冰川漂砾地质大学
A. 黄河源区第四纪地质研究的过去、现状及问题
在中华人民共和国成立之前,尽管有些高僧、专使和近代国外探险家等对黄河源区进行过考察(玛多县志编委会,2001),但他们主要涉及政治、文化、军事等方面的调查以及探险活动,而对黄河源区的第四纪地质和环境调查研究则始于中华人民共和国成立之后。1952年,在中央有关部门(黄河水利委员会)的指示下,组织了一个黄河河源勘查队,对黄河源区进行了多方面的考察研究(青海省地方志编纂委员会,2000),主要涉及水文、动植物、地貌、文化、宗教等,这为后来的黄河源区考察研究奠定了一定的基础。后来,于1978年青海省政府和省军区联合多部门专家组成考察探险队,对黄河源的“两湖”(鄂陵湖和扎陵湖)及源区进行大规模的考察,较为详细地调查了该区的水文、地貌、动植物以及提出了源头河流(卡日曲)(青海省地方志编纂委员会,2000)。
上述工作主要集中在自然地理和人文地理方面的调查,而在第四纪地质和生态环境研究方面还是比较粗浅,但为后来的第四纪地质工作奠定了基础。该区的第四纪地质和生态环境研究主要是从20世纪80年代开始。王天祯(1989)根据测年、孢粉、地貌等资料,将黄河源区的第四纪地层划分为下更新统、中更新统、上更新统和全新统。边纯玉等(1990)总结了黄河源区的冻土地貌的类型,并讨论了它们的形成条件。王绍令等(1990、1992)报道了在鄂陵湖北岸第四纪沉积物中发现了形成于末次冰期的埋藏冰,并将下更新统划分为上、下两部分。青海省区调队和水文地质队在开展黄河源区的1:20万地质和矿产调查以及公路勘查过程中,对黄河源区的第四纪地质、地貌、古冰川活动等进行研究(青海省区域地质调查综合大队,1986,1992,1993;青海省第二区域地质调查大队,1994),如沉积物成因类型和时代的划分和对比,它们的分布范围和规律的研究,第四纪冰川活动的研究等。由于受当时条件所限,尽管他们的工作有待深入,但对后来的第四纪研究是一个良好的开端。
1989年以来,兰州大学地理系的部分师生对黄河源区的古冰川及冰川地貌进行过多次考察和研究,并提出黄河源区有冰盖存在(周尚哲等,1991,1994),并认为巴颜喀拉山地区在更新世期间曾发生过4次(从早到晚分别为黄河冰期、野马滩冰期、尕拉拉错冰阶、巴颜喀拉山冰阶,后两个阶段属末次冰期)规模不同的冰川作用(周尚哲,1995)。末次冰期晚期冰川只发育在巴颜喀拉山主脊附近,早期扩展到山麓地带。根据在巴颜喀拉山南的清水河和北部的野马滩保存着大量的冰碛与漂砾,推测倒数第二次冰期为大型冰帽或小冰盖,倒数第三次冰期时,冰川规模最大,面积达80000km2(周尚哲,1995)。
郑本兴等(1996)对黄河源区的冰碛物和冰川地貌研究认为,该区在第四纪至少存在3次明显的冰川作用,并根据古冰斗、终碛垄、冰碛湖等地貌,推测末次冰期古冰斗底部高约4800m,比现代雪线低约400m。倒数第二次冰期,在巴颜喀拉山北面的宽大冰川槽谷下切入山顶夷平面——查拉坪高冰碛平台150~200m,这次冰期雪线海拔约4600m,比末次冰期低200m。倒数第三次冰期的冰川漂砾广泛分布于巴颜喀拉山中段山顶夷平面上和山麓,漂砾多为风化很严重的花岗岩、花岗闪长岩,并认为在倒数第三次冰期,形成以布青山、阿尼玛卿山、巴颜喀拉山等高山为中心的大型冰帽,南北距离约105km。对于在倒数第三次冰期,冰川活动达到最大范围这一点上,周尚哲等和郑本兴等的观点是相同的,所不同的是对末次冰期的冰阶划分上。
在黄河的上游地区,河流的弯曲形态极不平常,引起地质及地理学家的关注,认为可能存在河流的袭夺。王云飞等(1995)在对若尔盖RH孔古湖沉积中心附近的连续沉积物研究结果表明,在38~35ka BP黄河的溯源侵蚀作用袭夺了若尔盖古湖,使黄河增长。杨达源等(1996)对黄河上游地区的贵德盆地和共和盆地中的阶地研究发现,往上游方向阶地级数是递减的,根据测年认为龙羊峡切开的时间为60ka BP,而其上游的唐乃亥峡于20ka BP贯通。黄河源区的多石峡的切开时间可能更晚。李长安等人(1998、1999)对东昆仑地区的地貌和沉积盆地研究认为,在晚第四纪黄河上游地区发生过较大的水系调整,大约150ka BP前后,柴达木盆地的加鲁河、诺木洪河、格尔木河等的溯源侵蚀强烈,切过布尔汗布达山,袭夺了近东西向的大河。全新世以来,随着东昆仑的隆升,加鲁河上游的强烈溯源侵蚀使布青山分水岭向南推移了6~10km。
在20世纪90年代后期到21世纪初,除对地貌演变进行一些研究外,对第四纪环境变迁也做了些工作。张玉芳等(1995、1999)依据一个钻孔的资料,研究了黄河源区全新世的植被特点和气候特征。于庆文等(1999)依据孢粉资料恢复了托索湖地区的晚第四纪的植被类型和古气候特征。程捷等(2001a、b、c,2002b,2003)对黄河源区的冻土地貌、第四纪地层、古气候做了研究,尤其对玛多县附近的一个浅井剖面研究较为详细,根据孢粉、粘土矿物、有机碳等资料恢复了黄河源区全新世的植被面貌和古气候特征,并指出在大暖期黄河源区的气温比现今高2~3℃,而且在大暖期期间发生了一次快速降温事件,降温幅度达6~7℃(Cheng et al.,2005;程捷等,2006),这是前人没有提到过的。
黄河源区的生态环境变化是从20世纪90年代的后期才引起人们的注意,中国科学院、青海省国土资源厅、兰州大学、中国地质大学(北京)等单位对该区进行了一些研究(康维新,1998;李来兴等,1998;魏振铎,1998;叶春梅,1998;李万寿等,2000;沈渭寿等,2000;郑新民,2000;王根绪等,2000,2001;程捷等,2001b,2001c;沙占江等,2001;庄永成等,2001),并认为该区的生态环境、土地沙化和水土流失有加重的趋势,如土地沙化面积增加、草场退化、保水能力下降、地下水位下降,等等。现将黄河源区的第四纪地质、地貌和生态环境研究历史总结在表1-3中。
表1-3 黄河源区第四纪地质及环境研究历史Table1-3 Showing the history of Quaternary geological and environmental researches in the source area of the Yellow River
续表
实际上,尽管有不少人在黄河源区做过工作,但与其他地区相比,黄河源区的第四纪地质和古环境研究还非常薄弱,很多问题有待深入研究,需要做大量的工作。该区第四纪地质和古环境研究目前存在的主要问题有以下几个方面。
1)第四纪地层的层序还不完全清楚,缺少测年数据,因此目前还没有建立一个比较确切的第四纪地层系统。这无疑影响了该区第四纪地质研究的深入,也为第四纪的生态环境研究带来一定的困难。
2)对于该区第四纪冰期的划分还存在不同的意见,对倒数第二、三次冰期的确定意见还比较一致,主要的分歧是晚更新世的冰期划分,划分为一期还是两期。在欧洲地区,有些人认为末次冰期是从115ka BP或120ka BP开始的(即末次冰期从MIS5 d到MIS2),包括雨木冰期和里斯-雨木间冰期的后半部分,把末次冰期分为早雨木冰期(117~62ka BP)或早魏克塞尔冰期和晚雨木冰期(42~13ka BP)或晚魏克塞尔冰期(Zubakov et al.,1990),而末次间冰期(艾姆间冰期,Eamian或Eemian)只限制在MIS5e(Riser,2002),这与我们通常说的末次冰期从75ka BP开始是不同的。如果在黄河源区倒数第一次冰期划分两期的话,那么末次冰期的时间就比较长,这就与欧洲相似。
3)黄河源区在第四纪是否被青藏高原“大冰盖”所覆盖,这涉及到:一是在青藏高原是否存在过大冰盖;二是如果存在过大冰盖,那么是在什么时期形成的;三是黄河源区存在过局部冰盖,而青藏高原没有统一的大冰盖。王明业等(1965)、M.Kuhle(1987,1988,1991)、韩同林(1991)、Gupta等(1992)、徐道明等(1995)都认为在青藏高原发育过大冰盖,时间在末次冰期,但施雅风等(1994,1996,1997)、郑本兴等(1996)、周尚哲等(2001)不赞成这种观点,认为在晚更新世,青藏高原只能满足形成山岳冰川的水汽条件。如果青藏高原存在大冰盖,也只有可能在中更新世早期(施雅风等,2000)。刘东生等(1999)利用计算机模型,模拟了青藏高原的冰盖情况,认为青藏高原是有可能存在冰盖的。看来这个问题比较复杂,这涉及到古冰川确定遗迹的鉴定上以及它们的指示意义上。
4)黄河源区的第四纪生态环境变迁研究非常薄弱,除对全新世有少量的研究外(张玉芳等,1999;于庆文等,1999;程捷等,2002),更新世的研究几乎是空白。要研究更新世的气候和生态环境变迁,首先要有良好的地层剖面。由于黄河源区地势平缓,相对高差小,第四系露头不好,这也是造成这方面研究薄弱的一个原因。因此需要实施钻孔,才能获得理想的第四纪地层剖面,对更新世的古气候和环境研究才有可能。
5)黄河源区的第四纪气候前人做了些工作(王绍令等,1992;周尚哲等,1994,1995;方晓敏等,1998;程捷等,2002b,2003),但由于缺少连续完整的第四纪地层剖面,这些研究只涉及到个别时段,在时间上是不连续的,很难连接形成一个能反映黄河源区第四纪气候的完整体系。
6)黄河源区两湖(鄂陵湖和扎陵湖)的形成时间和大湖期问题。鄂陵湖和扎陵湖是黄河源区最大的两个湖泊,它们何时形成?与黄河源区早期湖泊的关系如何?它们又是怎样形成?这些问题都有待解决。青藏高原在晚更新世晚期存在湖泊扩张时期(李炳元,2000;朱大刚等,2004),黄河源区是否也是如此?如果是,那么湖泊有几次扩张,在全新世是否有过大湖时期?等等。这些是众多科学家关注的问题。
7)黄河源区近期的生态环境研究还非常薄弱,只有少量的文章涉及(王根绪等,2000;程捷等,2001b,2001c;沙占江等,2001;庄永成等,2001),但深度远不够。该区生态环境恶化的原因、速度、趋势等还需要做更多的细致工作,只有把这些问题弄清楚了,才有可能预测未来生态环境变化的趋势,才能提出科学的防治措施和解决当地生态环境保护与社会发展矛盾的途径。
上述众多的问题或几个问题的解决无疑使黄河源区的第四纪地质和环境研究向前迈进一大步,对研究青藏高原的隆升及其环境效应、我国季风的演化、第一级阶梯与第二级阶梯之间的地貌演化、青藏高原的冰川发育历史和黄河源区的生态环境保护都具有重要的意义。但这些问题有的前人有所涉及,也进行了一些研究,不过尚未解决,而有些问题就涉及得很少,疑点很多,需要做更多的详细工作。本书就是对上述某些问题的进行了研究,提供了一些新资料,也获得了一些新认识。
B. 尊敬的福安的父老乡亲:我想请问,福安白云山的“冰臼”遗迹是不是真的啊
有两中看法
景区惊现“怪石”群
在白云山风景区,从蟾溪至龙亭溪峡谷长达10多公里的溪段上,放眼望去,圆形、心形、蝌蚪形等形状各异、大小不同的石臼在河谷中随处可见,令人叹为观止。
据福安市旅游部门人士介绍,由于沿溪水电站建设蓄水,这些石臼群长期湮没在水底,无人知晓。近年来由于上游建起水电站蓄水,这一奇观才得以逐渐浮出水面,向世人展示它的惊世容颜。
早在2004年,福安市组织申报白云山省级风景名胜区时,就发现了这一奇特景观,当时被认为是万年激流漩冲而形成的“壶穴”现象。直至2006年10月,福安市邀请省内有关专家设计白云山风景区旅游总体规划,对这些资源进行评价时,专家们对其“是不是冰臼”提出了疑义,并建议找权威专家进行考证。
此后,福安市旅游局等相关部门查阅了大量资料,并组织人员专程前往具有丰富壶穴自然景观的温州铜铃山国家森林公园。这些人员认为,福安白云山景区的“怪石”口小腹大,与壶穴现象有着明显的差异。壶穴现象为水流冲击而成,而冰臼只有剧烈的冰川运动才能形成。为进一步考证这一自然景观,2007年初,福安市旅游部门找到冰臼学创始人之一、中国地质科学院地质研究所研究员韩同林教授,并向他发去了大量实地图片。
2007年5月31日,韩同林回信说:“经初步观察可以确认为古冰川作用形成的冰臼群,具有数量多、规模大、保存好和类型丰富等特点,具有极高的科学价值和学术意义。”在福安市委、市政府的邀请下,今年7月,韩同林、陈尚平两位教授前往福安,开始了一次发现之旅。
实地考察带来“惊喜”
据了解,冰臼是古冰川作用和古冰川气候环境的直接产物和重要遗迹,是冰川融水携带冰碎屑、岩屑物质,沿冰川裂隙自上而下以滴水穿石的方式对下覆基岩进行强烈冲击和研磨所形成的石坑,因其形态很像古代舂米的石臼而得名“冰臼”。
我国首次发现冰臼,是在20世纪70年代,当时被称为中国地质学界石破天惊的重大发现。尤其是我国东部中低山区山脊山峰上分布的大量冰臼,堪称“世界奇观”和“天下一绝”。难怪有不少专家评价,“冰臼的发现若能最终被证实,则世界的第四纪地质环境历史将被重新改写!”
据介绍,福安的这些“冰臼”群主要分布于晓阳、穆云等乡镇境内的白云山九龙洞景区及金钟山龙亭溪峡谷景区,大多位于溪段河谷。由于山势险峻、悬崖峭壁众多,呈原生态状态,可进入性差。在当地村民的引领下,韩同林、陈尚平教授等人循着当年樵夫进山砍柴的崎岖小道,踏上了从蟾溪到九龙洞长达6公里的考察之旅。
当时陪同前往的福安市委有关人士告诉记者,年过七旬的韩教授在九龙洞景区的山涧里兴奋得不得了。韩教授说,以前他们在内蒙古冰臼集中地区科考时,都要翻几座山才找到一个冰臼,从来没有发现有这么密集的,在一条山涧里想找一块没有冰臼的石头都很难。对于山顶上的冰悬槽,两位教授更是大发感叹:“在广东时我们才找了两三条,在福安数十条也不鲜见。”
更让专家们惊叹的是,在九龙洞中发现的“单体冰臼”直径约30米、高约60米,数量还不止一个,而他们以往看过最大的宽不过五六米、高十余米。
“经粗略统计,这条6公里山涧及九龙洞内,就有‘冰臼’上万个。”福安旅游部门人士称,这次考察路程只是福安白云山景区冰臼群分布的一个区域,那些山势更为险恶、人迹难至的深山中究竟有多少数量的“冰臼”,至今还是个未知数,考察仅仅是个开始。
“古冰川遗迹”难辨真伪
据记者了解,这次福安发现的“冰臼”,是近期以来福建省境内第三次声称发现的“第四纪古冰川遗迹”。去年10月初,福州大学原地质教研室施满堂教授等人宣布在福建省屏南县白水洋发现“冰斗”、“冰臼”等“第四纪古冰川遗迹”。去年12月,施满堂等人到福建仙游县九鲤湖进行实地考察后表示,九鲤湖也是个典型的“第四纪古冰川遗迹”。(本报分别于2006年10月22日、2006年12月10日对此进行过报道。)
然而这一“发现”引起了中国科学院施雅风院士等专家的质疑。施雅风院士认为,福建纬度低,缺乏古冰川出现的气候和地理条件;并认为白水洋等地出现的类似“冰斗”、“冰臼”的地质特征,可能是由于水流和泥沙长期冲刷以及风蚀等原因形成的。
正如前两次的“发现”一样,这次福安发现的“冰臼”群也引起了学界的一场争论。韩同林、陈尚平两位教授对福安“冰臼”群奇观给出了极高评价。他们认为,白云山风景区古冰川与其他地方相比具备三大特点:其一,冰臼数量繁多,规模宏大,个体大的高约60米,直径约30米,这在冰川冰臼考察发现史上是绝无仅有的。其次,冰臼形态类型丰富、口小腹大、特征明显,大小冰臼、连环相套,一些冰臼形态都属新发现;酷似“漏斗”、“交椅”、“板壁”、“龙爪印”等形状的冰臼是古冰川运动存在的有力证据,由此可推断在距今大约200万至300万年前的第四纪早期,福安曾为冰川所覆盖。第三,大量的“U”字型底冰悬槽、冰脊、冰川漂砾及冰川铲切等遗迹,我国南方地区均属首次发现。
对此有的专家认为,只有冰川运动才会对地貌造成如此深刻的改变,水流冲刷的说法是站不住脚的。这一千古奇观的发现,不仅具有很高的景观价值,而且对研究福安古气候、古地貌均具有很高的科研价值。
据了解,目前福安市委、市政府已将“冰臼”群列入白云山风景区旅游总体规划,景区面积由原来的32平方公里扩大至95.88公里,并将白云山风景区作为国家级旅游风景区向上申报,同时还专门指定两位市领导牵头组织申报冰臼遗迹国家及世界地质公园工作。
但与此同时,质疑声也不绝于耳。福建省地质学会第四纪地质地貌专业委员会原主任委员、福建师大地理学院研究员王绍鸿就认为,福建不可能存在第四纪古冰川遗迹。
“某一种地貌特征是否为冰川遗迹,还应考察当时的气候和生物特征。”王绍鸿介绍说,冰川形成的条件必须是气候寒冷,近地面年平均温度在零摄氏度以下,有长年不化的积雪,再变成冰川冰。冰川只能形成于雪线之上,高度达不到雪线的地方不可能有冰川。现在我国西部山区雪线的高度是:低者如阿尔泰山3000~3400米,高者如喜马拉雅山北坡6000~6200米,第四纪冰川时雪线的高度比现在低。若以雪线最低、冰期时雪线降低得最多的阿尔泰山而论,冰期时雪线在1800米。而阿尔泰山位于新疆,纬度比白云山高得多,常年温度比福建低得多,在第四纪冰川年代,即使是同样的1800米海拔高度,福建也不具备冰川形成的条件,况且白云山最高海拔也达不到1800米。
王绍鸿提出,第四纪冰期中,巨大的气候变化对动物、植物、土壤、地质、地貌、地层等都产生了巨大影响。在福建省最高的山地武夷山,保存着地球同纬度最完整、最典型、面积最大的中亚热带原生态系统。另外,就在闽东地区的周宁县岭下乡,至今还保留着世界上目前最大的一片喜暖的植物水松林和红豆杉。同时,福建还有多片古老的孑遗植物刺桫椤等。福建广泛存在的第三纪至侏罗纪孑遗植物,说明第四纪福建没有形成冰川,否则这些喜暖的植物就不可能保存下来。他认为,福安白云山“冰臼”并非真正的冰臼,实际是经河流冲刷而形成的“壶穴”。这在福建省许多地方都存在,如泰宁的上清溪广泛存在类似的地貌特征。
与王绍鸿持相同观点的还有我国现代冰川学创始人、中国科学院院士施雅风。他认为,如果第四纪冰期时福建被厚厚的冰雪覆盖,那么当时福建夏天的平均温度也在零摄氏度以下,比现在的夏天日平均温度要低二十多摄氏度,但研究数据表明这是不可能达到的。
C. 李四光发现的这块大石头指的是什么
李四光小时候经常和小伙伴们在一块大坪上玩捉迷藏的游戏。小朋友有的藏在草垛背后,有的藏在大树背后,而他最喜欢藏在一块大石头的背后。有一天,小四光突然想到,在平整的草坪上,这块凸起的大石头屹立在这儿,显得十分不相称。李四光去问村里见多识广的陈二爹。“陈二爹,您说坪上那块石头,是从哪里来的呢?”“噢,别人都说,它是从天上掉下来的。”
小四光更不明白了,他又去问爸爸:“爸爸,陈二爹说,坪上那块石头是天上掉下来的。您说是真的吗?”“也有可能。天上的流星落到地上,就变成了石头,叫‘陨石’。”
“真是从天上落下来的?”“我也不能确定。”李四光感到很不满足:“它到底是从哪里来的呢?”父亲回答不了他,他就下决心,一定要当个科学家,探求其中的奥秘。
李四光从小上的是私塾,后来到武昌求学。他到武昌水陆街的湖北省务处报名,小心谨慎地从钱袋子里掏出一元钱买了张报名表。由于工作人员态度不好,弄得他很紧张,在填表时把自己的年龄(十四)填在了姓名栏里。填错了就得新买一张报名表,一元钱对借钱来读书的李四光来说来之不易。他想了想决定把原名李仲揆改了,他把“十”改成了“李”,把“四”保留了下来。“李仲揆”变成了“李四”,他觉得太俗,这时他抬头看到大厅中央一块横匾上有四个大字:“光被四表”,于是就在“李四”后面加了一个“光”。
李四光以优异成绩考入武昌高等小学堂,没过几年,便被保送到日本留学。在日本学的是造船专业,回国后却找不到合适的工作,因为当时中国根本没有钢材来建造船只。于是1913年7月,李四光去了英国伯明翰大学学习采矿专业,他想学成归国后把我国的铁矿开采出炼成钢,这样就有造船的材料了。可是一年后,他又决定改学地质,因为他觉得,如果不知道矿藏在哪里是不能开采的,还是不能达到目的。这样,学地质便成了他终生的选择。
回国后,在太行山麓的一次地质考察中,李四光第一次发现了中国第四纪冰川存在的遗迹。这时,李四光才意识到,故乡那块大石头,也许是被冰川推移过来的一块大漂砾。
1933年,李四光回到故乡,对这块大石头进行了仔细考察,鉴定出它是片麻岩,不是陨石。而在那一带地区的地层外没有这种片麻岩,说明它不是原来就有的石头。哪里有片麻岩呢?秦岭!如果这是事实,究竟是什么力量将其推移到这么远的地方呢?冰川!只有冰川能将它推移到这儿。进一步考察后,李四光发现这一带广泛分布着冰川带来的砾石和黏土堆积物,他专门写了一篇《扬子江流域第四纪冰期》的论文,特别提到了他儿时捉迷藏玩的大石头。这个“使他迷惑不解达四分之一世纪”的问题,终于有了答案。
D. 李四光什么时候发现第四纪冰川
李四光在1921年即已在山西大同及河北太行山东麓发现了冰川漂砾,识别出冰川流动形成的擦痕。30年代,他又在江西庐山发现冰川沉积物,在鄱阳湖边发现具冰川擦痕的羊背石;并在安徽黄山发现U形谷削壁上的擦痕,在该山后海发现具擦痕的漂砾。
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在这些重要发现后,李四光先后发表了“扬子江流域之第四纪冰期”和“安徽黄山之第四纪冰川现象”等论文,以后又出版了专著《冰期之庐山》。他提出庐山冰川可分为3个冰期,最老的为“鄱阳冰期”,发生在早更新世,规模最大,鄱阳湖畔的绿色泥砾是重要证据。之后是“大姑冰期”,属中更新世早期,以大姑山一带赭色泥砾为代表。较新的是“庐山冰期”,属中更新世晚期,以庐山的橙色泥砾为代表,规模已大大缩小。建国以后,有学者又提出比“庐山冰期”更晚的“大理冰期”,属晚更新世,以云南大理苍山的冰碛物为代表。这样一来,第四纪就有了以上四大冰期,这四个冰期正好与20世纪初德国的彭克、布吕克纳根据阿尔卑斯山区第四纪冰川沉积物研究所提出的四大经典冰期一一对应。
李四光关于中国东部第四纪冰期的学说,早期就有合作者和支持者,这其中既有李捷等一批中国地质学家,也有外国的地质同行,如奥地利的费斯孟、前苏联的纳里夫金以及美国的米勒等,中国有没有第四纪冰川受到国际地学界的关注。
中国现代冰川研究的开拓者施雅风等在80年代初对中国东部中低山区第四纪冰川的存在提出过质疑。他们认为,庐山地区所谓的“冰斗”,不具备冰槛和冰斗底盘地形,而是山坡块体运动和流水侵蚀共同作用的结果:“U形谷”则是流水作用于向斜谷或由软弱地层控制而形成的宽谷:“泥砾”等乃是重力堆积、融冰泥流和古泥石流的堆积。他们进一步得出结论,中国东部中低山区(海拔低于3000米)第四纪时气温、雪线及冰川积累区面积比率(AAR)等指标都不具备发育冰川的条件。第四纪我国东部到底有没有冰川就成了悬案,目前,这场学术争论仍在继续。
但在中国西部,第四纪冰川的存在没有疑问。著名地质学家黄汲清早在40年代初领导新疆石油地质调查时,就对天山南麓第四纪冰川沉积物进行了研究,发表了两篇论文,在文中他阐述了冰期存在的证据,并划分了三个冰期,分别以不同的冰碛石为代表。上述冰碛系列今日考察时仍可找到,在整个学术界完全达成了共识。
冰川的出现对全球气候和生物发展的影响很大,特别是第四纪冰川,直接作用于人类的生存环境,研究和确认第四纪冰川既有特殊的理论意义也有普遍的现时意义,因此一直吸引着人们为此付出不懈的努力
E. 课文《奇怪的大石头》
1、读《奇怪的大石头》有感
我有一个不小的缺点——做事不认真,作业常常因粗心而做错。比如写日记的时候经常漏字,爸爸妈妈总是批评我,但我老是改不掉。
自从学了《奇怪的大石头》这篇课文,我有许多感触。这篇文章主要写了李四光小时侯和小伙伴一起玩游戏时,发现一块奇怪的大石头孤零零的立在草地上,李四光觉得很好奇,就提出了两个问题,他向老师和爸爸请教,可是都没有答案,李四光想了许多年,才明白了道理。后来,李四光成为我国著名的地质学家。
读了这篇课文,我要向李四光学习,要向他一样爱动脑筋,碰到困难,虚心向老师、同学请教,在学习这开动脑筋,认真仔细做好作业,打好基础,长大做一个有用的人。
指导教师:吴老师
2、吴如雪 发表于 2006-9-22 0:07:00
读《奇怪的大石头》有感
今天,我们学了奇怪的大石头这篇作文,里面讲的是李四光小时候的故事:李四光小时候喜欢与小伙伴玩捉迷藏,他常常躲在一块大石头后面,时间一长,他就对这块大石头产生了兴趣,产生了疑问……李四光长大以后成了著名的地质学家。
李四光还对我国的石油事业做出过巨大的贡献,在我国急需石油的时候,许多外国专家断定我国没有石油,可李四光说我国一定有石油,据他的研究成果,我国先后找到了许多油田,摘掉了“中国贫油”的帽子。
我们应该学习李四光执着的精神,不懂得问题,要先问问父母、老师,如果他们都不知道,自己在动动脑筋想一想,想不出也不要硬想,现在科技非常发达,可以上网、或者在书籍中查查资料。
这篇作文让我受益不少,我一定会学习李四光这种精神的。
你可以把这两篇作文合在一起……
F. 李四光的小时侯的故事
李四光(1889年10月26日至1971年4月29日),字仲拱,原名李仲揆,湖北黄冈人,蒙古族, 地质学家、教育家、音乐家、社会活动家。
中国地质力学的创立者、中国现代地球科学和地质工作的主要领导人和奠基人之一,新中国成立后第一批杰出的科学家和为新中国发展做出卓越贡献的元勋。
李四光是新中国的地质学家,开拓了新中国地质学的新篇章,为我国两弹一星的成功做出了杰出的贡献。
他小时候艰苦读书的故事依然激励着我们。
李四光出生在湖北黄冈,家里很穷,是家里的第二个儿子,家里供不起他上学。村里有个老秀才叫陈二爹,李四光经常去他家玩,跟着他读书识字,算是启蒙。
李四光聪明好学,受到陈二爹的夸奖,就免除李四光的学费,免费授课。李四光更是珍惜这来之不易的读书机会。
那个时候农村里已经有煤油灯了,不过不是带灯罩的,只有一根灯论儿,插在一根铁皮管盖上,就着瓶里的煤油燃烧着。这种灯,冒出来的火焰红红的,还带着一股又黑又难闻的煤烟;
它的火花,是一闪一闪的,飘忽不定。时间稍微长一点儿,就会熏得人的鼻孔里和牙齿上都留下一层黑,脑袋也疼,眼睛也累。父亲怕把儿子熏坏了,所以特地关照要给孩子点清油灯。
清油灯的优点比煤油枪子灯要强多了,它灯光清亮,轻烟不起,也没有怪味。
晚上,李四光坐在一张桌子跟前,他不忙打开自己的书包,却先看了看油盏里的灯芯。妈妈在里面放了两根灯芯,李四光用拨灯轻轻拨去一根,只剩下一根。
”就点两根灯芯吧,孩子。“妈妈疼爱地说,”这是你爸爸关照过的。“
”不是这个意思,妈妈,点一根灯芯,我可以多学一倍的时间。” 李四光说。
妈妈也就不再勉强,李四光就这样默默地读呀,写呀,谁也不打扰谁,一直坚持到灯盏里的油点完。
妈妈坐在他们的桌子旁边,就着这一根灯芯所发出来的亮光,摇着她的纺车。晚上纺点纱线,还能换得几个零钱,好买点火柴、油盐,也给孩子们买点读书用的笔墨纸张。
李四光就在这样艰苦的环境中,创造出精彩的人生,而他留下的这段学习经历依然激励着我们。
(6)冰川漂砾地质大学扩展阅读:
主要成就
1、提出蜓科鉴定方法
1923年,李四光提出了蜓科鉴定方法,创立了十项标准,将蜓科主要特性,用若干曲线表示出来,使之既有定性概念,也有定量概念,并可以减少文字描述的繁琐,从而提高了鉴定的标准性科学性。
这十条标准,一直被中国及其他国家蜓科学者所采用。李四光用这个方法,鉴定了大量的化石标本,写成了他的第一部科学巨著《中国北方之蜓科》,获得了伯明翰大学的科学博士学位。
2、对中国第四纪冰川的研究
20世纪20年代初,李四光开始了对中国第四纪冰川的研究。他以很大的兴趣关注中国东部有关第四纪冰川作用问题,在30年代中,完成了《冰期之庐山》一书,引起中国及其他国家地学界的很大兴趣和探讨。
40年代他又对贵州高原、川东、鄂西、湘西、桂北等地作了调查,发表了不少有关中国冰川的文章,为中国第四纪地质学的研究增加了新的重要篇章。
3、地震预报
20世纪60年代初,广东新丰江水库发生地震,尤其是在1966年邢台发生了强震之后,李四光深感地震灾害对国家和人民生命财产造成的损失之严重,在他生命最后的几年里,用了很大的精力投入了地震的预测、预报研究工作。
他认为地震是一种地质现象,大多是由于地质构造运动引起的;因此,对构造应力场的研究、观测、分析和掌握其动向,是十分重要的。
他在邢台地震之后,对河间、渤海湾和唐山等地区孕育发生地震的可能性,提出过一些预测性的意见,后来证明是正确的,可惜这项工作他没有来得及深入总结,就与世长辞了。
G. 近代中国地质学创建早期中国学者对河北地质调查的贡献
杜汝霖牛树银孙爱群
(石家庄经济学院)
河北省(包括北京)位于晚清和民国时期首都北京附近及周围地区,当时称直隶省。受北京辐射影响比较大,这一区位的优势,使其成为中国地质科学发展历程中的摇篮地区,也是我国开展区域地质调查最早的地区。已有140多年调查历史,就中国地质学者的调查,已有百余年的历史。
在为了迎接即将到来2012年中国地质学会成立90周年和中国近代地质事业发展100年之际。我们会深切缅怀近百余年左右在中国近代地质事业创建早期的前辈先驱学者,特别是他们在河北极端困难的条件下披荆斩棘、艰苦创业,做了大量开拓性的工作,积累了较丰富的资料,为当地开发矿业和以后地质工作的发展奠定了坚实的基础,作出了重大的贡献。
近几年有幸参加《河北省地质科学史稿》的编撰过程,深为前辈学者坚定执著创建的光辉业绩所叹服,更为他们矢志报国、勤奋求实、勇于创新和无私奉献的精神所感动,他们为后辈树立了光辉的学者风范和学习的榜样。由此更真切感悟到编撰地质学史所担负的“承前启后”的历史重任和神圣使命,这是一笔留给后代非常宝贵的文化遗产和精神财富。我们愿为河北地质学史的编撰尽自己的微薄之力,敬请各位领导和专家多给指导帮助批评指正。现仅就近百余年到80年前在河北地质调查的中国学者贡献简述如下:
1)作为最早对河北进行地质调查和取得成果第一人应该首推直隶省矿政调查局知矿师邝荣光(1862~卒年不详)。
1910年,邝荣光在《地学杂志》第一期(创刊号)出版了着色1:250万《直隶地质图》和1911年出版了《直隶矿产图》,图长36cm,宽24cm。《直隶地质图》将地层划分为太古代、甘布连纪、炭精纪、朱利士纪和黄土(甘布连纪即寒武纪,炭精纪即石炭纪,朱利士纪即侏罗纪)。此外,还划分出太古代火石、甘布连纪火石和近代火石(火石即火成岩)。图中甘布连纪广泛分布于太行山、北京西山和冀东,实际上包括了现在的中—上元古界至奥陶系。《直隶矿产图》上标明了煤、铁、铜、铅、银、金矿产地,“煤”还大致绘出了煤田的范围和地层走向。这两张图虽说简单、粗略,但其内容大多是作者实地踏勘结果,而不是照抄李希霍芬和维里士等人的著作,可以说是中国学者自己编绘的第一张地质图和区域矿产图。[1]
邝荣光还是第一位编绘古生物图版的学者,1910年他在《地学杂志》第一卷第四号中,发表了一幅《直隶石层古迹图》,标“矿师邝荣光考察并绘”这也是我国第一张古生物图版(1)[1]。
图1 直隶石层古迹图
2)丁文江(1887~1936),他是中国第一篇正式地质调查报告的作者。1913年,丁文江带队,与王锡宾、梭尔格一起调查正太铁路沿线地质矿产,他们填绘了太行山中东部地质图,调查研究了石炭系煤田和“山西式”铁矿,取得了重要成果。他们的《调查正太铁路附近地质矿务报告书》发表于1914年的《农商公报》。这是中国地质学家第一个公开发表的学术报告,值得特别重视。该报告附有三张分幅地质图,包括1:10万井陉煤田地质图等,内容比较详细,这也是中国人第一次系统填绘地质图[2]。
3)章鸿钊(1877~1951)、虞锡晋,开创了北京西山地质调查工作。
1914年章鸿钊、虞锡晋两君率领地质研究所21名学员赴北京西山一带进行地质调查,南至磨石口、西至门头沟、北由玉泉山而抵温泉村,主要项目是地质调查,测绘地层剖面,寻找化石[1]。
4)马秉铎、刘世才、仝步瀛、陈树屏在直隶获鹿、山东峄县进行地质调查,赵志新在直隶赞皇县东北对五台系作了专题调查与研究,并采集了有关化石[1]。
5)1919年,丁文江、张景澄对冀晋边境一带的煤田进行了调查,著《直隶、山西间蔚县、广灵、阳原煤矿地质报告》,并附有1:10万煤田地质图,对煤系地层进行了粗略划分,载于《地质汇报》创刊号中[2]。
6)叶良辅(1894~1949)、刘季辰是最早对柳江盆地煤田进行研究的中国学者,1919年他们对直隶临榆县柳江煤矿进行地质调查,著有《直隶临榆县柳江煤田报告》,刊于《地质汇报》创刊号中[3]。
7)李捷(1894~1977)是最早到保定地区进行地质调查的中国学者,1919年4月他由蔚县至涞源、阜平、曲阳、唐县、完县、满城等地,调查了当时已知的各种矿产,历时2月余在《地质汇报》第4号上发表了《直隶易唐蔚等县地质矿产》[4]。
8)王烈(1887~1957)于1920年以前,具体年代不详。他是中国地质学会26名创立会员之一,曾对河北省怀A一带进行煤田地质调查,著有《河北省怀A县八宝山煤田地质报告》,是我国地质工作创建早期的重要地质报告[5]。
9)1920年,朱庭祜(1895~1984)、李捷到井陉煤田调查,著《调查直隶井陉地质矿产报告》,并附有1:6万直隶井陉煤田地质图。此外,1921~1930年间,王景尊、王曰伦、喻德渊也先后到井陉、获鹿一带调查。他们对井陉一带的地质、矿产(特别是煤矿)特征都有较详细的记述[3]。
10)卢祖荫(1889~1976)、周赞衡是最早进行铁矿调查的学者。
1917年卢祖荫、周赞衡到兴隆高板河一带调查,著有《高板河铁矿报告》[6]。
11)叶良辅等13人是中国同时也是河北第一位撰写区域地质志的学者
1920年出版的《北京西山地质志》是我国和河北第一部对北京西山进行大区域综合性系统调查写出的区域地质专著,对地层、构造、岩浆岩和矿产都有较全面的论述,从而奠定了中国北方地层学的基础,使北京西山成为中国北方地质工作的摇篮,并使北京西山和河北隣区的地层系统和构造格局,由此初步确定[9][12]。
12)李四光是第一位论述华北地区第四纪冰川遗迹的学者。
1922年他在中国地质学者第一次年会上宣读了题目为“中国更新世冰期的证据”的论文,文中指出在太行山东麓的沙河县白错盆地首先发现了一些带条痕的巨大漂砾,认为是冰川活动遗留的证据,文中还谈到了山西大同盆地也有条痕砾石,两处的冰川遗迹,开创了中国第四纪冰川研究的历史[8]。
13)丁文江是最早在河北进行锰矿调查的学者。
1922年丁文江考察北京昌平西湖村锰矿,认为该锰矿为原生锰矿,所著《京兆昌平县西湖村锰矿》一文刊于《地质汇报》第4 号。冯景兰(1927)调查了昌平县分水岭金矿[9]。
14)1923年田奇
15)1924年以谭锡畴(1892~1952)为主编人,在中央地质调查所翁文灏等统一规划领导下,完成了我国第一幅1:100万的地质图——《北京—济南幅》,这是我国首次按国际分幅编制的小比例尺地质图[10]。
16)王竹泉、赵亚曾(1898~1929)、田奇
17)赵亚曾、田奇
18)翁文灏(1889~1971)是最早提出燕山运动的学者。
20世纪20年代晚期翁文灏深入研究了华北地区的区域构造特征和构造运动,1927年,翁文灏以燕山为标志地区首先提出“燕山运动”一名,原义代表侏罗纪末期与白垩纪初期间产生的不整合、岩浆活动和成矿作用。他所创立的燕山运动论点,是对中国构造运动的重要贡献并产生深远的影响[7]。
19)孙云铸(1895~1979)、葛利普等是最早对开平盆地寒武系和奥陶系进行研究的学者。
1920年孙云铸、葛利普将开平盆地赵各庄奥陶系划分为下奥陶统冶里灰岩和珊瑚灰岩。1922年孙云铸、杨钟健创名中奥陶统马家沟灰岩[13]。
1923~1924年,孙云铸详细研究了开平盆地的寒武系,自下而上划分为馒头层、张夏层、崮山层、长山层和凤山层;除馒头层、张夏层外,统称上寒武统[22]。1935年,孙云铸根据开平、临城和北京西山等地的资料,将长山层和凤山层详分为5个化石带,并发表了《中国北部上寒武纪之三叶虫化石》[14]。
孙云铸等的杰出工作,为华北地区寒武-奥陶系的划分对比奠定了基础。
20)舒文博是最早对火成岩侵入体进行调查的学者。
1924年舒文博在《河南武安(今河北省武安县)红山火成岩侵入体的研究》中,利用氧化钙等氧化物等量线图说明岩石化学组分的同化作用,其方法在很长一段时间内被人们所引用[20]。
21)李学清(1892~1977)是最早研究河北矿物的学者,1926年他对河北平山县刚玉,从矿物学角度进行专题研究,著有《直隶西部平山县的刚玉》[21]。
22)王竹泉(1891~1975)是最早对河北武安涉县等地进行地质矿产调查的学者。
1927年王竹泉对河北武安涉县及河南林县安阳一带进行地质矿产调查,对武安涉县地层、构造及煤铁矿产论述较详,著有《河南武安涉县林县安阳一带地质矿产》刊于《地质汇报》第九号[3]。
23)1927年,黄汲清(1904~1995)在北京车庄一带寒武系和奥陶系进行较详细的划分和对比,奠定了西山下古生代地层的基础,著有《北京西山之寒武纪及奥陶纪层》[9]。
24)王竹泉等是最早研究河北井陉雪花山玄武岩的学者。
从1927年开始,王竹泉对雪花山玄武岩及其下伏的“砂土层”进行了详细研究,1930年发表了《河北省井陉县雪花山玄武岩及砂土层之研究》《地质汇报》第15号[3]。详细地记述了这里的地层、岩石、构造和地貌特点,并在“砂土层”中采到一些腹足类化石,他根据岩性对比和地文期的观点,认为雪花山“砂土层”与山西省的“三趾马红土”相当,因而把雪花山玄武岩及其下伏的“砂土层”归为晚上新世末期。
25)赵亚曾等是最早对开平盆地煤田及外围调查的学者。
1928年,赵亚曾等3人到开平煤田及其外围调查,测有唐山西山至清凉山一带的1:5万地质图和双凤山附近的1:1万地质图,对区域构造轮廓反映较清楚[6]。
26)李春昱(1904~1988)、杨曾威、黄汲清、朱森等1928年研究了北京杨家屯煤系的沉积特征,将杨家屯煤系分为上、中、下三层,分别与石盒子系、山西系、太原系和本溪系对比[9]。
27)王曰伦(1903~1981)等是最早对承德大庙铁矿进行调查的学者。
1929年,王曰伦、孙健初在北平地质调查所任调查员,曾到承德一带调查,首次对大庙、黑山斜长岩和铁矿进行了研究[6][18]。
28)谭锡畴、王恒升等是最早对张(张家口)宣(宣化)及外围地区进行地质矿产调查的中国学者。
1928~1929年,谭锡畴、王恒升、王曰伦和孙健初到张家口地区调查。谭锡畴在《直隶宣化、涿鹿、怀来三县地质矿产》一文中,阐述了以涿鹿为中心的区域地质特征。王恒升的《直隶宣化一带古火山之研究》和王曰伦、孙健初的《宣化一带地质构造研究》,涉及的范围与谭文基本相同,可以说是对谭文在岩石学和构造学上的补充[6]。另王恒升在1928年还在《地质汇报》发表了《北京西山妙峰山髫髻山一带之火成岩》[3]。
29)李四光(1889~1971)、赵亚曾等是最早对太行山东麓石炭二叠系进行正确划分的中国学者。
自从1922年瑞典人那琳根据化石鉴定,在山西太原建立了包括太原系、山西系、石盒子系在内的上古生界剖面,但时代问题并未解决。李四光(1923、1927)经过对华北
30)裴文中(1904~1982)是首次发现中国猿人——北京人头盖骨化石的学者。
1927年裴文中到北京地质调查所工作,第二年被派往周口店参加古生物化石的发掘工作,从1929年起主持周口店猿人遗址发掘和研究工作,同年12月2日在周口店第1地点首次发现著名的北京人头盖骨化石,震惊中外,为人类发展史提供了重要的证据,1931年又确认旧石器和用火痕迹的存在,从而为古人类遗址提供了考古学上的重要证据[16、17]。
31)李善邦(1902~1980)在北京西郊最早自建第一个标准地震台,开创了我国地震研究工作。
李善邦是中国近代地震学的开创者,1928年参加实业部地质调查所工作,筹建北平西郊鹫峰山地震台,于1929年建成,并任鹫峰地震研究室主任,1930年9月20日记录到第一个地震,从此地震台即转入正式运转。由于地震台仪器已属世界一流,加之管理完善,地点合适,记录数据准确,很受世界地震学界的重视和推崇[19]。
32)1930年侯德封(1900~1980)对太行山东麓邯邢一带煤田地质构造进行了研究,发表了《太行山东麓煤田地质构造研究》一文,刊于《地质汇报》第15号[3]。
参考文献
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H. 全球喀斯特石林地貌分布及对比
从喀斯特地貌的术语和定义可以清楚地看出,国际上通常还是将石林地貌归属于剑状喀斯特(pinnaclekarst)地貌类型。而大量研究表明,世界上的剑状喀斯特从地理分布来看,可以分为两类:一类是以云南石林为代表的“大陆剑状喀斯特”;另一类是以马达加斯加、马来西亚穆鲁等为代表的“热带岛屿剑状喀斯特”。
1.全球喀斯特石林地貌景观分布
研究表明,剑状喀斯特的形成是地质、气候、水文等多种条件有利结合的结果。由于形成条件较苛刻,因此世界上真正意义的剑状喀斯特或石林地貌很少,只在热带、亚热带的极少数地区发育。一些有着大片碳酸盐岩分布的地区如欧洲、美洲等,虽然地表也有类似剑状喀斯特地貌的发育,但都属于“高石芽”或“残余状岩块”等,而不是真正的“剑状喀斯特”或“石林”。
(1)大陆剑状喀斯特及类似地貌的分布
地中海地区
法国:与云南石林有相近之处的是法国南部喀斯(Causse Noir)的蒙彼利埃(Mont-pelier-le-Vieux),(图3-60)面积1.2km2,海拔800m,侏罗纪白云岩被交错的裂隙网分割,由于雨水溶蚀和风化作用,裂隙不断加宽,形成起伏的地形以及奇形怪状的小石峰和分离的石柱,石柱的高度可达12m,石柱呈上大下小的蘑菇状。这种白云岩喀斯特地貌在中欧温带较寒冷的地区以及东部阿尔卑斯石灰岩地区具有典型性。蒙彼利埃(Montpe-lier-le-Vieux)地貌的形成是受大西洋湿润气候的影响,常年具有降雨,白云岩经缓慢溶蚀而成。
同样位于喀斯(Causse Noir)地区,与蒙彼利埃(Montpelier-le-Vieux)相邻且情况类似的还有喀沃斯(Chaos Rajol)区域,该区域面积3.4km2,海拔170~256m,该区域经长期的风化溶蚀,也残留着一些高大壮观的剑状石柱。
土耳其:土耳其南部的陶鲁山(Taurus Mountains)地区是一个面积几平方千米的高原。主要出露晚第三纪中新世砾岩,高原边缘有两条小而深的喀斯特峡谷。该地区由于侵蚀作用而形成数米高的不规则状岩锥、岩柱(图3-61)。
图3-60 法国南部喀斯(Causse Noir)的林柱状喀斯特
图3-61 土耳其南部的陶鲁山(Taurus Moutains)地区林柱状喀斯特
西班牙:西班牙北部的索拉里(Solares)地区,被称为“分布着岩针的山坡”,在湿润的温带气候条件下,该地区的石灰岩被6~10m深的溶蚀裂隙组(kluftkarren)分割成分离的岩柱(图3-62)。
南部的托克·安提奎若(Torcald’Antequera)喀斯特高原,海拔1377m。年降水800mm,夏季数月为旱季。地层为侏罗纪白云岩和白云质灰岩,层理发育,密集裂隙,也发育类似“建筑废墟”般的林柱状喀斯特地貌,面积28km2。其现代地貌形态是由于冰缘动力作用,在受到快速侵蚀的地区残留下高达8m的岩柱。
西班牙南部莫瑞纳山(Sierra Morena)的塞柔(Cerro de Hierro)(图3-63)地区还有出土的古喀斯特,是由古生代石灰岩发育大型溶痕而成,海拔700~800m,该古喀斯特是由于1950~1970年的铁矿开采而出露。该古喀斯特形态方面与石林有相似之处。
黎巴嫩:黎巴嫩杰塔(Jeita)东部的石灰岩岩层被深达20m的裂隙分割成直立的岩块和岩柱,由于岩性多样以及石灰岩层的多孔性和可溶性,岩块和岩柱的组合特征犹如建筑废墟。该地貌的形成是侵蚀作用加之古气候湿润条件下的强烈溶蚀和现代雨季风化作用的综合结果。冬季持续多日的霜冻和降雪和夏季持续多日的高温暴晒促进了岩石的分解。
大洋洲
澳大利亚:澳大利亚有一定范围的石灰岩存在,环海岸分布,但基本上都是白垩纪以后的地层。沿大陆北、东和南三面边缘断续分布。由于形成时间较晚,加上气候干燥,流水作用不强烈,石灰岩地区的喀斯特景观普遍发育都不典型。但是,在若干局部地点,由于特殊的地理环境,形成了类似“剑状”的景观澳大利亚,少数地点还保存有“龙齿”状山脊,有近似石林的景观存在。
图3-62 西班牙北部索拉里(Solares)地区的林柱状喀斯特
图3-63 西班牙南部莫瑞纳山(Sierra Morena)地区的林柱状喀斯特
在新南威尔士的雪山公园中,有一处名叫亚朗戈比利(Yarranggobilly)的地方,有一小片剑状喀斯特,在志留系致密块状石灰岩上沿裂隙发育成的短粗高石芽型喀斯特,个体孤立分布。同在新南威尔士的布戈尼亚保护区(Bungonia Reserve)也有一块发育在志留纪地层上的喀斯特。被称为“龙牙”地貌。位于昆士兰北端的奇拉贡(Chillagon)(图3-64),有类似云南石林的喀斯特地貌,高石芽呈尖塔状,针状,个别高度可达20m,由于个体直径较大,犹如石柱,往往个体孤立分布,没有连成片,与石林有一定区别。
北美洲、南美洲、非洲、大陆剑状喀斯特不发育,很少有喀斯特石林地貌景观的报道。
(2)热带岛屿剑状喀斯特的分布
马达加斯加贝马拉哈自然保护区的剑状喀斯特(Tsingy de Benaraha Strict Nature Reserve,Madagascacar)
马达加斯加岛位于南半球,非洲大陆东部,面积595800km2,是世界第四大岛。由于四周为海洋包围,形成了相对独立的地理单元。马达加斯加岛形成时间较悠久。东侧陡峭,西侧平缓。高山逼近东部,最高峰海拔2700m。马达加斯加西部为沉积岩区。岩层自东向西逐渐变新,依次为古生代砂页岩,侏罗系石灰岩,白垩系和第三系砂岩,泥灰岩,第四系沉积岩。这些岩石呈条带状由北向南延伸,在岛屿中部向西凸起,使沉积岩带形成弯弓形状。石灰岩带由此被切割成南北两部分。马岛气候基本属于热带,全岛年均温在20°C以上。由于东部和西部降水的差异,形成雨林-季雨林和热带稀树草原(萨瓦纳)两大气候类型,东部年降水量可超过3000mm,西部从350mm到2000mm不等,北多南少。马岛上河流较多,均发源于中部高原山地,向两侧流出。流程短小,但因降水丰沛,河流切割侵蚀作用强烈,河谷多形成峡谷地貌。动植物种群数量较多,由于地理位置与大陆隔离,因而保存有若干特有种和地方种。全岛的植被可以分成两大类型,热带森林和热带稀树草原。前者分布在岛屿东侧迎风坡,后者广布在西部背风坡。由于自然和人为的原因,热带森林面积还不到全岛面积的10%,而灌丛草地占有很大比重。
图3-64 澳大利亚昆士兰奇拉贡(Chillagoe)的林柱状喀斯特
马达加斯加岛的石灰岩分布面积不大,形成时间也比较晚,以侏罗纪地层为主。从北向南,呈狭窄条带状延伸。在岛屿中部,因受基底花岗岩的挤压切割,被分成南北两部分。由于石灰岩分布在古生代沉积岩与新生代沉积之间,古生代沉积岩质地松软,易被侵蚀成洼地,而坚硬的石灰岩就突兀而起,形成悬崖峭壁。在石灰岩与古生代沉积岩之间形成了一条很长的北南向悬崖带。由此向西,石灰岩带西侧地形起伏不平,发育着独特的剑峰状喀斯特地貌。再往西去,尖峰状喀斯特地形逐渐消失,出现圆丘状喀斯特地貌。整个岛屿的石灰岩面积约20000km2。具有剑峰形态的石灰岩地区主要有5片,它们是:安卡拉纳(Ankarana)、纳林达(Narinda)、纳莫罗达(Namoroda)、贝马拉哈(Bemaraha)、贝马里俄(Bemarivo)。5片剑峰状喀斯特地区总面积约近7000km2,间断分布在马岛西部,其中,贝马拉哈面积最大,达到4000km2,其次是纳林达1500km2,其余的3个面积在150~500km2之间。这5片地区均普遍发育着侏罗系石灰岩的石塔、剑峰,高度在1~10m的剑峰犹如刀刃,十分锋利,10~40m的则形如刀剑。最典型的剑峰地貌分布在贝马拉哈。
贝马拉哈自然保护区位置是南纬18°7'~19°6',东经44°6'~44°8',面积1520km2,海拔150~700m(图3-65)。该保护区于1990年列入世界自然遗产目录,定为高级别的保护区,要求实行严格的保护。这里属热带草原气候,年均气温26℃,其中,井割的月均气温保持在20℃以上。年雨量为980mm;雨季从12月到来年3月,其余6~8个月为旱季。
图3-65 马达加斯加贝马拉哈(Benaraha)自然保护区的剑状喀斯特
贝马拉哈由侏罗系石灰岩组成,地形上为单斜山地,东高西低。东边为南北向的悬崖绝壁,悬崖东侧是疏松的沉积岩洼地,堆积着从结晶岩高地侵蚀下来的冲积物。坚硬的石灰岩抗侵蚀能力强,形成悬崖。这些悬崖比马纳波罗河河谷要高出300~400m,从北向南延伸数十公里。从悬崖往西,地面坡度变缓,遍布圆丘状石灰岩丘陵,这些圆丘边坡很陡,顶部平缓。最典型的剑状石灰岩岩体分布在保护区南部。这里的碳酸盐岩纯度较高,含有95%~98%的碳酸钙,空隙度约1%~3%,为裸露的岩体。尖锐的高石芽拔地而起,高度从几米到30~40m。边缘十分锋利,犹如刀刃,高者犹如利剑,而且相互紧密连接,形成刀墙状。由于这里的剑峰状石灰岩地形非常典型,因此就以当地的地名“井割”(Tsingy)来代表这类地形———剑峰状喀斯特地形,它代表着分布密集的丛林状的“石林”地貌。
贝马拉哈剑峰状石林十分发育,数量众多,有相当规模。石柱伸出地面,外形呈刀刃状、剑状、锯齿状,形态各异,景观宏伟。同时由于节理发育,形成比比皆是的直立岩壁。在保护区内还横穿过一条大河马南布卢河。此河自东而西,深切河谷,逐级跌落,形成陡峭的河谷和瀑布。两岸壁立,呈狭谷状,河流水位变化可达10m以上。最大的瀑布落差在100m以上。一旦雨季来临,景象非常壮观。由于气候炎热,雨水充沛,风化作用十分强烈。坚硬的石灰岩在外力作用下,形成十分破碎的喀斯特地貌,通行非常困难,只有在旱季才能沿河而下,平时需借助直升机。
马来西亚沙捞越巫鲁山国家公园的剑状喀斯特(Gunung Mulu National Park,Sar-wak,Malaysia)
巫鲁山国家公园(Gunung Mulu)位于马来西亚的沙捞越的第四管理区与第五管理区之间,其东北部与文莱接壤(图3-66)。地理位置北纬3°56'~4°16',东经114°47'~115°。面积为52.865公顷。海拔变化很大,介于38~2376m之间。穆鲁属于热带季风气候:每年12月至次年3月受东北季风控制,5~10月为西南季风。年均雨量在5000mm以上,虽然这里没有明显的干季,但降雨还是有一定的季节性,高峰在4~5月和10~11月,最低出现在8~9月。相对湿度很高,很少低于90。终年高温,低地为26°C,高地变化在14~18°C之间。
图3-66 马来西亚沙捞越巫鲁山国家公园的剑状喀斯特
巫鲁山国家公园具有多种地形和地质地貌类型。它位于加里曼丹地向斜带上,包含有所有主要的岩石种类。巫鲁地块覆盖着整个公园的西半部,由厚度4000m到500mm的页岩和砂岩组成,包括高达2376m的巫鲁山(Gunung Mulu)主峰。其特征是有被切割很深的沙质土壤和树枝状密布的深切河谷水系。梅里堪(Melinau)地块的喀斯特石灰岩分布在巫鲁的西部坡地上,由古纳贝纳拉峰(Gunung Benarat,1515m),古纳阿比峰(Gu-nung Apil,750m),南部丘山(457m)等山岭组成了山脉脊线,宽约5km,长约30km。它们有陡峭的悬崖绝壁,浑圆的或者针状的山顶。这里的石灰岩质地非常纯净,为白色和灰色的碳酸盐岩与石英质灰岩,属中第三纪坚硬的碳酸盐岩,厚度可达1500mm,产状为40~50WNW,单层厚度一般可超过50m,并且有很厚的风化土,岩石露头较少。悬崖高差达600m的峡谷,携带着来自巫鲁地区石灰岩岩体的水,切开古纳阿比峰和古纳贝纳拉峰之间的山体,进入冲积平原,然后沿南西向进入桑给吐吐(Sungei TutLih)。河流侵蚀石灰岩,沿着断裂,层理和节理流入岩石中复杂的洞穴系统。塞达(Setap)页岩地块占据着公园西北角,在谷地是粘土页岩,而在坡面上则是沉积岩和石英砂岩。这个地块受到河流强烈切割侵蚀,产生了栅格状的水系网络。沿着文莱的边界,有狭窄的Belait露头出现,交替为页岩和砂岩,以砂岩为主。在这里与石灰岩之间是冲积平原,沉积物从粘土、碎屑岩,变化成石英砾石,在石灰岩岩体上覆盖着漂砾。平原地形波状起伏,这是因为遗弃的河道被丰富的沉积物逐渐填满的缘故。现代水系发育,河道深切,水量充沛。
巫鲁山国家公园中最突出的喀斯特景观有两方面,其一,非常发育的洞穴。其二是剑峰状石林。石林面积不大,约为5公顷,介于两组走向5°与95°的相互垂直的节理之间,分布在古纳阿比峰北侧,海拔1200~1600m的陡坡上,这里的降水量高达5500mm。在这片面积不大的范围的,发育着大群剑峰状喀斯特地貌。垂直节理十分发育,裂隙面几近垂直,形成石质剑峰。剑峰犹如薄片的刀剑,边缘非常锋利,刃面有70°~80°的倾角。剑峰成簇状聚集,主群中剑状岩体约有100个,一般高度为30~40m,最高可达45m,远高于云南石林。岩柱上部为白色,很少有藻类附生其上,这可能是充沛而频繁的降水,强烈的热带阳光暴晒,使生物无法生存的缘故。但石峰岩体下部长满苔藓和藤本植物。剑峰上部的刃面有明显的三组溶沟,每组宽15mm,长500mm,最大的沟槽宽100~600mm,长大于10m。另外古纳主峰和邻近的贝纳拉山也有分布,但锋利的石质剑峰高度要低一些,约为10m。由于节理发育,岩体中有不少裂隙,大部分裂隙已被植被和土壤充填,但仍有些裂隙深不见底。剑峰喀斯特地区地面非常崎岖,加之茂密的热带丛林,几乎无法通行。乘飞机从空中俯视,尖利的石芽突兀而起,成簇的剑峰密集在一起,灰白色的岩体显得格外纯净,这一片剑峰喀斯特景观蔚为壮观。
巴布亚新几内亚凯靖德山的剑状喀斯特(Mt.Kaijende,Papua New Guinea)
在巴布亚新几内亚有两处剑状喀斯特,分别分布在穆勒山和凯靖德山(图3-67)。后者位于山地森林线附近,发育在中新统灰岩上,由于第四纪以来的不断抬升,现在海拔高度已达3000m左右,穆勒山海拔2900~3000m,凯靖德山海拔2600~3700m,是世界上剑峰喀斯特分布最高的地区。凯靖德山的剑状喀斯特分布在森林线附近,坐落在苔藓林里。平均温度只有5~8°C,降水较多,气候寒凉湿润。这里分布着中新统厚层石灰岩,间夹钙质泥岩和燧石。在若干岩层厚度较大的地方发育着剑状喀斯特。由于岩石节理发育,裂缝很宽,垂直壁立的岩体在湿润的气候下,被溶蚀成直立的剑状,呈刀刃状。山脊顶部由这类利剑状岩体组成,形成锋利的岭脊。在节理交汇点还发育着另一类喀斯特景观———圆形洼地。洼地直径约百米,深达50~100m,具有近乎直立的圆形岩壁,壁的底部生长有茂密的植物,壁顶往往有尖峭的岭脊。
图3-67 巴布亚新几内亚凯靖德山的剑状喀斯特
凯靖德山的喀斯特地貌大约在第四纪形成,是在不断抬升中形成的。并且自形成以来就完全处于自然演化之中,几乎没有受到人类社会的干扰和破坏,原始状况保存甚好。
2.云南石林喀斯特地貌对比与评价
对云南石林(即路南石林)全球对比与评价,前人曾发表过很多精辟、科学的意见,这里笔者摘录了几位世界著名喀斯特专家的评价。
朱丽娅·詹姆斯(JULIA JAMES,澳大利亚悉尼大学,国际洞穴联合会前主席):“我考察了目前已开发为旅游的地区,即大石林、小石林、乃古石林和未开发为旅游区的清水塘石林。我曾考察了澳大利亚和世界上许多类似石林的喀斯特地区,因此我能对路南石林作出全面意义的评述。
路南石林是一个很重要的、成功的旅游胜地。目前,年游客数达100万人次。它作为旅游胜地进行开发,对地方经济具有相当大的价值。石林以它天下奇观之盛誉吸引了绝大多数游客。大石林、小石林和乃古石林的优美源于石灰岩柱和剑状喀斯特相结合。石灰岩被溶蚀成许多丰富的外部形态,变成各种形式的灰色,并衬以红土及绿色植被为背景。上述特征已获得充分开发,为了游客的安全和舒适,在石林已修建了台阶、游道和其他设施,与石林景区的各种大型溶痕形态和湖泊、瀑布和洞穴等景观组合在一起。另外,所有微溶痕的典型形态均可以在路南范围内找到。350km2的路南石林是迄今世界上最大的剑状喀斯特区。石林具有复杂性的地质历史,它的各个演化阶段均在申请的世界遗产区内展示。石林极好的解释了微生物藻类和高等植物与石灰岩间的相互作用。这样一来就可能得出如下结构:生物活动在石林形成各种形态中起了重要作用。大的剑状喀斯特是溶痕发育过程中的一个极端形态。所生成的各种形态类型是它们复杂演化中的一个系列。相类似的形态可以在马来西亚的穆鲁、菲律宾的巴拉望、巴布亚新几内亚的凯靖德山、马达加斯加的井割和澳大利亚的智拉哥等地找到。前4个地区剑状喀斯特要老得多,但只有极小规模的喀斯特残余才与路南石林相类似,没有一个其他类似的喀斯特地区像路南石林那样作过广泛的基础研究。这是石林能拥有中国和国际荣誉的一大特点。路南石林范围内的所有地点很容易进入。应该说,路南石林的管理是在长期科研成果基础上进行的。在路南石林进行深入研究的潜力是无限的。要建在大石林的喀斯特研究中心将受到所有喀斯特科学家的欢迎和支持。对所有游客、中小学生和大学生进行喀斯特发育过程的教育来说,路南石林是东南亚最理想的地点。目前路南石林的管理局已有许多对游客教育的设施。这里的彝族人民所创造的有关路南石林的文化活动历史悠久。很幸运,彝族人民愿与游客共享石林之美和他们的文化。很清楚,他们强烈支持路南石林申报世界自然遗产名录。路南石林地形已被引证在许多科学论文和教材书中。它们是世界最复杂的剑状喀斯特。我个人的意见是,名词“石林”(Shi Lin)应该为国际喀斯特界采纳,以藐视与其相似的地形特征。因此路南石林应该变为喀斯特发育中该种形态的参照点。
中国科学院院士、著名喀斯特专家袁道先,曾担任了由联合国教科文组织和国际地科联资助的国际地质对比计划IGCP299项目“地质、气候、水文与岩溶形成”(1990~1994年)国际工作组主席。该项目对土耳其、中国、俄罗斯、澳大利亚、美国、伊朗、加拿大、英国等8个国家的岩溶进行了现场对比。另有日本、南斯拉夫、泰国、匈牙利、罗马尼亚、墨西哥、古巴、巴西等国家向该项目提供了44个对比点的资料)论述道:“从IGCP299的成果来看,路南石林以其特有的喀斯特组合形态而闻名于世,它是由溶蚀裂隙、石柱、土上溶痕及土下溶痕所组成。由于路南石林具有独特的地质、气候、水文条件,即产状水平的坚硬的二叠系灰岩;新生代以来大幅度的掀斜式抬升;潮湿的亚热带气候,老第三纪红层的覆盖和逐步被剥蚀及由此而来所产生的有利水文条件;以及未受末次冰期的大陆冰川刨蚀,路南石林以其深切的溶蚀裂痕、高大的石柱、壮观的土上溶痕和丰富多彩的土下溶痕而成为全球独特的喀斯特景观。世界上其他地区出现的类似石林的喀斯特形态,或由于岩性松软(东南亚、中美洲、澳大利亚南部),或由于缺乏必要的地壳抬升(墨西哥尤卡坦半岛、澳大利亚南部),或由于降水不足(如许多干旱、半干旱区喀斯特),或由于末次冰期大陆冰盖的刨蚀作用,溶沟溶痕发育时间短(英国约克郡、加拿大东南部),其类型形态不如路南石林壮观,有的地方虽由于有比路南更高的降雨量,发育了更为高大深尖的溶痕,但没有其他形态相配套(如马来西亚、巴布亚新几内亚的喀斯特)。因此,路南石林在世界上具有极其鲜明的特色,不但有很高的观赏旅游价值,而且有很高的教育和科学研究价值(如全球变化、喀斯特形成机理研究)以及保护的必要。
I. 什么是冰河期
冰河期概论 在地质历史上曾经出现过气候寒冷的大规模冰川活动的时期,称为冰河期(iceage)以下简称冰期。这种冰期曾经有过三次,即前寒武晚期、石炭-二叠纪和第四纪。第四纪冰期来临的时候,地球的年平均气温曾经比现在低10℃~15℃,全球有1/3以上的大陆为冰雪覆盖,冰川面积达5200万平方千米,冰厚有1000米左右,海平面下降130米。第四纪冰期又分4个冰期和3个间冰期。间冰期时,气候转暖,海平面上升,大地又恢复了生机。第四纪冰期的遗迹最多,如斯堪的纳维亚半岛的峡湾,北欧、中欧、北美众多的冰碛残丘,阿尔卑斯山的U型谷和陡峭的山峰,法国和瑞士交界处侏罗山巨大的冰漂砾等,都是第四纪冰川作用留下的产物。 冰河期定义 冰期有广义和狭义之分,广义的冰期又称大冰期,狭义的冰期是指比大冰期低一层次的冰期。大冰期是指地球上气候寒冷,极地冰盖增厚、广布,中、低纬度地区有时也有强烈冰川作用的地质时期。大冰期中气候较寒冷的时期称冰期,较温暖的时期称间冰期。大冰期、冰期和间冰期都是依据气候划分的地质时间单位。大冰期的持续时间相当地质年代单位的世或大于世,两个大冰期之间的时间间隔可以是几个纪,有人根据统计资料认为,大冰期的出现有1.5亿年的周期。冰期、间冰期的持续时间相当于地质年代单位的期。 在地质史的几十亿年中,全球至少出现过3次大冰期,公认的有前寒武纪晚期大冰期、石炭纪-二叠纪大冰期和第四纪大冰期。冰川活动过的地区,所遗留下来的冰碛物是冰川研究的主要对象。第四纪冰期冰碛层保存最完整,分布最广,研究也最详尽。在第四纪内,依冰川覆盖面积的变化,可划分为几个冰期和间冰期,冰盖地区约分别占陆地表面积的30%和10%。但各大陆冰期的冰川发育程度有很大差别,如欧洲大陆冰盖曾达北纬48°,而亚洲只达到北纬60°。由于气候变化随地区的差异和研究方法的不同,各地冰期的划分有所不同。1909年,德国的A.彭克和E.布吕克纳研究阿尔卑斯山区第四纪冰川沉积,划分和命名了4个冰期和3个间冰期。随后,世界各地也都划分出相应的冰期和间冰期。 冲河期成因 大冰期的成因,有各种不同说法,但许多研究者认为可能与太阳系在银河系的运行周期有关。有的认为太阳运行到近银心点区段时的光度最小,使行星变冷而形成地球上的大冰期;有的认为银河系中物质分布不均,太阳通过星际物质密度较大的地段时,降低了太阳的辐射能量而形成地球上的大冰期。 专家称非人类或疾病使其一万年前消失
J. 地质学科技人物史研究与慎守之界
蔡克勤 陈宝国 员雪梅
[中国地质大学(北京)]
老一辈地质学家是中国地质学发展的亲历者和见证者,他们或留学师从世界级学术大师,回国后成为地质学学科和学术理论的奠基者和引领者;或在中国大地上成长和推动中国地质事业发展,在教育、地质勘查、学术研究等领域作出突出贡献。地质学科技人物史研究,依他们的学术成长经历为主线,真实反映其求学历程、师承关系、工作经历、学术研究、重大成果等,将鲜活地丰富我国地质学科学技术发展历史,推动和发展学术传统,从而为准确把握未来地质科学事业发展的方向提供参照和借鉴。深入研究他们学术思想的形成、发展、成熟的全过程,探讨他们取得重大科技成果的历程、方法、关键节点、关键因素,及其背后的精神动力,解剖他们成功攀登科学高峰的社会环境、科研和工作条件、文化氛围和物质基础,进而探求我国地质学学科和事业发展规律,科技人才成长规律,学术传承和学术传统的发扬光大,都有重大的启迪意义。
地质学史专业委员会翟裕生主任在《地质学史论丛·5·》(2009)的序中指出:自1980年地质学史研究会成立以来,地质人物史一直是学史研究的重点,“努力探索人物的学术思想、治学道路的深邃境界,使人物研究更具深入和理性特点”。这是人物史研究的正确方向。这方面已有人物传记和年谱出版,也有论述重大地质成果和机构建设中先驱者的事迹与贡献,缅怀和纪念前辈业绩;更有一批前辈学者的文集出版,系统地收集了他们的学术著作,部分未刊出的手稿、文献资料和照片等,使这些人物的人生历程得以生动地展现,为人物史研究奠定了良好的基础。
一、借人传事 借传述史
我国有人物传记的历史传承,《史记》开创了传记文体,有帝王本纪和各色人等的列传;但一部二十四史,称得上与科学技术相关的人物,几无踪迹可寻。科学家传记或科技人才史,在我国还是一门年轻的分支学科。特别是以谨严的学术梳理见长,阐发人物学术和治学道路的著作,尚不多见;但是他们的事功、德行、思想、个性,都将为后辈学人展示深刻的人生智慧,引导我们去思考人生目的、意义和价值,鼓舞后人在学术道路上奋发进取,这是值得深入开掘的园地和学史研究的重要方向之一。
综观已有的人物史研究,李四光、黄汲清、丁文江、翁文灏、谢家荣等已有较优秀的研究成果,不仅传主是中国地质学的奠基人,早期各级地质机构创立者和地质事业的领导者,而且他们投身地质学研究的时代,正是20世纪初中国从封建社会转入半殖民地半封建的时代;除丁文江外,他们都迎来了新中国,为新中国地质事业作出了卓越贡献。因此,借人传事,借传述史,是人物史研究的主要途径。
2012年科学出版社出版了马胜云等编著的《李四光和他的时代》一书,以收集到的李四光和其他人物间的书信为史料,是考证李四光生平事迹的准确史实,尤为难得的是其中刊布了诸多名家手迹,弥足珍贵。参以《李四光传》(陈群等,1984,人民出版社)和《李四光年谱续编1889~1971》(马胜云等,2011,地质出版社)等研究资料,为我们的人物史研究树立了典范。
为此,以李四光研究为例略作申述。李四光年仅16岁在日本留学期间成为同盟会创建会员,22岁(1911年10月)参与武昌起义,任湖北军政府理财部参议(后任实业司司长)。袁世凯窃夺革命成果后,愤而辞职,24岁赴英国留学,先学采矿,后转入学习地质学。他以《中国之地质》为题的学位论文,获伯明翰大学自然科学硕士学位。他在学位论文中写有如下的字句:“今天,我们要求新一代的黄帝子孙们认识到自己肩负的责任,也许并非为时已晚”。李四光无论是投身革命,还是选择地质学,都与国家前途、民族命运和振兴中华紧密相连。
李四光开创中国冰川学研究的贡献,已有诸多文章述及,我们缀拾部分史料,以表述学者的学术思想和学术途径的由来。李四光本人在《扬子江流域之第四纪冰期》(1933)一文中披露,他研究冰川的兴趣萌生于家乡传说的巨石——“打牛石”(当地传为此巨石系天上金牛星下界作乱,天公抛下此巨石,赶走金牛星),年仅12岁的他对此留下深刻印象。这是片麻岩巨砾,遗留在江汉平原的冰川漂砾。在英国学成之后,他曾赴欧洲考察了阿尔卑斯山的冰川地质。1921年他带领北京大学地质系学生在河北沙河县沙源岭和山西大同口泉一带发现冰川漂砾(带有擦痕的巨砾)、U形谷地和圆滑的孤丘等,从而确认中国存在第四纪冰川活动。当他把这些材料携回北京,在中国地质学会第三次年会(1922年)上报告这些发现。在场的瑞典学者安特生(J.G.Andrson 时任农商部顾问)和加拿大籍学者步达生(D.Black)都表示怀疑,甚至断言第四纪时期中国纬度过低(与阿尔卑斯山相比),形不成冰川。后来,李四光在《地质工作者在科学战线上做了些什么》的演讲中,回忆此事时用了“他轻视地置之一笑”记述了那一刻的场景。1931年夏,李四光率北大地质系学生赴江西庐山实习,并先后三次在庐山研究冰川遗迹,从遗留的冰川堆积物和冰川运动痕迹,到地形、地貌,划分出鄱阳、金井、木楼三个冰期和考证其时代,从而奠基了李四光作为中国第四纪冰川学研究第一人的学术地位。1922年当李四光将《华北挽近冰川作用的遗迹》一文,用英文发表在英国的《地质杂志》(V.59,No1.P14~21)上时,国际地学界对第四纪大冰盖之说尚存争议,他在文章中说:“任何为了搞清这个问题的尝试,都必须在野外进行”。1940年他在华南调查时,再度著有《鄂西川东湘西桂北第四纪冰川现象述要》一文。这些史实表明,作为一位伟大的科学家,在科学问题面前是勇敢而严谨的。1941年美国学者戴特拉(转引自周耀华《庐山第四纪冰川的三次大论争》,1972,天地纵横,尹培基主编,地质出版社出版)发表的文章中,确认中国第四纪冰川的存在。1942年9月,李四光在《科学工作的几个基本问题》一文中说:“干科学工作的人们,第一要有勇气,要有毅力……仅靠高谈阔论,世界上就没有你立足的地方”。又说:“说而不行,行而不动,用力不准确,都不是科学的精神”(1942,建设研究,8卷第一期)。以上引述的史料,大致勾画出李四光奠定中国冰川学的学术研究过程。
1958年《中国第四纪研究委员会》成立,李四光为首任主任委员,1959年他已70岁高龄,仍在北京西山模式口、八大处、香山、潭柘寺等处调查冰川遗迹,对三家店东北隆恩寺南的山坡上有冰溜擦痕先后观察三次。如果以李四光开创的中国冰川学出发,还可进一步梳理地质历史时期的冰川堆积,如1923年李四光考察三峡地质,识别出最古老的“南沱冰碛层”(新元古界,距今约650~740Ma),中国冰川研究者的师承关系,直到现代冰川研究,包括冰心的气候学证据等,转入到冰川学的学科史研究。因此,因传述史,不仅反映时代风云,也是学科史研究的重要组成部分。
我们还要从《年谱续编》中引述李四光早年的一首题为《咏铁锥》的新体诗,发表于1921年11月9日的《北京大学日刊》上。全文如下:“山巍巍,水洄洄,好一个玲珑世界。再过百万年,可祗剩得几堆尘土,几堆余灰。这是迷。破迷还赖我铁锥。工作复工作,莫道吃亏,我们今天定要作出一块纪念碑。还要待谁?!”。地质学中的“迷”,实实在在地存在而且很多,李四光破解中国第四纪冰川之谜,无疑是一块高耸的科学纪念碑。我们认为,人物史研究应该通过史实、学术记录(本人或同时代人的学术评价)和多方面史料,还原人物科学攻关的全貌和全过程,从而撰写前辈的科学作风和学术传承。
二、史蕴风云际遇,文传时代潮流
每个人物都在一定的时代生活,其性格、情感、际遇、行为无不打上时代的烙印;然而作为个体人物,他的学习、工作、生活经历,特别是科学工作和科技贡献,则不可能与时代之间都产生一一对应关系。人物研究的魅力在于发现天才人物与其科学贡献之间的关系。每个时代之中,千变万化的个人性格、人生际遇各不相同。这种个性,特别是工作经历和环境成就了人物的独特性。如果不从研究人物的学历和工作经历,包括家庭和社会环境,性格和情感、个人际遇、工作条件,以及对科学问题引发的兴趣,探索的方法和途径,那就很难写出为什么作这项研究,以及如何做的。因此,人物史研究必须收集相当系统的资料,筛选与研究主旨相关的史料,并对史料之间的关系进行必要的梳理和有依据的推理分析,将史实合理地形成论证链,并在此基础上作出客观的评价。作为科技人物史的学术评价,应减少研究者本人的主观评价,更多地引证同时代同行科学家的评价、学术观点和成果的引用情况。
如前辈地质学家中的翁文灏,无疑是地质科学史上有重大影响的人物,他前后主持中国地质事业达30多年,1926年任中国地质调查所所长(之前有4年为代所长),1932年创办清华大学地质系,在地质学科史上首建燕山运动构造旋回,可以说在地质学领域颇多建树,中华民国时期的中国地质事业史与他有密切的关系。但他1932~1949年步入政界,曾任经济部长、行政院院长,1951年回归新中国。他的历史际遇如此,对他的研究更多是从民国人物角度,传写他的人生轨迹。如李学通著《翁文灏》(1996,兰州大学出版社)和《翁文灏年谱》(2005,山东教育出版社),潘云唐著《翁文灏年谱》(1989,《中国科技史料》,10卷4期),张淑岩著《翁文灏的石油业绩》(2006,石油工业出版社),以及其他回忆纪念文章,对翁文灏的学术经历及历史背景做了有价值的表述和大量的搜集整理工作,但对他学术贡献的研究,以及翁文灏作为一个科学家和社会活动家在特定的社会环境背景下的宏观作用及个性研究还比较粗略,数量也不多。在中华民国时代,翁文灏的政治和社会地位明显高于李四光,但在地质学领域无论是个人的建树,还是对地质科学的贡献而言,李四光应是世界级的学术大师。这是大时代风云际会中,个人历史轨迹不同所致。作为1912年获国外博士学位的翁文灏,最早的海归人士,在地质学科技领域的贡献必然受到限制。
三、求真的心态 慎守的分界
科技人物史研究主要依据史料,许多前辈学者作古多年,或身后萧条,史料难觅;或仅有后辈亲属、学生等的断片记忆,有的虽事同而说法不同;或史料辗转引述,以致失真。这是人物史研究中常见的现象。需要研究者在史料矛盾、错乱和讹误中进行鉴别,务求得到传主和相关人物生平事迹的准确史实。完成从史料到史实,还是研究的第一步。作为学术性人物研究,重点应落在学术思想的形成和发展过程,深入剖析和论述其学术成果,从而使史料与学术贡献挂钩,真实反映前辈学者学术科研活动的轨迹,关键节点和重要的科学资料,反映其学术成果的科学意义所在。以此丰富我国地质学科技发展的历史资料,弘扬学术传统。
作为人物史研究或传记写作,需要对史料的骨架进行合情合理的构建。与年谱编制不同,对人物所处的时代背景、工作环境、科研项目、地质考察的收获、国内外同类研究的概况等,都有所理解,进而谨严地论学析理,梳理出和叙述好人物的事功德行,学术思想形成和发展过程。研究者选取的人物,特别是深入了解后,往往萌生出对人物的热爱与尊敬,行文叙事不免带有浓烈的感情。这方面需要研究者掌握情感的度,客观冷静是史学研究者的必要素养之一。同时,评价学术成果和贡献时,也需要有分寸感。科技人物的学术活动和贡献,往往延续多年,分别体现在不同时期的学术专著和论文中,切忌将相关材料笼统地归类,或排列成流水账。最好能将不同时期的学术成果的前后关联性吃透和理解,从而阐明学术发展和成熟的过程。
应该说,地质学科技人物史研究有相当的难度,不仅要深入理解专业性很强的学术研究成果,更要深入人物的学术思路探究,作为非同专业的研究者常会彷徨于外,尤难深研人物的人生智慧和作出判断。人物史研究的学术(学位)论文,要以首尾贯注的文笔析事论理,先要确立论文的框架,细究章节之间的逻辑关系。为了做到叙事有血有肉,达到写出可感可触的鲜活人物形象,切忌罗列学术活动和史料,尤应注意运用好史料中的某些细节和生活小事,适当引入相关结构中,体现人物的思想和精神境界,使笔端流泻出感情,行文才能情趣盎然。
以上是我们在研究人物史和指导研究生学位论文中的一些体会,不当之处,请读者指正。
参考文献
[1]中国地质学会地质学史专业委员会,中国地质大学地质学史研究所.地质学史论丛·5·.北京:地质出版社,2009
[2]王恒礼,王子贤,李仲钧.中国地质人名录.武汉:中国地质大学出版社,1989
[3]马胜云,马越,马芝.李四光年谱续编.北京:地质出版社,2011
[4]马胜云,马越,马芝.李四光和他的时代.北京:科学出版社,2012