李四光是如何创造地质力学的?

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李四光是如何创造地质力学的?插图

1905年7月末的一天,在东京赤坂区的一幢日式小屋里,孙中山正在主持中国同盟会的成立宣誓仪式。宣誓完毕,孙中山会见到会的70多位会员。当他走到一位年仅16岁的少年跟前时,高兴地握住他的手,勉励说:“你这么小年纪就参加革命,很好。要努力学习,能为国用。”这位16岁的少年就是后来创立地质力学的李四光,当时他正在日本弘文学院学习。

李四光是如何创造地质力学的?插图(1)

李四光在日本留学6年后,怀着科教救国的愿望回国了。不久,武昌起义爆发,23岁的李四光积极拥护孙中山的革命运动,被选为实业部长。从此,他日以继夜地为制定振兴祖国的蓝图而操劳。可是,几个月后,孙中山被迫辞去了临时大总统的职务,窃取政权的袁世凯加紧迫害革命党人。李四光不愿为这个窃国大盗效力,便辞去了实业部长的职位,再次远渡重洋,出国留学。李四光来到英国的伯明翰大学攻读地质学。1921年,他获得了博士学位,怀着满腔的爱国热情,回到祖国。当时在地质学界正流行着“中国除西部高原之外,没有第四纪冰川”的论调。李四光觉得这种论调缺乏科学依据,他决心通过实地调查,得出正确的结论。于是他不畏艰险,登高山、涉恶水、爬绝壁、攀悬崖,果然在太行山麓的沙河县发现了第四纪冰川的漂砾,以后又先后在太行山、九华山、天目山、庐山等许多地方发现了冰川遗迹,以确凿的事实证实了中国东部第四纪冰川的存在,为华东地区的矿产勘探和地质研究提供了科学的依据。在寻找第四纪冰川遗迹的过程中,李四光发现了许多地质学上不载经卷的现象。其中最重要的就是在同一地质时代里,大陆有南方海浸,北方海退的现象。这种现象是赖尔创立的传统地质学所无法解释的。按照传统地质学的观点,原始大陆和海洋在地球上的位置都是固定的,地壳的运动以缓慢的上升和下降为主,大陆的扩大和大洋的缩小是地壳发展的“基本规律”。而李四光所发现的海水运动现象,恰恰与这一传统的理论背道而驰。李四光认为,不能受赖尔理论的束缚,因为事实证明赖尔的理论是错误的。

从眼前的事实出发,李四光坚信海水运动与地壳运动有关,特别是与地球自转速率的变化有关。根据力学原理,物体在转动时会产生离心力。李四光经过几年的潜心研究,认为地球自转产生的离心力作用在地壳以及地球内部,使地壳内积聚起一种地引力。在一定的时候,地引力释放出来,它的巨大能量就足以改变地壳表面的面貌。有的地方受挤压而形成隆起的山脉,也有的地方因为挤压反而变成平原或盆地。由于地引力挤压的方向不同,地壳也就相应地形成不同走向的构造带。如果地壳受来自南北方向地引力的挤压,就形成“经向构造带”,反之,形成“经向构造带”;如果同时受到几股不同方向的力的挤压,那么地壳就如绞麻花那样出现“扭动构造带”。李四光把东西走向和南北走向绞合的“扭动构造带”称为“山”字型构造体系,而把北东走向和西南走向绞合的“扭动构造带”称为“多”字型构造体系。李四光进而解释说,巨大的地引力,不仅改变了地壳的形状,还影响了地球内部的深层结构,使某些矿藏集中在某种构造带中。例如,“结向构造带”中多见重金属矿,“多”字型构造体系,更多地存在石油和天然气的可能,“山”字型构造体系,则有可能蕴藏着煤田。李四光把自己的新理论称为地质力学,1945年他写出了《地质力学的基础方法》一书,向世界宣告了一个中国人创立了一门崭新的地质学料。

自从地质学诞生以来,人们研究地质的方法,大都是以地层提供的资料为基础。可惜地层资料,总是局部的、片面的,哪怕是把全球的地层资料全部综合起来,也难以反映地质时代的全部历史。而李四光创立的地质力学则是从力的作用,来探索各种地质现象的生成规律和内在联系,并且把地质学、矿产学和力学结合起来。这不仅可以顺理成章地解释各种地质现象和成矿因素,而且为认识地壳构造现象提供了新方法,为研究地壳运动的规律开辟了新的途径。

可是,真理常常会蒙受不公正的待遇。尽管李四光的地质力学成果如此辉煌,但由于它诞生在落后贫穷的中国,这是那些怀有偏见的西方人所不愿意接受的事实。所以,地质力学从它诞生的第一天起,就受到困难。面对这些无视科学的外国同行,李四光愤怒地反驳说:“我们国家,亚洲整个大陆的构造型式鲜明地摆在我们眼前”,“难道我们研究万里长城的构成,非用建造埃菲尔铁塔的方式来说明不可吗?这是毫无道理的!”

李四光一面坚持自己的学说,一面更刻苦地进行研究。新中国成立以后,在党中央的直接关怀下,为李四光的研究创造了良好的条件,地质力学获得了进一步的发展,不仅体系更加完善,内容更加丰富,而且由于运用这一理论去指导矿业勘探、地质研究和地震预报而获得的令人信服的成果,证实了地质力学的科学价值。最突出的成果是在石油勘探方面,按照传统地质学的结论,中国是个贫油国,可是,按照李四光的地质力学,结论正好相反。李四光认为,在中国东部的松辽平原、华北平原、江汉平原,西部的准噶尔盆地、塔里木盆地、柴达木盆地,以及西藏地区的一些低注地带,海上的黄海、东海和南海都有贮油可能。事实是,在李四光指出的上述地区,连二接三地发现了一个个油田。地质力学取得的科学成果是炎黄子孙对人类文明和科学的又一贡献。

李四光的名字将永远镌刻在人类科学发明和发现的丰碑上。

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