地質研究所師弟修業記》一冊出版,這是中國第一部自編的區域地質著作,結束了中國地質情況主要由外國人調查和論述的局面(李學通,2006)。為了更好地集中精力於地質調查工作,地質研究所在1916年第一批學員畢業後便停辦了。盡管地質研究所只辦了一期,但培養出了中國第一批地質調查研究人才,為中國地質科學的發展奠定下第一塊基石。
1916年6月,研究所的18名畢業生到地質調查所擔任調查員。從此,中國有了自己的地質專業隊伍。這支隊伍隨即在河南、山東等省測制百萬分之一地質圖,並對一些礦山做了調查。對岩石、礦物、古生物的研究也開始著手,同時,還派人對上海、天津港口的地質問題和安徽、甘肅的地震做了考察。
1918年,北京大學將京師大學堂原理科地質門恢復為地質學系,原北洋大學礦業科部分學生也轉入該系學習。1920年,該系首批學生畢業。同一年,李四光,以及美國地質學家葛利普(A.W.Grabau)到北京大學地質學系任教。隨後,中山大學、中央大學、清華大學、重慶大學、西南聯合大學、西北聯合大學(後改為西北大學)也相繼開設了地質系、組。20世紀40年代,唐山交通大學、山東大學、北洋大學也成立了地質系、組。中國地質教育開始走向興旺發達時期(夏國治,程裕淇,1990)。
1922年,中國地質學會(Geological Society of China)成立,章鴻釗任第一屆學會會長,翁文灝、李四光任副會長,謝家榮任秘書長。中國地質學會是中國最早的學術團體之一。中國地質學會的成立,標志著我國地質科學進入了一個嶄新的歷史發展階段,奠定了我國地質學由萌芽走向成熟的基礎,對於展開橫向聯系、交流學術成果、跨入國際地質學界行列起到了巨大的推動作用。中國地質學會卓有成效的活動為其贏得了崇高的國際聲譽,在國際學術界中佔有較重要的地位。1922年,翁文灝以中國唯一代表的身份,出席了8月9日至19日在比利時布魯塞爾召開的第13屆國際地質學大會,並被選為學會副會長及評議員(李學通,2006;張銀鈴,2001)。中國地質學會成立之初就創辦了《中國地質學會志》,於當年出版了第一卷。1949年前中國地質學界許多重要學術論文和重大理論及發現的提出,都是在該刊發表的。如李四光關於中國第四紀冰期論據(1922年)和地質力學理論的提出(1926年);翁文灝關於燕山運動的提出(1927年);周口店於1927年10月16日發現一顆古人類牙齒化石的報道;裴文中於1929年12月2日發現中國猿人頭蓋骨的宣布等(張銀鈴,2001)。
1928年,中央研究院地質研究所成立。地質研究所是南京國民政府時期中央研究院所屬13個研究所中成立最早的單位之一,李四光任所長。
自1912年實業部礦務司地質科的設立至1949年,中國地質工作從無到有,在克服重重困難中艱難前行。1922年,中國地質學會成立時,僅有會員26人,到1928年前後,中國地質學家有了100多人,1940年以後,增加到約300人(孫樞,2002)。在此期間,我國地層學、古生物學、構造地質學和大地構造學已有了相當扎實的基礎;區域地質學取得了重要進展,完成了1:100萬的14個國際地質圖幅和1:300萬中國地質圖;礦床學(含化石能源)初步奠基,並有白雲鄂博鐵礦、攀枝花鐵礦、昆陽磷礦、黔貴鋁土礦和淮南煤田等重大發現;礦物學和岩石學出現了一些重要論著;水文地質學、工程地質學和地球物理探礦等開始萌芽(孫樞,2002)。
尤其值得一提的是,1939年,李四光在倫敦出版《中國地質學》,該書不僅綜述了中國各地地層,而且從地質構造上提出了許多新見解。以較大篇幅討論了古生代各時期的海侵、中生代以後的堆積以及各個構造運動時期;總結了自20世紀20年代以來作者對中國和東亞構造型式和地殼運動,以及對中國第四紀冰川的研究;闡述了地球表面形跡的動力學意義,奠定了地質力學的基礎。
1945年,黃汲清出版了《中國主要地質構造單位》專著,對中國地質構造在空間和時間上做了綜合研究,在對當時大地構造的主導概念進行闡釋的基礎上,系統總結和分析了中國大陸及其鄰區的區域地質資料,闡述了中國及其鄰區的前寒武紀地塊和各地殼運動時期及褶皺構造的基本特徵;論述了各地質歷史時期中國古地理輪廓和大地構造特徵、岩漿活動與成礦作用,劃分了中國大地構造單元和構造格架。該書被稱為「多旋迴構造理論」的奠基之作。
20世紀40年代初,潘鍾祥根據30年代前期對陝北和四川的地質調查所撰寫的《中國陝北和四川白堊紀石油非海相成因》在美國發表,該文明確指出,「石油不僅來自海相地層,也能夠來自淡水沉積物」,「如果有適宜之構造,則可成為良好的油田」。1943年,根據一隊地質學家和地球物理學家在新疆獨山子和庫車進行石油地質考察所撰寫的《新疆油田地質調查報告》提出新疆主要生油岩系是侏羅系和下第三系(古近系),屬陸相沉積,「多期多層生儲油」的陸相沉積生油學說宣告誕生。
至1949年,留給新中國地質工作的起點是十幾個地質調查和研究機構,近800人的地質工作隊伍(包括非地質專業人員在內),十數台鑽機,17萬米的鑽探進度,以及剛剛開始的水文地質工程地質工作和地球物理工作(夏國治,程裕淇,1990)。
⑺ 工程地質學的發展及地質工程學的形成
地質工程學是工程地質學發展形成的新的分支學科,實際上是工程地質學和土木工程學的邊緣雜交學科。因此在研究地質工程學之前,有必要回顧一下工程地質學的發展。
工程地質學研究已經經歷了三個階段:
第一階段:20世紀60年代以前,以工程地質條件研究和質量評價為主要工作。一方面是對作為工程建築載體、工程建築材料、工程建築結構的地質體質量評價;另一個方面是對作為工程建築環境的地質環境質量評價,這階段的評價主要是定性的。在20世紀60年代末,世界各國大體同時都開始了工程建築中能否出現地質災害,或者說能否出現工程地質災害的成災條件研究,開始了成災預報研究工作。
第二階段:開始於20 世紀60 年代末,以開展地質體穩定性分析為特徵的工程地質災害預測預報研究階段。如谷德振教授在20 世紀60 年代末開始提出地基穩定性、邊坡穩定性、地下洞室穩定性評價研究課題;20 世紀70 年代他進一步提出地基穩定性、邊坡穩定性、地下洞室穩定性、山體穩定性、地殼穩定性評價研究五大課題,開始了工程地質研究的第二階段。當時研究內容主要是穩定性評價。實際上開始了工程地質預報研究工作。
第三階段:20世紀80年代以來出現了許多新技術(實際上60、70年代也零星地在做),「中國岩土錨固工程協會」和中國岩石力學與工程學會下成立了「岩石注漿與錨固工程分會」,大力開展不良地質條件改造。工程地質發展第三階段是以工程地質災害預測預報及地質災害防治、施工地質超前預報和地質體改造等主要課題為特徵的地質工程研究階段,明確地提出了地質監控施工法。地質監控施工法的核心就是超前地質預報和超前地質體改造,而超前地質預報和超前地質體改造正是工程地質工作進入第三階段的重要標志。這樣,今天的工程地質工作已經不僅僅作工程地質條件評價、各類地質工程穩定性評價或工程地質預報,而且還應該研究不良地質條件的改造及地質工程施工問題。今天已經有一些辦法能夠對不良的地質體進行改造,使之適應工程建築的要求。過去解決地質體不穩定的辦法主要是支護,不讓它失穩,這種做法現在看來是不夠的。今天可以進行地質體改造,使之滿足工程建築要求。地質體賦存環境也可以改造,改造後的地質體照樣可以建築工程,這樣工程地質就發展到以工程地質超前預報和地質體改造為核心的地質工程階段。
事物的發展總是經過漸變到突變。人類的認識也是經過漸變到突變產生飛躍。人們對地質工程的認識也是經歷了這樣一個過程。在工程地質學發展的第二階段,工程地質工作者和岩土力學工作者在認識上已經孕育著地質工程的意識,提出地基穩定性、邊坡穩定性和地下洞室穩定性課題就意味著孕育著地質工程的意識。具有工程地質和岩土力學雙學科知識的工作者是這個認識的先覺者。有文字記載的則有1974年Hock E.和Bray J.W.發表了《ROCK SLOPE ENGINEERING》專著,明確地提出了「岩石邊坡工程」概念。首次把岩體邊坡作為工程來研究,他的主要工作也是在地質基礎上對邊坡進行岩體力學研究。Hock E.的岩體邊坡工程概念對工程地質學的發展和地質工程的形成具有很大的推動作用。1976年R.E.Goodman,發表了《METHOD OF GEOLOGICAL ENGINEERING IN DISCONTINUOUS ROCK》專著,首先使用了「地質工程(Geological Engineering)」術語,他提的地質工程方法實際上是岩體力學與工程地質相結合進行工程地質工作的方法。1983年著者在主持「大同煤礦堅硬頂板有控壓裂放頂理論和技術研究」課題中首次提出了岩體結構改造概念。1984年在第二屆全國工程地質大會上提出了岩體改造原理,同時提出了「工程地質、岩體力學和地質工程三位一體」開展工作的學術思想,在中國率先提出了「地質工程」命題。1986~1989年主持了「大秦線軍都山隧道快速施工地質超前預報」課題,並在這項工作中提出了以地質為基礎開展地質預報,其中包括超前預防,實際上深化了地質體改造理論,深化了地質工程概念,明確地提出了地質工程定義是「以地質體為工程結構,以地質體為建築材料,以地質環境為建築環境建築起來的一種特殊工程」。1990年10月著者應葛洲壩水電工程學院的邀請,在宜昌開辦了「工程地質與地質工程」講座,對著者關於地質工程的認識進行了系統的總結,1993年出版了《工程地質與地質工程》專著,這本書是著者對地質工程認識的一次升華,該書對地質工程定義、地質工程特性、工作內容、工作方法進行了系統的論述。1996年出版了《地質工程理論與實踐》一書,系統地論述了地質工程概念、定義、理論和方法,明確地提出了地質工程的基本原理是「地質控制論」,闡述了地質工程理論體系。
從20世紀90年代初開始,中國出現了地質工程公司,地質工程勘察設計院等機構,實際上已經出現了地質工程行業。1997年6月國務院學位委員會和國家教育委員會在聯合頒布的「授予博士、碩士學位和培養研究生的學科、專業目錄」里正式提出了地質工程學,現在地質工程已經不僅是一個行業,而且已經形成為一個學科了。一個學科的形成必須具備三個條件,這就是有特定的研究對象,有獨特的理論,有專門的技術手段。對地質工程學來說,這三者已經具備了。地質工程的研究對象是以地質體為工程結構,以地質體做建築材料,以地質環境作為建築環境的特殊工程建築;地質工程的基本原理是地質控制論;地質工程建築的專門技術:地質超前預報技術和地質體改造技術已經形成了。今天來說,地質工程學已經形成為一門獨立學科是客觀存在的。
⑻ 袁見齊的成就及榮譽
國立唐山工學院(現西南交通大學)遷來上海辦學,袁見齊受聘於唐振緒院長,任礦冶系教授。1949年5月上海解放,袁見齊隨唐山工學院師生返回唐山時,沿途看到解放區的嶄新面貌,令他感嘆,促他振奮。在教育問題上,袁見齊強調「要啟發式不要注入式」,他在講課中,力求生動活潑。在唐山工學院(現西南交通大學)期間的教學正如同學們所評論的:「他把礦物學課教活了」。
1952年院系調整,唐山工學院(現西南交通大學)采礦系地質組調往新成立的北京地質學院(今中國地質大學),袁見齊也因而調到北京地質學院任教,並擔任了教研室主任、系主任、教務長、院長助理、副院長等職務。為了提高教學質量,培養地質人才,他在主講普通地質學、礦床學、非金屬礦床地質學等課程的同時,開展一系列的教育制度、方法、內容的改革。1959年在歡慶建國十周年的時候,他以多年來工作的感受寫了《巨人的步伐——從北京地質學院的成長看地質教育事業的發展》,對新舊中國地質教育面貌作了深刻的對比,他歌頌地質教育事業進入了蓬勃發展的春天。他調入北京地質學院後,繼續鑽研,對啟發式教學理解更深。他一再強調:「啟發式教學不單純是方法問題,也是教學理論和辯證思想的具體體現。要啟發聽課者積極思維,必須由教師積極引導。」他把登上講台比喻為表演藝術家走上舞台,也要「進入角色」。
1978年他已70高齡,主持武漢地質學院北京研究生部工作時(任研究生部主任),為了取得培養碩士、博士研究生的教學經驗,他堅持在教學第一線上課,並就課程設置、實驗室建設、論文選題,甚至學生的課業負擔、課余活動等,都作了認真調查。他參與制定了學校的中長期發展規劃,使研究生的教學工作步入正軌。1985年他又指出高等學校不僅要傳授知識,還必須傳授獲得知識的方法,並能運用知識和發展知識,對研究生部的教學提出了更高的要求。幾十年來,他以極大的熱忱從事培養碩士研究生、博士研究生及青年教師的工作,為地質事業後繼有人作出了突出的貢獻。
1954年袁見齊加入九三學社,曾任九三學社北京分社常委兼宣傳部長、中央委員;九三學社第四、五、六、七屆中央委員,第八屆中央參議委員。1964—1988年,當選北京市政協第四、五、六屆委員。1978—1982年,當選為湖北省第五屆人大代表,湖北省第四、五兩屆政協常委。1981年他以74歲高齡加入中國共產黨。他的學生們贊揚他「欣逢盛世身猶健,丹心一片志方遒」。
中國鹽類礦床研究的開拓者,陸相成鉀理論與高山深盆成鹽模式的建立者
1978—1986年,他任武漢地質學院北京研究生部主任,兼鉀鹽礦床地質研究室主任,探索立足國內培養高層次研究人才的教學工作。1980年,他主編的《礦床學》全國通用教材,於1988年獲國家教委優秀教材一等獎。1979年當選為中國地質學會副理事長,後任名譽理事。1980年當選為中國科學院學部委員。1981年加入中國共產黨。1981—1988年被選為九三學社中央委員。1988年後任中國地質大學(北京)教授,博士研究生指導教師,校學位委員會主任。
袁見齊一生獻身於祖國的地質科學和教育事業。中國鹽類礦床開發利用的歷史極為久遠,但運用現代地質學的方法研究鹽類礦床,則始於20世紀30年代。袁見齊從1940年起對中國西南、西北廣大地區的鹽礦研究是最為深入、系統的,並在鹽類礦床成礦理論的學術研究上也取得很大進展。他在川、滇、黔等省區的鹽礦調查中,最早指出西南地區的寒武系、三疊系和中、新生代紅層均蘊藏有豐富的鹽礦資源,並興奮地期待「必有新姿態之鹽業興起」。1943—1944年他率先進入西北,調查鹽湖、鹽礦47處。這是中國歷史上第一次進行的鹽湖地質調查。袁見齊途中抽暇整理資料,陸續寄出論文6篇和記述地理、民俗等的新疆雜記10篇。歸來後出版《西北鹽產調查實錄》的專著。他把鹽湖的成因歸結為「鹽質之來源」、「地形之影響」和「氣候條件」等地質地貌環境條件,最早提出「灘鹽」系砂礫間潛水蒸發形成,與鹽池鹵水蒸發沉積鹽層有區別,也觀察到鹽湖區地形變遷與鹵水析鹽分異作用的關系,如達坂城鹽湖中石鹽與芒硝的分異等。西北斷陷盆地都在山脈環抱之中,「高山與深谷,高下懸殊」,「盆地內氣候極度乾燥,氣溫亦炎熱而多劇變,故利於鹽池之生成」。這些認識,正是袁見齊後來提出「高山深盆成鹽理論」的基礎。其中,如鹽類物質來源,鹽湖鹵水成分的演化,成鹽區的構造控制,地形與氣候的關系,以及鹽體變形特徵等學術觀點,至今仍有現實的指導意義。中華人民共和國成立後,他三次深入柴達木盆地,對察爾汗鹽湖鉀鹽礦床作了周密的考察和研究,總結了礦床形成條件,他的學術論文《中國內陸鹽湖鉀鹽沉積的若干問題》不僅首次描述和報道了這個世界上新類型的鉀鹽礦床,而且他總結得出的陸相盆地的成鉀條件和成鉀機理已為國內外鹽礦學界廣泛利用,並稱之為「陸相成鉀理論」。他的這一研究成果,為蘇聯科學院院士斯特拉霍夫(CtpaxoB,1962)在《沉積學原理》一書的第四卷中所引用。
1956年,袁見齊受地質部地礦司委託,指導新中國的鹽礦地質工作。在北京地質學院成立鹽礦科研組,主持鉀鹽礦床地質條件和預測找礦的研究工作。他應邀擔任輕工業部鹽業資源勘探隊科學顧問。在衡陽盆地找鹽工作中,在他的指導下發現並勘探了中國中新生代紅層盆地中第一個石鹽礦床。他三次赴青海柴達木盆地察爾汗湖工作,總結中國陸相成鹽成鉀的地質條件。1957年,他與中國科學院化學研究所柳大綱共同組建中國科學院鹽湖調查隊,在柴達木盆地發現了察爾汗鹽湖鉀鹽礦床。
在地質部的領導下,他於1959年主持完成了全國鹽類礦床分布規律和礦床遠景預測的研究項目,主編了中國第一幅全國鹽類礦床預測圖,不僅為地質部部署全國鹽礦普查工作提供了依據,而且根據中國地質構造特徵,分析討論了中國鹽類礦床成礦時代和成礦區域與西歐、北美的礦床差異。盡管當時可供利用的實際資料還不夠豐富,但他的預測基本上都為以後的勘探所證實。1961年中國首次在湖南衡陽紅層盆地進行鹽礦普查,他應邀到現場指導,他從地層、構造、沉積相等方面做了分析,提出新的找礦方向,不久即鑽遇厚鹽層,發現了紅層盆地中第一個石鹽礦床。70年代,中國已在許多層位和地區發現了大量鹽類礦床和若乾地區的鉀鹽層。他在「中國碎屑岩系中鉀鹽礦床形成條件」一文中,系統總結了中國鹽礦地質資料,概括為(1)鹽盆地的活動性;(2)鹽類物質來源的多源性;(3)鹽類沉積過程的復雜性(鹵水摻雜與鹵水遷移);(4)鹽類沉積層的多變性(包括變質和變形)等四個方面,並進一步歸納為「高山深盆的成鹽模式」。這一研究成果在中國地質學會成立60周年的學術報告會上宣讀,受到學術界的重視。袁見齊提出的這個理論模式,概括了成鹽盆地的構造控制、鹽類的物質來源、岩相分布、沉積環境、鹵水的演化發展等基本的成礦因素,既有現代實例,也有地質歷史上眾多的鹽類礦床資料依據,並經受了找礦實踐的檢驗。
袁見齊長期在高等學校從事地質教育事業,他在教學中,一貫主張認知和實踐並重的教學思想。他在教學和科研工作中勤奮努力,精益求精。他是一位學識淵博、平易近人、深受學生愛戴的教師,也是一位嚴格要求,具有嚴謹科學作風的導師。袁見齊常說:「一個人待人要誠要實,對社會盡力去作奉獻,這樣社會才會不斷發展。」他言行一致,表裡如一,大家都稱贊他是一位為人謙和、待人誠懇的長者。
袁見齊一生發表學術論文、專著、教材和譯著等100餘種,他是中國鹽類礦床地質學的開拓者和奠基人,他的學術思想和他對鹽礦資源勘探開發的重要貢獻,使他在國內外地學界享有很高的聲譽。 因家道中落,他8歲時入繼上海市奉賢縣袁應天家,遂更名為袁見齊。他自幼讀書勤奮,好學多思,才智敏捷,兼之家業凋零,求學不易,從小就培養了他篤學勵志的優良品格。袁見齊的舅父具有濃厚的民主思想和愛國主義思想,是同盟會成員,抗日戰爭時期因拒絕為日本人服務(出任縣長)被投入監獄。受其影響,青少年時期的袁見齊思想民主,立志報效國家,走科學救國的道路。
袁見齊對自然科學興趣廣泛。酷愛讀書,文學功底深厚,歷史知識豐富。小學時期的演講會、中學時代自編油印小刊物的經歷都使他終生受益。40年代曾以親身經歷為素材撰寫了題為《新疆雜記》的系列文章(連載於《鹽務月報》)。
袁見齊於1924年進入國立東南大學物理系,選讀了「地學通論」和「礦物學」,成績優異,遂轉入地學系。1929年畢業於中央大學地質系,並留校任教。先後擔任過系主任、教務長、副院長、研究生部主任等職務,並擔任碩士、博士研究生導師。他對地質教育,包括教育思想、教育理論、教學方法、專業學科建設、教學計劃和教學管理等都有深入的研究和豐富的經驗。他一貫主張要加強基礎教育,培養獨立工作能力和良好學風,發揮教師的教書育人作用。他長期主管學校的教務工作,認真負責,實事求是,以朴實真誠的精神為教學服務,深受大家的尊敬和愛戴。 1929年秋,袁見齊除擔任地質學和礦物學兩門課的實習和輔導外,適逢工學院土木系二年級新開設「工程地質學」,在鄭厚懷教授鼓勵下,他承擔了這門課的講課和實習的全部任務。他認真備課,出色地完成了教學任務,受到同事的好評。他這一生遇事不畏艱巨,敢於迎著困難上的精神,就是從這時培養起來的。
高元貴、袁見齊、楊遵儀
1929—1939年袁見齊任中央大學地質系助教,兼任地質系秘書,先後講授過工程地質學、地形測量學、普通地質學、地貌學、岩石學、結晶學、礦物學、經濟地質學、構造地質學等課程,曾任張正平、李學清、鄭厚懷、EardParejas等教授的助教。
在中央大學地質系10年教學生涯中,他主動擔任繁重的室內和野外的教學工作,並改進了地學測量、普通地質學、礦物學、岩石學、構造地質學、礦床學等課程的實驗、實習。
1933年起他在鄭厚懷先生指導下率先在中國礦床教學實驗中引入「礦相學」研究方法。在《江蘇江寧獾子洞之成礦作用》(1936年)一文中,首次發表了運用礦相學方法系統地進行礦石物質成分、結構構造方面的研究,從而得出礦床成因的結論。謝家榮先生認為該文「……為精心結構之作,所附示礦石結構之繪圖6幅,精美絕倫,極堪取法」。教學之餘,他在江浙、魯皖、寧蕪等地從事礦產資源調查和礦床學研究。由於他對寧鎮地區的地質情況十分熟悉,經常在教學中安排現場教學示範,如地形測量、地質制圖、礦產調查方法等。他認為,地學教學如能隨時結合野外實習,方能使課堂上所學的書本知識融會貫通,而工作方法和工作經驗的積累,也無不得益於勤於實踐。
1933年他隨中央大學地質系的「四川地質調查團」帶領學生調查四川綦江鐵礦,西行到峨嵋縣,為了測制震旦系玄武岩剖面,他和李春昱、張祖還等人冒著生命危險,奮力攀登八百餘米的懸崖,直達金頂。1938年,他與李承三、郭令智赴西康調查。在雅安、康定、道孚、新龍等地作路線地質及礦產調查。入康途中,他因馬驚而傷左腿,途中無法治療,僅草草裹傷,請人從馬上抬上抬下,以驚人的毅力堅持隨隊西行,直至調查任務完成。
解放前,中國邊遠地區交通困難,治安混亂,高等學校經費困難,生活、工作條件都很差,地質工作不僅辛苦,還有安全問題。但他從不把個人的甘苦放在心上,總是說:「賞山水之樂,識寶藏之豐,只有地質學家能體味個中樂趣」。由於勤奮努力,青年時代的袁見齊在地學的許多領域都有科學論文發表,如《江寧縣鳳凰山鐵礦儲量之新估計》(1934年)、《揚子江上游水力發電廠址之地質討論》(1935年)、《宜昌黃陵廟、葛洲壩兩處築壩問題》(1941年)、《西北鹽產調查實錄》(1946年)、《新疆庫車、拜城、溫宿岩鹽之成因》(1946年)等。 1948年,鹽務總局南遷,袁見齊拒絕遷廣州、撤台灣,返回上海改任唐山工學院(臨時在上海辦學)教授。剛步入壯年的袁見齊,此時已無法安心於課堂教學。他隔江遙盼北斗星,終於迎來了祖國的解放。1949年5月隨工學院師生返回唐山時,沿途看到解放區的嶄新面貌,令他感嘆,促他振奮。
北京地質學院
1952年,他調到北京地質學院任教,並擔任了教研室主任、系主任、教務長、院長助理、副院長等職務。為了提高教學質量,培養地質人才,他在主講普通地質學、礦床學、非金屬礦床地質學等課程的同時,開展一系列的教育制度、方法、內容的改革。1959年在歡慶建國十周年的時候,他寫了《巨人的步伐——從北京地質學院的成長看地質教育事業的發展》,對新舊中國地質教育面貌作了深刻的對比。
在教育問題上,「要啟發式不要注入式」,向他提出了進一步提高教學質量的要求。他回顧自己十餘年的教學經驗,感到只求內容充實,條理清楚,易於理解,便於記憶,已遠不能達到「啟發式」的要求。因此,他在講課中,力求生動活潑。在唐山兩年的教學正如同學們所評論的:「他把礦物學課教活了」。調入北京地質學院後,他繼續鑽研,對啟發式教學理解更深。他一再強調:「啟發式教學不單純是方法問題,也是教學理論和辯證思想的具體體現。要啟發聽課者積極思維,必須由教師積極引導。」他把登上講台比喻為表演藝術家走上舞台,也要「進入角色」。講理論時,要像參加辯論會那樣,辨疑解難,講清概念。講描述性知識時,應如身臨其境,探幽發微。他的教學思想和教學效果受到師生的贊揚,他多次上示範課,為青年教師的成長,無保留地提出自己的意見。聽他講課既學到知識,又學到辯證法,還學到科學作風。他的課堂教學能融合科學技術、教育學、心理學、美學於一體,這是他幾十年刻苦鑽研教學藝術的結果,也是他十分熱愛教育事業、熱愛學生的體現。他堅持地質學家必須做到既動腦又動手。因此,在他主管北京地質學院教學工作時,十分重視周口店教學實習基地的建設。對學生的畢業實習,他堅持畢業論文的選題一定要努力結合地質找礦工作。
1978年他主持武漢地質學院北京研究生部工作時(任研究生部主任),為了取得培養碩士、博士研究生的教學經驗,他堅持在教學第一線上課,並就課程設置、實驗室建設、論文選題,甚至學生的課業負擔、課余活動等,都作了認真調查。他參與制定了學校的中長期發展規劃,使研究生的教學工作步入正軌。1985年他又指出高等學校不僅要傳授知識,還必須傳授獲得知識的方法,並能運用知識和發展知識,對研究生部的教學提出了更高的要求。幾十年來,他以極大的熱忱從事培養碩士研究生、博士研究生及青年教師的工作,為地質事業後繼有人作出了突出的貢獻。
六十多年來,他與翟裕生等合作主編了《礦床學》等多種教材,撰寫科學論文和學術專著百餘篇。主要獲獎成果有:《中國碎屑岩系中鉀鹽礦床的形成條件》(1980,袁見齊、霍承禹著,國際交流地質學術論文集,為第26屆國際地質大會撰寫),獲1981年度武漢地質學院優秀科研成果一等獎;《高山深盆的成鹽環境——一種新的成鹽模式的剖析》(袁見齊、霍承禹、蔡克勤著,地質論評),獲1983年地質礦產部成果三等獎;《江漢盆地鉀鹽礦床的發現及研究》,袁見齊代表了參加單位(武漢地質學院)獲石油部1985年度科學進步三等獎;《礦床學》(國家統編教材)(1988,袁見齊、朱上慶、翟裕生著,地質出版社),獲1988年國家教育委員會優秀教材一等獎;《鉀鹽礦床微機專家咨詢系統》(袁見齊、帥開業、彭盛鳳著),1988年獲地質礦產部成果三等獎。
1963年起,袁見齊教授歷任北京地質學院副院長;中國地質學會北京分會副理事長,後為名譽理事。1979年,當選為中國地質學會第32屆理事會副理事長,1984年後改任名譽理事。中國科學院地學部委員,中國科學院綜合考察委員會鹽湖考察隊副隊長,國家科學技術委員會鹽湖組成員。袁見齊教授曾長期兼任地質部地礦司科學技術顧問,化工部化學礦產地質研究院科學技術顧問,北京市科協自然科學小叢書編委、地學組主任編委,《沉積學報》編委、《礦床地質》雜志常務編委,《大地構造與成礦學》雜志編委。1954年加入九三學社,曾任九三學社北京分社常委兼宣傳部長、中央委員;九三學社第四、五、六、七屆中央委員,第八屆中央參議委員。1964—1988年,當選北京市政協第四、五、六屆委員。1978—1982年,當選為湖北省第五屆人大代表,湖北省第四、五兩屆政協常委。1981年他以74歲高齡加入中國共產黨。他的學生們贊揚他「欣逢盛世身猶健,丹心一片志方遒」。
中國鹽類礦床研究的開拓者
30年代譚錫疇、謝家榮、李春昱、李銳言、林斯澄都曾對四川黃鹵、黑鹵、岩鹽的成因和相互關系進行過理論探討。但對鹽類礦床和鹽湖進行全面、系統研究的,則首推袁見齊。
1937年,南京淪陷,袁見齊隨中央大學地質系師生西遷重慶。1939年他轉入雲南大學任教,與朱熙人、郭令智共同編著《雲南礦產志略》(1940年)時,沿途屢見「赤貧之家,往往其食菜中不得鹽味」。又值抗日戰爭時期,海鹽來源斷絕,內地鹽價飛漲。激於地質學家的良知,他決心從事鹽礦和鹵水資源的調查。1939年他在滇中元永井、黑井進行了較詳細的地質調查。1940年8月他辭去雲大教職,應朱庭祜的約請,到貴州開陽擔任鹽礦技師,經常隻身奔走在雲貴的高山深谷中。
在從事滇黔找鹽時期,他逐漸與以侯德榜教授為首的黃海化學工業研究社有了聯系。其時,侯先生因沿海淪陷,正謀求在內地重新發展中國的鹽化工業,迫切需要調查鹽礦、鹽湖資源。1943年7月,鹽務總局與黃海化學工業研究社聯合組織西北鹽產調查團,袁見齊作為該團唯一的地質學家,負責鹽礦儲量地質調查工作。中國西北鹽湖廣布,開發利用歷史悠久,但無人做過科學的地質研究,鹽礦資源毫無記載。當時廣闊的西北地區,大漠荒野,鹽湖、鹽礦幾乎都處於人跡罕見的戈壁深處,窮鄉辟壤,舉步維艱。他一行4人,冒著風險,在新、甘、青、寧、蒙五省(區)行程2萬余公里,歷時13個月。他在《西北鹽產調查實錄》(1949年)一書中,記載了「山鹽(鹽礦)16處,池鹽55處,重要灘鹽19處」,並指出:「西北各省,位居大陸中央,距海遼遠,水流不能外泄,雨量稀少,產鹽豐富,甲於中國」,「新疆省內,無百里之內無鹽」,從此,中國西北豐富的鹽礦和鹽湖資源始為世人所知。這在中國鹽礦研究史上實是一件大事。中華人民共和國成立後,輕工業部組織了鹽業資源勘探隊,在他的指導下,對茶卡、柯柯、吉蘭泰等鹽湖進行了鑽探,計算儲量與40年代估計數量差不多。當下上述鹽湖已成為機械化開採石鹽的工業基地。同時,在他的指導下,湖南衡陽盆地首次發現了古代陸相厚層石鹽礦床。
為了農業化肥化,他投身於尋找鉀鹽資源的工作。應地質部宋應副部長約請,多次參加了工作部署的討論,並提出具體意見,促進了雲南、新疆及東部各省的紅層盆地、四川三疊系和山西奧陶系的找鹽找鉀工作,取得了進展。除找到雲南勐野井鉀鹽礦床外,還發現了雲南及東部沿海各省多處石鹽、芒硝、天然鹼礦床和鉀鹽找礦線索。新疆庫車盆地的鹽礦床和達坂城鹽湖等也得到進一步了解。在60年代前期,他正負責北京地質學院的教學領導工作,但他不辭辛苦。在鹽礦地質人才培養、工作部署等方面,不僅參與組織籌劃,並親自奔走於川滇黔和東部各省工地,他三度進入柴達木盆地,不顧嚴重的高山反應,白天奔走在崎嶇的鹽壟之間,夜晚冒著嚴寒露宿於鹽灘之上,為找鹽找鉀事業作出了貢獻。同時他還根據國外經驗,提出了找油氣工作中兼探鹽類礦床的方法,得到地質和石油兩個部門的重視。1972年在江漢盆地中,可能找到硫酸鉀鹽層的預見終為鑽探所證實。
1976年後,袁見齊在培養碩士、博士研究生時,十分注意鹽類礦床地質的建設和發展,提出了除繼續尋找鉀鹽礦床外,應注意蒸發鹽建造中其他礦種的尋找。他雖不能親往找礦現場,仍以80高齡親臨化工部鉀鹽礦床培訓基地,並登臨泰山極頂。
陸相成鉀理論與高山深盆成鹽模式的建立
由於袁見齊在鹽礦地質學方面的傑出貢獻,在第一個五年計劃開始時,他受聘於輕工業部鹽務總局擔任資源勘察隊的顧問。在很短的時間里全面恢復了食鹽的生產,滿足了國計民生之所需。鑒於中國歷代以農業為立國之本,他又把目光投向了農用化肥的礦產資源的找尋。他根據世界各國,特別是發達國家農用化肥的發展經驗,多次指出中國磷礦有較好的資源優勢,但缺乏鉀肥資源,中國鉀鹽成礦條件和找鉀方向的研究實屬刻不容緩。1956年在北京地質學院礦床教研室成立了以他為學術負責人的鹽礦科研組。不久,他又和中國科學院化學研究所柳大鋼先生共同組建鹽湖調查隊,並任副隊長。1957年,青海柴達木盆地察爾汗鹽湖鉀鹽礦床的發現,對他震動很大。為了弄清這個內陸鹽湖鉀鹽的成礦條件,他於1958年起3次到察爾汗鹽湖工作,對這個面積達5800平方公里、鉀鹽儲量達數億噸的礦床做了科學的調查,寫出了《中國內陸鹽湖鉀鹽沉積的若干問題》(1961年)和《含鉀沉積形成條件的幾個問題》(1961年),這就是後來被稱為中國陸相成鉀理論的學術論文。與此同時,為指導鹽類礦床工作,他組織北京地質學院師生三十餘人,於1959年完成了中國鹽類礦床分布規律和遠景預測研究,主編了中國第一幅中國鹽類礦床預測圖。在這項工作中,他指出中國鹽類礦床成礦時代和成礦區域與西歐北美的著名礦床不同,結合他十多年以前在新疆指出的鹽體變形和鹵水遷移的特點,決定從中國鹽類礦床的實際資料的基礎上總結成礦理論,以提高中國鹽類礦床找礦水平。同年,衡陽盆地找鹽工作遇到困難,他應邀到現場指導,根據沉積中心遷移的觀點,提出了新的找礦方向。不久,輕工業部鹽勘隊鑽遇厚鹽層,發現了茶山坳石鹽礦床。1961年雲南邊陲的江城縣發現鉀鹽礦床,他立即帶領師生進入礦區,通過野外觀察,指出了這個鉀鹽礦床物質成分和礦體形態的特點,並率領研究生親自參加了這個礦床的研究工作。在60年代前期,他根據察爾汗鹽湖鉀鹽沉積過程和沉積環境的實際資料,以及雲南勐野井、湖南茶山坳、新疆庫車盆地的鹽礦所見到的礦床特徵相參照,概括出鹽類(鉀鹽)成礦理論的若干觀點,這些觀點與百餘年來作為鹽類礦床成因理論基礎的沙洲說不盡相同,而和國外某些新觀點頗多相似之處。
70年代,石油地質工作者在東部中新生代地層中發現了分布廣泛的石鹽礦床,也發現了一些含鉀的鹽層,為袁見齊成鹽成鉀理論提供了豐富的資料。1980年為參加第26屆國際地質大會而寫的題為《中國碎屑岩系中鉀鹽礦床的形成條件》的論文里,他系統地闡述了中國鹽礦研究30年來的主要成就,概括為:鹽盆地的活動性;鹽類物質的多源性;鹽類沉積過程的復雜性;鹽類物質的易變性(包括變質和變形),並進一步概括為「高山深盆的成鹽模式」,在中國地質學會成立60周年學術報告會上宣讀(1983年),受到普遍的重視。程裕淇先生在會議總結中指出:「高山深盆的成鹽模式」是中國鹽類礦床成因理論的新發展,也是對傳統成鹽理論的修改和補充。袁見齊院士提出的這個理論模式,概括了成鹽盆地的構造控制,鹽類的物質來源、岩相分布、沉積環境,鹵水的演化發展等基本的學術觀點,既有現代實例,也有地質歷史上眾多鹽類礦床的資料依據。他對鹽類礦床成因理論的總結,尤其是他根據中國地質資料對鉀鹽成礦理論的發展,已形成一個系統的學術體系,成為國內外受到重視的學術流派。
1988年81歲的袁見齊患了食道賁門癌。他天天堅持晨練,積極參加校內外的各項工作。直至1991年春末夏初病情惡化,他仍以頑強的毅力與病魔作斗爭,堅持參加一些會議,審閱研究生論文,並參與有關察爾汗鹽湖文章的修改工作……他把自己的生死置之度外,想方設法把自己多年積累的經驗、自己新的認識和看法提供給後人參考,更好地完成「承前啟後,繼往開來」的任務。
1991年10月28日凌晨,袁見齊因病逝世。
⑼ 地球科學的發展簡史與未來展望
地球科學是一門既古老而又年輕的科學。說其古老,是因為有關地球科學知識的萌芽與積累從人類誕生的那天起就已開始;說其年輕,是因為地球科學的主要學科的真正創立只是最近幾個世紀的事情,並且迄今為止,地球科學雖已發展成為一個較為完善的科學體系,但其中仍存在許多重大基礎理論問題未獲解決,並且還不斷地涌現出新的重大科學問題。地球科學的發展歷史大致可分為三個階段,即:古代地球科學知識的萌芽與積累階段(17世紀以前)、地球科學的主要學科的創立與初步發展階段(17~19世紀)、地球科學的革命與全面發展階段(20世紀至今)。現今地球科學正處在一個革故鼎新的關鍵時期,可以預見,在不遠的將來,地球科學將進入一個全新的、更成熟的發展新階段。
(一)古代地球科學知識的萌芽與積累(17世紀以前)
有關地球科學的知識與人類生活密切相關,其思想的萌芽可以追溯到遠古時代。隨著人類文明的發展,地球科學知識也得到了不斷積累。我國是具有悠久歷史的文明古國,其地球科學思想萌芽之早、知識積累之豐富是任何其他國家都不能比擬的,現僅舉幾例,可見一斑。
《禹貢》、《山海經》、《管子》是成書於春秋戰國時代(公元前770~公元前221年)的最早一批有關地理、地質、水文、氣象的著作。《禹貢》記載了公元前21世紀大禹治水時候所了解的全國各地的礦產情況和山川地形。《山海經》除記述了山嶽、河流、湖泊、沼澤、氣候與氣象等之外,還記述了岩石(礦石)及礦物(金屬與非金屬礦物)72種,礦產地440多處,此書把礦產劃分為金、玉、石、土四大類,這是世界上最早提出的礦產分類。《管子》一書曾對金屬礦床與找礦知識有精闢論述,指出了利用礦物共生組合及「鐵帽」等作為找礦標志的科學方法。該書還曾對河流的橫向環流、側蝕作用形成河曲的過程進行了正確分析。
東漢傑出的科學家張衡於公元132年創造了世界上第一台地震儀——候風地動儀,公元138年在洛陽用這台地震儀正確測出了發生在650 km外的隴西地震(圖0-5)。
《水經注》是南北朝卓越的地學家酈道元在研究前人著作的基礎上,結合自己的實際考察,於公元512~518年編寫的著名地學著作。書中涉及地域廣泛(包括中國及部分鄰區),記述內容包括河流、瀑布、湖泊、風沙、溶洞、火山、地震、山崩、地滑、溫泉、隕石、化石、礦物、岩石和礦產等多方面的地質、地理及水文等內容,至今仍有參考價值。
圖0-5 張衡的候風地動儀及簡要原理
(引自徐邦梁,1994)
宋朝沈括(1031~1095年)所著《夢溪筆談》是一部網路全書式的光輝著作,其中涉及地球科學領域的包括隕石、地震、礦物、礦床、化石、河流、地下水、海陸變遷、地形測量和制圖等多方面。例如,書中論述了流水的侵蝕作用與沉積作用;推斷華北平原是由河流自上游搬運泥沙到下游沉積而形成的沖積平原;沈括還根據太行山東麓山崖間所見海生螺蚌化石,推斷東距大海千里以外的該地在古代曾經是海濱;他還根據化石推測古地理、古氣候的變遷。沈括對化石的正確認識比義大利人達·芬奇所提出的類似觀點要早400年;他在分析地質問題時使用的古今類比法比萊伊爾《地質學原理》所應用的「將今論古」的方法要早700多年。沈括還首次使用「石油」這一科學術語,該術語被一直沿用至今。
《徐霞客游記》是明朝徐宏祖(1586~1641年)撰寫的一部考察紀實性著作,書中對我國許多地區的岩溶、火山、溫泉、水文、地貌及礦物等作了極有價值的記述。
《天工開物》為明代宋應星(1587~1661年?)所著,書中詳細記載了非金屬礦物的產地、形狀及性質;並根據煤的硬度與揮發性提出了世界上較早的煤分類法;特別是第一次系統論述了我國采礦工程技術,對礦藏開采、井下支護、通風、礦井充填、礦石洗選等都有細致描述。
由此可見,我國古代地球科學思想非常活躍,積累了豐富的理論和實踐知識,這一領域的研究與成就當居世界前列。但是由於我國封建社會(特別是後期)的閉關自守,重視習文讀經,輕視生產技術和自然科學知識,搞文化專制統治,嚴重阻礙了科學的發展,使近代地球科學的一些主要學科沒能在中國這片沃土上誕生。
國外古代地質知識的萌芽與積累主要集中於歐洲。
古希臘學者畢達哥拉斯(約公元前571~公元前497年)、亞里士多德(公元前384~公元前342年)、狄奧弗拉斯特(公元前370~公元前287年)等都曾對火山噴發、地震和尼羅河三角洲的形成進行了觀察和解釋,並根據岩層中的貝殼化石得出海陸變遷的概念,他們還對部分岩石、礦物作了初步分類和描述,還對一些天氣現象作過適當的描述與解釋。
古羅馬的斯特拉波(Strabo,公元前63~公元20年)著有《地理學》,書中論及了有關化石、海陸變遷、火山、地震、河流的搬運與沉積作用等許多方面的地質問題。老普里尼(Pliny the Elder)於公元77年著出《自然史》,書中曾對礦物進行了專門論述,包括當時使用的各種礦物、建築用石材、礦石及礦床、采礦及冶金方法等。同時代的西尼卡(Seneca)著有《自然問題》等書,論述了有關地震、地下水和地面水問題,認識到河流對山谷的侵蝕作用。
14~16世紀歐洲的「文藝復興」運動給地球科學的發展帶來了生機,為地球科學的一些主要學科的創立准備了條件。
15世紀末至16世紀初,哥倫布、麥哲倫等相繼環球航海成功,證實地球是球形,並對大洋和大陸的輪廓有了初步了解。1530~1540年,哥白尼寫成了《天體運動》這一偉大著作,提出了「太陽中心說」。這對該時期的地球科學研究起了重要促進作用。
義大利藝術家達·芬奇(1452~1519年)早年曾領導開鑿運河工程,他對化石進行了細致的觀察和研究。他認為,現今內陸或高山上發現的海生貝殼化石,是原先生長在海水中的生物,後來埋藏在泥沙中而形成,並由此推測海陸變遷歷史。他還明確指出,地球是一本書,這本書早於文字記載,科學的任務就是辨讀地球自身的歷史痕跡。
德國的阿格里柯拉(Agricola,1494~1555年)一生著有七部地質專著,除了敘述德國采礦業的發展以外,還根據礦物的物理性質對其進行分類,對礦物與金屬礦床的形成及相互關系作了論述,並涉及古生物學等問題。後人譽之為「礦物學之父」。
(二)地球科學的主要學科的創立與初步發展(17~19世紀)
對於氣象學,從古代到16世紀只限於零碎的定性觀察和描述,還談不到獨立的科學。17世紀,由於工業和自然科學的發展,特別是物理學的成就,使較精密的氣象儀器相繼發明,有關氣象學的理論也得到很大提高,使氣象學逐步發展成為獨立的科學。
義大利物理學家和天文學家伽利略(Galileo)於1593年發明了溫度表,義大利物理學家和數學家托里拆利(Torricelli)於1643年發明了氣壓表。由於有了溫度表和氣壓表等氣象儀器,年在義大利北部建立了氣象觀測站,以後許多國家也相繼建立氣象台站。由於廣泛的氣象觀測,獲得了豐富的資料,氣象學的研究逐步深入。此後,隨著無線電通訊技術的發展,使氣象觀測結果能很快地傳到各地,給予編制和研究天氣圖以可能性。1860~1865年間天氣圖迅速發展起來。19世紀末,在小范圍內已開始了高空探測的高空氣象學。
在地球科學中,地質學的創立具有劃時代的意義。歐洲18世紀開始進入產業革命時期,隨著生產力的提高和近代工業化的急速發展,對礦產的需求日益增加,因而促進了找礦和地質調查工作,使地質知識與資料迅速積累,逐步形成了系統的地質學理論和研究方法,於是地質學作為一門獨立的科學誕生了。
在地質學的創立過程中,學術思想論戰曾起到了重要的促進作用。當時的論戰是在「火成論」者與「水成論」者之間及「均變論」者與「災變論」者之間進行的。
「水成論」者認為,組成地殼的所有岩石都是從原始海洋物質中結晶、沉澱形成的,他們否認地殼運動的存在,主張地球從取得現有形態以來沒有發生過大的變化。「水成論」者的代表人物是德國弗萊堡礦業學院礦物學教授魏爾納(A.G.Werner,1750~1817年),他對礦物學的研究有卓越貢獻,由於他豐富的知識和口才,使他馳名歐洲,對傳播地質學起了重要作用。魏爾納1775年在弗萊堡開始講學,「水成論」興起,由於他的聲譽和擁有眾多門生及崇拜者,加之教會的支持,使得「水成論」在18世紀後期的歐洲占據統治地位。
「火成論」者的代表是蘇格蘭地質學家赫頓,他發現花崗岩脈穿插在沉積岩中呈侵入接觸關系(有烘烤及冷凝邊),認為除沉積岩外,還有岩漿岩和變質岩,並認為地殼處於不斷的演變之中,這一過程是緩慢的,過去發生的變化和現代進行的演變過程是類似的。他較正確地論述了三大岩類的成因及地殼運動的影響。赫頓1785年發表最初的《地球理論》論文,提出「火成論」,1795年重新發表《地球理論》著作,系統論述了自己的觀點。該書為地質學的創立奠定了基礎。
自此,「水成論」與「火成論」的論戰愈演愈烈,隨著人們了解到更多的地質現象,到19世紀初,「水成論」觀點逐漸被拋棄,「火成論」取得了勝利。
「災變論」者的代表是法國學者居維葉(D.G.Cuvier,1769~1832年),他在研究巴黎盆地地層中的生物化石時發現,在相隔很近的岩層中動植物化石群的種屬有顯著差異,曾經一度出現的古生物種屬,後來竟完全絕滅而代之以新的種屬;他還看到較老岩層發生褶皺,上面蓋以水平的沉積岩層。於是他便認為地殼曾經發生巨大變革,產生世界規模的大災變,致使地形改變、生物滅絕,以後在一定的時間內又重新創造出新的動植物來;地球上曾經歷了多次這樣的大災變和再創造過程;最後一次大災變發生在五六千年以前,並造就了地球的現今面貌和生物特徵。居維葉的「災變論」強調地質發展過程中的突變階段,雖有合理成分,但他否認地球的漸近發展過程,並把其演變歷史歸結為古今沒有聯系的一系列不可知的突然事件。居維葉的重復創造與不可知的觀點,特別是最後一次災變的時間與聖經中論述的「大洪水期」和「諾亞方舟」神話一致,因而受到了教會的歡迎,得到廣泛傳播。
與「災變論」針鋒相對的是生物進化論和地質學的「均變論」。法國學者拉馬克(Lamark,1744~1829年)在研究巴黎盆地第三紀古生物化石時,發現生物的種與種之間有過渡關系,某些種屬是由另一種屬發展而來的,並有由低級種屬向高級種屬演變的規律。他認為生物進化過程是極其漫長的,它與地球的演變歷史同時進行。英國地質學家萊伊爾繼承了赫頓的思想,經過與「災變論」的多次論戰,在結合前人成果及大量實際資料的基礎上,於1830年出版的《地質學原理》第一冊中明確提出了地質學的現實主義原則(即「將今論古」),指出地球的發展歷史是漫長的,解釋地球的歷史用不著求助於上帝和災變,那些看來非常微弱的地質動力,經過長期緩慢的作用過程,就能使地球面貌發生巨大變化。這就是「均變論」的主要思想。
隨著《地質學原理》一書的問世,「均變論」的思想逐漸取代了「災變論」,現實主義原則也成為了地質學方法論的一條基本原則。但是「均變論」強調「古今一致」與漸近發展的同時,本身又存在忽視在地殼發展過程中有飛速發展階段(突變)的片面性。
萊伊爾的《地質學原理》(共三冊)是一部劃時代的著作,它確定了地質科學的概念,總結了地質科學的研究方法,初步建立了地質科學的體系,是地質科學創立的標志。自此以後,地質科學進入初步發展時期,到19世紀末已獲得了很大進展。在研究地殼的物質組成方面,用顯微鏡研究岩石和礦物的方法得到充分發展,地球化學的工作也逐漸開展起來。
在研究地殼的演化歷史方面,逐漸建立起了比較完善的相對地質年代表。北美學者霍爾、丹納根據對美國東部造山帶的研究,提出了「地槽」學說,對地質學研究產生了深遠的影響。在地質學的應用方面,礦床學進一步發展,並誕生出了石油地質學。地震地質學、工程地質學等也開始逐漸發展起來。
17世紀德國地理學家瓦陵尼阿士(1622~1650年)的《普通地理學》開始介紹哥白尼、伽利略的「太陽中心說」,提出專論地理學和通論地理學的區別。前者描述特定地區,後者闡述一般原理。18世紀末至19世紀初,德國洪堡德(1769~1859年)與李特爾(1779~1859年)奠定了近代地理學的基礎。
洪堡德的代表作是《宇宙:世界的自然描述概略》,共五卷。他最早採用計算氣象要素平均值的方法研究氣候,提出等溫線的概念,1817年繪制出第一幅世界年平均溫度分布圖,提出大陸東西兩端的氣候差異和海洋性氣候、大陸性氣候類型。他觀測了地勢升高100 m氣溫下降0.6 ℃的垂直遞減現象,研究氣候與植物分布、類型的關系,提出平原植物分布的水平地帶性和山地植物分布的垂直地帶性。他最早運用地形剖面圖和地理比較法研究地理現象的規律性,奠定了自然地理學特別是氣候學與植物地理學的一般原理。
李特爾通過區域描述和地面現象綜合比較,研究地理環境對人類活動的影響。他強調地理學要以人地關系為主旨,提出比較地理學的概念。1817年李特爾的《地理學》第一卷出版,到1859年共出版19卷。
此後,地理學得到了進一步發展。德國地理學界比較著名的學者和學派有拉采爾的「地理環境論」、赫特納的「地理學方法論」等。法國比較重要的地理學派有維達爾·白蘭士和白呂納的「人地相關論」等。美國著名的地理學說有戴維斯(W.M.Davis,1899)的「地貌侵蝕循環說」,該學說主張陸地自然面貌是由侵蝕造成,認為地表形態是連續的,又有階段的,是地球內部結構與外部營力的結合。他把河流發育分成青年期、壯年期和老年期,地殼上升使河流復活。他的學說奠定了自然地理分析的基礎。
(三)地球科學的革命與全面發展(20世紀至今)
20世紀以來是現代地球科學發展的新時期,在這一時期,傳統的地球科學發生了一系列的革命,其中影響最為深遠的是固體地球科學(包含地質學和地球物理學等)的革命。
固體地球科學的革命主要是大地構造理論上圍繞活動論與固定論發生的思想革命。傳統的地質觀念認為,大陸及海洋只在原來的位置上作垂直升降運動,其相對位置未發生顯著變化,故被稱為「固定論」,「地槽」「地台」說是其典型代表。「活動論」者認為,大陸曾有過長距離的水平運動,大陸和海洋的相對位置是不斷變化的。代表「活動論」的大地構造學說是「大陸漂移—海底擴張—板塊構造學說」。經過近半個世紀的爭論,到20世紀60年代末期,以現代地質及地球物理研究成果為基礎的板塊構造學說取得了決定性的勝利,並由此推動了地質學與地球物理學領域的一場深刻革命。
與此同時,隨著科學技術的進步,20世紀以來的地質學獲得了前所未有的全面發展。高溫高壓實驗技術、同位素地質年齡測定技術、電子計算機、電子顯微鏡、大陸超深鑽與深海鑽探技術等給地質學的發展以極大的推動作用,使地質學逐步由定性描述與分析向半定量、定量分析與研究發展。地球物理、地球化學方法在研究地球及地殼的物質組成、結構構造及運動特徵方面取得了豐碩成果,成為推動地質學發展的強大動力。航天技術在地質學上的應用取得了重大成就,以航天技術為基礎的新興的天文地質學顯示出旺盛的生命力。這些研究將為人類最終了解地球起源與演化、解決許多重大地質問題發揮重要作用。
地質學的應用是促進地質學發展的動力,20世紀以來除傳統的礦床學不斷發展,提出了許多新理論之外,石油地質學的發展尤其令人矚目。水文地質、工程地質、地震地質等的研究也發展迅速。特別是20世紀中期以來,環境地質研究的重要性越來越引起人們的注意,正在向縱深方向發展。
20世紀以來在地理學上也發生了重要的革命,特別是研究方法與手段上的革命,通常稱為地理學的計量革命。20世紀50年代,地理學開始採用現代數學方法分析地理問題。1955年,美國華盛頓大學地理系在加里遜主持下開設第一個應用數理統計研究班,推動計量地理學發展。1963年,伯頓提出「計量革命」口號,使這一趨勢推向歐洲和全球。地理學計量革命的實質是用現代數學方法和計算機,運用模型和模擬,使地理學的理論精確化,計算快速化,從傳統的定性分析向定性和定量分析相結合過渡。20世紀60年代以來,在計量革命的推動下,人們把地理環境和區域看作是一個系統,大量地應用計算機、遙感、遙測等新方法,對系統及其相互作用進行模式化、公式化,用數字、圖像等定量表達人地關系,說明區域差異與變化,從而對地理環境的演化進行科學預測,以期達到人地關系的最優化。這就是「地理信息系統(GIS)」的成功開發與廣泛應用。這樣,使地理學由以前的現象描述發展到科學解釋和定量預測的新階段。與此同時,由於社會的需要,應用性的地理分支學科大量涌現,如工程地理學、環境地理學、資源地理學、應用景觀學等。
20世紀以來氣象學的革命性變化更加突出。在20世紀的前50年,氣象觀測開始由傳統的地面觀測向高空發展,主要以風箏、氣球等為高空觀測工具,其所達到的高度是有限的。20世紀50年代以後,由於觀測系統有了激光、雷達、人造地球衛星等新技術與新手段,大大地推進了氣象學的發展。大規模的綜合遙測、遙感,使得幾小時的短期災害性天氣預報不再是純預報問題,而變成了對實況的跟蹤與真實預報。計算機的大量利用,使得對大氣現象定量地進行數值模擬成為現實。這些研究的進步也大大促進了氣象學基礎理論的發展。
地球科學的全面、飛速發展,還使得20世紀以來誕生了一些新興的分支學科,如地球物理學、地球化學、海洋學、環境地學、地球系統科學等。海洋學與環境地學都與人類現今的生活、生存及未來的發展有著極其緊密的聯系,因而受到科學工作者及整個社會的高度重視,它們在地球科學中的地位也愈來愈重要。20世紀後期,隨著地球科學綜合性、系統性研究的深入,地球系統科學這一分支學科逐漸興起和發展起來。地球系統科學把地球看成為一個由多個層圈子系統組成的統一、復合系統,強調用系統論的觀點綜合性、整體性研究整個地球系統(包括各子系統)的過去、現在及未來的行為。
(四)地球科學的發展展望
21世紀將是人類社會發展史上的一個巨大變革時代。現今地球科學的發展正在進入一個建立新知識體系的重大轉折時期。
長期以來,地球科學在社會中的作用主要是通過研究地球,指導尋找礦產、能源和各種自然資源,以保證人類和社會發展對資源的需求;而對於自然環境方面的應用則處於從屬的地位。由此建立起來的地球科學知識體系可概括為「資源型」的知識體系。但是,隨著社會發展,當代社會正面臨著人口、資源、災害和環境方面的挑戰,它直接威脅著今後社會的進步和人類的生存條件。在這些挑戰面前,地球科學除要解決能源和礦產問題外,還必須幫助解決當今社會生活中面臨的許多重大問題:減輕自然和人為災害、尋找和保證充足干凈的水源、安全處理有毒有害和放射性廢物以及為合理利用自然資源、為環境污染的綜合治理、為保護生態環境、為國土整治和農業發展等等提供地學知識和服務。所有這一切,都將促使地球科學從「資源時代」進入「環境時代」和「社會綜合應用時代」。因而要求其社會功能由「資源型」拓寬到「社會型」。與此相適應,地球科學的主要任務和目標都將會發生相應變化。例如,1993年美國國家研究理事會發表了指導美國地球科學發展的戰略報告,即《固體地球科學與社會》報告。該報告明確指出,固體地球科學今後的主要任務是:①了解全球系統所涉及的過程,特別注意地球系統各組成部分之間的聯系和相互作用;②提供充足的自然資源(水、礦產和燃料);③減輕地質災害;④調節全球和區域的環境變化。這份報告強調,地球科學研究的目標是了解整個地球系統過去、現在和未來的行為,以保證人類社會持續發展的條件。
地球系統科學的興起正是地球科學為適應上述新形勢而發展的結果。由於地球系統科學與地球的環境、資源、全球變化和人類可持續發展研究等結合緊密,代表著地球科學新的研究前緣和學科生長點,因而受到廣大的科學工作者及全社會的極大關注。地球系統科學目前所涉及的重點研究內容主要有地球系統的相互作用與動力學、全球變化、數字地球、地球系統科學與人類可持續發展的關系等。地球系統科學研究已取得了許多重要進展,可以預見,其研究的深度、廣度和應用前景將是不可估量的。
當然,地球系統科學並不能代替傳統地球科學各分支學科的研究與發展,相反要求它們能更深入精確地研究和提供地球系統各組成部分自身的特徵與規律性認識,以便進行系統分析和綜合。因此,從某種意義上說,地球系統科學與地球科學各分支學科之間的關系是一種全局與局部、整體與部分的關系。
由上可見,未來的地球科學將成為關繫到人類生存和社會發展的科學。地球科學的前景是光明的,它在社會發展中和在自然科學中的地位將會更加提高。因此,一些科學家大膽預言:「21世紀將是地球科學的世紀」。
⑽ 工程地質學的未來
人類在跨入21世紀後,將隨著工程設施的興建和對地質環境保護的重視,對工程地質學的期望也更多、更高,工程地質學科面臨新的挑戰和機遇。
一、國際工程地質學發展趨勢
從世界范圍看,工程地質研究繼續由發達國家向發展中國家擴展。發展中國家的各類工程建設將以前所未有的規模和速度發展著,各種不同復雜程度的地質環境將向工程地質學家們提出許多研究課題,也要求工程地質勘察技術手段不斷創新和改進。
可持續發展又是一個影響工程地質學發展的重要概念。工程地質學家要把人類賴以生存的環境的保護(包括地質災害防治在內)作為義不容辭的己任,尤其是重大工程環境影響問題需要切切實實地加以研究和解決。由於岩石圈與水圈、大氣圈、生物圈各層圈之間相互作用影響著,它們又具有全球觀念,所以勢必促使工程地質學家們從全球演化的角度來研究工程地質特徵的多樣性以及各層圈對工程地質條件的影響,進行全球性的工程地質研究和對比。
作為地學分支的工程地質學與工程科學、環境科學以及地球科學的其它分支學科關系密切,所以工程地質學與各相關學科必須更好地交叉和結合,以促進基本理論、分析方法和研究手段等各方面不斷更新和前進,進而使工程地質學的內涵不斷深化,外延不斷擴展。此外,工程地質學必將融入現代數理化、計算機科學、空間科學及材料科學等更多的新鮮知識,以保證在未來的信息世界裡工程地質學的適應性。
二、我國工程地質學未來的任務和發展趨勢
在21世紀的上半葉,根據我國的發展戰略,將大大提高綜合國力,加速四個現代化建設,趕上中等發達國家的水平。為了保持較快的穩步發展速度,在能源、交通、現代城市化建設和礦產資源開發方面將要有更大、更快的發展。同時,為了實施可持續發展戰略,要重視環境保護,加強自然災害的防治。我國的工程地質學將會擔負起新的更為艱巨的任務,面臨更為嚴峻的挑戰。
我國要在今後50年內趕上中等發達國家的水平,開發西部地區是關鍵一環。最近,已吹響了西部大開發的進軍號。西部地區占國土面積的三分之二,自然資源豐富。我國西南以金沙江、雅礱江、瀾滄江、大渡河等西南目標水能資源的開發將提上日程,在規劃的近20座大水電站中,大多具有數百至上千萬千瓦裝機容量,其中有的工程已在興建之中。該地區正處於印度次大陸板塊與歐亞板塊碰撞帶東側擠壓區,劇烈的構造活動世所罕見。工程的興建將會出現區域地殼穩定、山體穩定以及高陡邊坡穩定等一系列前所未見的工程地質問題。遼闊的西北地區土地資源豐富,開發潛力大,但水資源匱乏,成為大開發的瓶頸,所以位於青藏高原的西線南水北調工程勢必要上馬,將要興建一批深埋長大輸水隧洞,它們要穿越大活動構造斷裂帶,高地應力和碎裂岩體導致的圍岩穩定性又是前所未遇的一大工程地質難題。交通工程是西部地區大開發中居於首位的基本建設事業。已有若干條正在規劃設計或興建的連接東西部的鐵路干線,將穿越東部丘陵山地向雲貴高原過渡的地形梯度帶以及秦嶺山地。進藏的青藏和滇藏鐵路則位於高原永凍層和活動構造帶上,工程十分艱巨。它們地形陡峻,構造復雜,內外動力地質作用均十分活躍,工程地質學家也可大展身手。西部地區自然條件復雜,地質和生態環境脆弱,是我國地質災害多發區,災種多、強度大、復發頻繁,往往遭致嚴重後果。地震、滑坡、崩塌、泥石流、土地荒漠化等制約了當地社會經濟的發展,對地質災害的風險評估、預測預報以及防治對策的措施,又給工程地質學家們提出了新的研究課題。可以這樣說,西部大開發戰略的實施將會帶動我國工程地質學的理論水平和勘察技術方法更上一個新的台階。
我國的核電站、高速鐵(公)路、長距離輸油(氣)管道等工程建設,雖起步較晚,但進展迅猛,在21世紀上半葉將要大力發展。核電站主要興建於東部沿海地區,已建成的有大亞灣和秦山兩座。由於核電裝置的特殊性,選址時區域穩定性評價是關鍵的工程地質問題。此外,高放射核廢料地質處置工作又給工程地質學家提出了全新的研究課題。首先在東部地區興建京滬、京廣等高速鐵路干線,縱貫南北,將跨越長江、黃河,有的還要越海,解決其地基、橋基及海底隧道等工程難題已經提上日程。橫貫東西的塔里木—上海輸氣管線工程已經規劃,其投資僅次於三峽工程。線路將通過眾多的大地貌和大地構造單元,工程地質選線也將實施。
為了實施可持續發展戰略,在21世紀要十分重視保護環境和防治自然災害的發生。在此領域內工程地質學家將擔負更多的以前不熟悉的任務。我國城市化進程很快,城市地質工作將更為加強。為了優化城市居民的生活環境,住宅工程、地下和輕軌鐵道、高架道路等各項市政建設以及生活和工業廢物的地質處置工程等有關的工程地質問題,都將需要工程地質學家有更新的思路和技術去解決。
我國工程地質學經歷了半個世紀的發展,已經成為比較成熟的現代地球科學的分支。當前我國工程地質界在創新開拓中思路活躍,年青的工程地質學家正茁壯成長,能在新世紀擔負起工程建設、環境保護和災害防治的重任,發展工程地質學科。