中国科学院学部委员,地质部石油地质研究所盆地研究室顾问
记者:朱先生是国内较早研究板块构造理论的学者,近年来一直致力于用这一新说探索中国石油地质问题,请您给我们介绍一下这方面的情况。
朱:首先,要说明一下,我是搞石油地质的,主要从事生产工作,严格讲来,在流行的科技人员分类中应属工程技术人员,不是科学家,不是专门搞科学研究的,在板块理论方面只能算是业余涉猎者。在此,我想还是从石油地质角度,主要是从油气盆地的研究角度谈谈板块;也不算自己的研究成果,而是提一些问题,谈一些个人的见解。你看,行不?
记:请您随便谈。
朱:我们研究板块构造,主要是为了推进石油地质工作,是出于生产实践的需要。石油地质学是一门综合性的科学,需要研究油气的生成、变化、运移和聚集等等。这样,也就需要研究这些作用得以进行的场所,即通常所说的盆地(这是一个沉积作用和构造作用的整体或基本单元),了解盆地的形成机制,因为,找油要到这些盆地当中去找。而要了解油气盆地的性质和成因,就不能不涉及到大地构造问题,因为盆地是大地构造的产物。大地构造领域有很多学派,最新的就是板块构造,它是六十年代以来兴起的一个全新学说,可以说明地质学上许多问题,盆地方面的许多东西也可以用它得到较好的解释。我们的工作就是尝试用这个具有指导性意义的新理论来探索中国中新生代盆地的形成发展机制,由此推测油气形成的各种地质条件和地质作用,从而为寻找油气服务。我们的任务是找油,要从未知的地下深处把它找出来,这项工作具有很大的推断性。这样,理论的指导作用就显得比较重要,有了正确理论的指导,在生产实践中可以减少盲目性。
盆地方面的研究,算起来,我搞得时间也比较长了。从五十年代末期以来,我的头脑中就逐渐形成了“构造运动体制”对盆地具有控制作用这样一个概念,认为在地质历史上,不同时代有着不同的构造运动体制(包括热体制),应该按照运动体制的不同来划分盆地的类型。我认为,在中国,印支运动(距今大约2亿年)以来存在着一个“变格运动”,其意是指改变地壳构造格局的运动,它使得中国中生代以前的构造格局变成为风格迥然不同的中新生代构造格局。这些想法的详尽阐述是在我1965年发表的一篇论文里,题目是《我国陆相中新生界含油气盆地的大地构造特征及有关问题》。那时,还没有板块理论,我把中生代以来的运动体制称为阿尔卑斯运动体制,这以前的统称为前阿尔卑斯运动体制,其中包括古生代的加里东运动和海西运动,以及更早的晋宁运动或雪峰运动。阿尔卑斯运动体制现在看来就是板块运动体制。六十年代以来,海底扩张说开始发展,我当时对这方面的动态已经有所觉察,对一些新概念有所触及,认为中国中新生代构造运动体制的变化多多少少跟大洋盆的形成有着某种联系。当然,当时还不可能知之更多。六十年代后期,板块学说不断兴起,地球科学发生了革命,很遗憾的是,国内正在搞另一种“革命”,两种不同性质的革命碰在一起使得我们这方面的研究脱了节。直到七+年代初期,我才重新可以看到国外杂志,研究了板块方面的一些重要文章,在研究中国油气盆地的形成机制上考虑了一些板块构造问题,使得原生的那些想法有所推进。这些想法主要体现在《论中国油气盆地的构造演化》—文里,这篇文章前年曾在巴黎举行的第26届国际地质大会上与有关学者作了交流。
几十年来的石油地质工作,我们一直比较注意二亿年以来的中新生代油气盆地,对二亿年以前的情况涉及较少。板块学说问世之后,我意识到,这也许会对考虑中新生代以前的石油地质问题有所裨益。1971年,尹赞勋先生和傅承义教授已敏锐地把板块学说的基本原理向国内学术界作了系统的介绍。我则打算从另一角度作一些工作,即想追究一下作为二亿年以来明显起作用的板块构造活动在地质史中到底可以向前追溯到多远,现代这一套活动方式,例如洋脊扩张,板块俯冲,地幔对流等在古代怎样。因此,在国内,想搞古板块,我应该算是比较早的一个人。从1970年起,“阶级斗争”的注意力虽然已从我们这些“牛鬼蛇神”身上转移开去,但是,仍然无权搞自己的研究工作。我开玩笑自称自己毫无“地位”,这倒不是指学术上的地位,而是我这个研究所副所长,竟然连工作的地方、办公的座位都没有。幸亏我们所里负责后勤的一位好心的同志给我找到一间存放家具的贮藏室,这样,就跟那些当时不能拿出来用的沙发一样,我也被“贮藏”了起来。借此机会,我找来一些与古板块有关的国外文章,译成了一本书,题为c板块构造的岩石记录与历史实例々,并在译后记中写下了自己当时的一些想法。那时候还不得不隐姓埋名,我的名字只能用英文姓名的缩写字母代替。
记:真不容易。在这样艰苦的条件下,你研究的结果怎样呢?
朱:从岩石记录和历史实例推论的结果看,我觉得,地质学上的均变论,即将今论古的原则,不能无限制地往前推,现代这样的板块运动在古代应该而且可能不完全一样,或者是在程度上,或者是在性质上,甚至是在方式上,古今之间应该有所差别。其实,板块构造模式究竟适合多长地质时期这一点,在世界上至今也存在着很不同的看法,主要有三种意见,有人认为自地球早期历史太古代(大约距今三十多亿年)以来一直有板块活动,也有人认为在二十五亿年前至十亿年前之间有一段间歇,其间板块运动不显著,还有人认为以距今十亿年为界,前后是不一样的,其后才是板块运动,在此以前可能表现为另外一种构造运动方式。
我是活动论者,同时也是演化论者,或者叫阶段论者。我总觉得,以往我们对均变论考虑得太多。学术界也已注意到这种情形。前时期,国际上有人提出“新灾变论”,当然,灾变还是行不通的,说得正确些,地质发展史应该是在均变的过程中有着某种阶段性的改革,不断革命论同革命阶段论相结合才行。我的想法是,太早的不去说它,即使是十亿年以来到现在这一段地质史,其间的构造运动也不是一成不变的,而是有阶段性的,现在这样的板块扩张和俯冲等活动方式在二亿年前可能不一定像二亿年来那样占支配地位,而是可能有另外一些运动方式在起作用。从历史唯物主义的哲学观点来看,事物总是不断前进、变化和发展着的,现今的板块运动应该是过去十亿年来地壳构造运动的发展结果,因此,很难相信二亿年以前的构造运动方式会跟今天的板块
运动体制完全一模一样。二亿年前的构造运动应该另有一些与今不同的特点,只是这些方式随着地质历史的发展或者已经消失,或者已经退居次要地位,被板块构造过程所代替。从地质情况来看,人们往往是根据地质记录中所找到的一些较老的“蛇绿岩”来推论存在着洋壳,从而用现代板块构造这一套机制来解释二亿年前洋壳的兴衰史。但是、这些数量不多的痕迹毕竟只是看得到的结果,而当时真正的地质过程却是看不到的,因此,实际上有着不同的多解性,不能看到这些痕迹——蛇绿岩——便肯定就是洋壳,便断定这儿有过一个浩瀚的大洋,从而勾勒出一派板块扩张直到俯冲的过程来。1980年的巴黎会议上,现任国际地科联主席塞博尔德曾经说过一段风趣的话,他说,“要从俯冲掉了的东西中恢复原来的洋壳,就好像从粪便中去判断吃进去的食物一样,是极其困难的”。当然,这也不是完全没有可能。
地质史上有一个大家都承认的事实,即石炭纪晚期(距今约2.8亿年)地球上所形成的统一的“泛大陆”(pangaea)是在大约二亿年前渐渐分裂开来的,这样,使得原先的一块巨型大陆和一个巨型大洋肢解成为若干个较小的大陆和大洋,这就是板块构造运动。因此,有人认为,板块构造就是研究只有一个大陆和一个大洋组成的世界是怎样转化成现在这样由好些个大陆和好些个大洋组成的世界这样一种过程的。我想,板块构造的定义应该是这样,即,泛大陆的分裂过程就是板块构造,或者叫新全球构造,把板块构造限制在二亿年以来的时间范围里,“新”的含义即如此。而在此以前一直上溯到距今十亿年,虽然也不排斥有一些俯冲活动,但占支配地位的可能是另外一种构造运动体制。这样一个阶段还是不应叫板块构造,而叫作“古全球构造”更好些。因为,现在划分板块都有一套明确的定义,不管十二板块还是六大板块方案,一般板块都包括海陆两者在内。而二亿年前的板块该怎么样划分呢?准确的界限定不出来。如果把老地召划作老板块,老地槽划作老洋壳,只不过是换个名词而已,没有多大意义,所以为了严格起见,还是不叫板块构造为好。至于十亿年以前的地史时期,构造运动体制可能又是一种样式,这个时期也许可以叫作“原古全球构造”阶段。
我所主张的两个时代两种体制跟“泛大陆”分裂前后两个阶段是一致的,正是通过印支运动以来的变格运动,两亿年前的古全球构造运动体制转变成了中新生代的新全球构造运动体制。
记:按照您的见解,古全球构造阶段的构造运动又是怎样一种方式呢?
朱:泛大陆分裂以来,洋壳大规模扩张并在大陆底下俯冲殆尽这样一套板块运动机制,大家都已经比较肯定。由于大陆骑在大洋之上发生大规模侧向运移,所以这样的运动方式人们称为“传送带式”。但是,当把这种传送带式机制推至泛大陆形成以前的地质历史时,就遇到了一些问题,比如,据一些科学家研究,欧洲的华力西时期(距今4亿年至2.4亿年)是没有洋壳的,这显然就不能用洋壳的扩张和俯冲来进行解释了。构造运动看来势必有另外一些方式。当时,大陆虽然时有拉开,但是却没有扩张成为
宽阔的大洋,它们或是保留着薄的陆壳,或是形成一些裂谷型的东西,甚或是形成类似边缘海和内陆海这样的“小海盆”,至多只有几百公里宽,并没有达到“洋”的程度;有地幔物质上涌,形成硅镁质地壳,但毕竟与实质性的洋壳不同。而且,这些裂谷的持续时间都比较短,随着附近另外一处陆壳的拉开,它们很快就关闭了。当时,大陆时开时闭的过程规模虽然不大,但却比较频繁,据研究,十亿年前,可以在地球上鉴定出十几个裂谷。因此、我把这样的构造运动方式称为“手风琴式”,以有别于“传送带式”。
其次,就当时的地质情况来看,发生俯冲的可能性也不大,因为,要发生俯冲,洋壳须达到一定的强度和相当的宽度,这样才足以在重力等作用下往下钻入地幔。但是,前泛大陆阶段,所形成的都是比较狭窄的裂谷,地壳的强度和厚度又都比现代的洋壳要小得多,而地幔流的活动性却要大得多,因此,比较热而轻的硅镁质地壳要在比较冷而重的陆壳下俯冲是不太可能的。相反,可能的情况是大陆向着裂谷逆掩、仰冲,从而使得裂谷在两侧大陆的推挤蹂躏之下关闭。这样一种方式可称为“雪橇式”。举例来说,蒙古一带现在找到不少蛇绿岩,有人推测古生代时这儿为一个宽达数千公里的大洋,后来由于洋壳俯冲才造成关闭。依我看,这个洋可能没有这么大,最后的关闭也不是因为俯冲,而是因为西伯利亚和中朝大陆在两边仰冲推挤才造成的。最近,苏联也有一位地质学家谈到,在蒙古一带,古生代海洋的关闭是由于北面的大陆向着海盆逆掩的缘故。南边的情况,目前在国内还有争论。
根据二亿年以前发现蛇绿岩痕迹处两侧陆块上古构造线走向可以对接的情况来看,用大规模的洋壳扩张尔后远距离碰撞会聚来解释当时的情况也比较牵强附会,很可能是“手风琴式”和“雪橇式”这样二种运动机制起了相当大的作用。国外曾经有人指出,在十亿年前就已形成了一个早期的泛大陆,只不过这个泛大陆不如三亿年前的那个泛大陆团结得那么紧密,因此,我设想,正是“手风琴式”和“雪橇式”这样的构造运动机制使得前者演化成为后者。只是到了二亿年后,这种机制所起的作用就变得不为主要,而是转变为大规模扩张和俯冲的板块运动了。所以我说,以泛大陆为准,有着两种不同的运动体制。当然,现在仍然在形成裂谷,只不过,现在的裂谷已不是马上夭折,而是按照威尔逊旋回扩张得越来越大,一直发展成为像大西洋这样的大洋盆。
另外,运动体制发生变革常有一个过渡时期。泛大陆是在距今大约2.8亿年时形成,在距今1.8亿年时开始分裂而出现板块运动,这之间大约为期一亿年的时期便是过渡期。这时候的泛大陆当然也是活动的,只是另有一些特点,它不表现为大洋的拉开和关闭,而是表现为大规模的平移断层和整个泛大陆围绕地球旋转极的某种转动。
记:朱先生关于地质史上不同时代存在不同运动体制的看法对石油地质研究有何指导意义?
朱:如果运动体制不同,由其所控制的盆地的形成也就不同,从而在油气形成上面也会有不同的特点,我们找油的方法也就要另辟蹊径。比如说,二亿年以前的“雪橇式”运动机制如果成立,那么在大陆向裂谷逆掩导致裂谷关闭的同时,必然在其后方有拉开,陆壳变薄或者下沉,从而形成盆地。这种盆地我们就不能把它们叫做“弧后盆地”,它们跟洋壳俯冲导致岛弧后边拉张所形成的盆地是不同的,或许可以把这种盆地叫做“陆前盆地”。
我们推测距今二亿年前后的构造运动体制是不同的。对于二亿年以来的中新生代,我们可以按照板块活动那套方式去研究油气盆地,注意力集中在由于大洋大规模拉开而形成的大陆边缘以及受板块运动影响而形成的一些中新生代大陆内部盆地。而当考虑到二亿年前的古生代盆地时,显然,我们就不能仍然用这套思路去机械套用,而要通过对古全球构造运动体制的深入研究,查明那些在古全球构造运动体制下形成而又受到新全球构造运动体制改造的古盆地与中新生代盆地之间不同的形成规律,找出在成油方面的特点,从而指出正确的找油方向。
1965年,我曾作过一些推测,认为新的发展使得找油工作要在两类盆地当中进行,第一类是阿尔卑斯地台盆地,如大西洋、我国渤海等,第二类是受到阿尔卑斯构造体制改造的老地台盆地,如北非。现在看来这个推测还是对的。过去,我们搞第一轮石油普查,注意力集中在中新生代,即前面所说的第一类盆地,现在即将开始全国性的第二轮石油普查,为了扩大油气资源,找到新的大油气田,打破石油储采比例失调的局面,我们就要向古生代进军,去探索第二类油气盆地,这当然是比较难的,这就需要有一些新东西。我们曾经提出在新的任务面前要做到四个“新”:开拓新的地区,探索新的领域,发现新的类型,突破新的深度。而要做到这些,重要的是要运用新观点和新手段,所以,我们想在找油的指导思想上首先有所突破,盆地方面的一些想法正是在这种动机下产生的。生产部门一般不太容易花很大力量去进行专门的科学理论研究,但是,我想,这方面的工作还是要搞,任何生产实践都离不开正确理论的指导。冷灶还是要烧,倘或爆出一颗火星来,就是相当厉害的;长线还是要放,说不定就能钓出一条大鱼来。(记者读到朱夏教授新近为庆祝中国地质学会成立六十周年而写的两首七律,其中一首写道:“延水涓涓僰火幽,神州油气阅千秋。披荆已创先驱业,擐甲宜分祖国忧。浩淼沧溟知辟阖,莽苍大陆判沉浮。愿凭新论开新域,万井争为‘四化’流” ②,从中可以看出朱夏教授为中国石油地质事业的发展,在理论探索上付出的良苦用心。)
记:对于今后的研究工作,朱先生有些什么设想?
朱:设想倒是有一些。说起来,我搞盆地研究也是几上几下了,但是前二次还没有搞出什么名堂,就由于意外历史事件的介入而中断。直到1978年,在地质部领导的支持下,才有了继续研究的条件,在无锡我们有一个小小的研究班子。这一次,我打算分成三个步骤,一是理论建设,二是实践检验,三是实验模拟,希望最后能够运用数学、物理以及计算机手段模拟出一个盆地来。现在我们才走了第一步,而且还没完全走完,第二步的工作刚刚开始干了一些。下一阶段,我们准备对中国的盆地一个个地进行解剖,解决一些未知数,把理论拿到实践中去进行检验。第三步,看来还较远。所以虽然有一些想法,但实际上还没有搞出名堂来。
另外,还必须说明,对古板块,我所读的这些概念跟旁人不同,也不很成熟,现在看来是少数派,将来也许会成为多数派,或者仍然是少数派。现在无非是一种尝试,还无法作出定论,但是我的信念还是有的。
板块构造确是地球科学的一场革命,对于地质工作具有指导性的作用。在中国搞板块构造,可能会对板块构造增加一些东西。国内各大学派各自发展起来的许多概念可在板块构造模式中得到某种统—。我在1973年的那本译文集里,曾经希望这个标志着地球科学革命的新学说,应该能在中国地质实践中答复某些问题,并且得到某种发展。现在看来确实是解决了一些问题,至于得到发展,我坚信,凭借我国绚丽多彩的地质条件,凭借我国地质工作者的不懈努力也是做得到的。
——诸大建整理
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① 朱夏教授早年留学瑞士,主攻地学,解放初返回祖国,投身建设事业。从事石油地质工作已四十余年。他在石油地质学和构造地质学方面颇有造诣,常有独到的学术见解。今年暑日,朱夏教授因病在沪小憩,本刊前往采访,他抱病与记者作了长谈。
② 朱先生以“沧溟的辟阖”喻板块的运动,以“大陆的沉浮”指盆地的演化,深切地期望在海相和陆相油气方两,中国石油地质工作者能在新的地质理论指导下开辟新资源领域,为四个现代化作出新的贡献。