重新思考地质学与矿床学(一)

  人类最早接触的是生物和地质,有所谓渔猎时期、农耕时期、陶器时代、铜器时代。但是,人类今天享受的主要是物理学带来的文明,进入的是“信息时代”。生物学的进步也令人叹为观止,惠及千家万户。地质学却很不成熟,被谑称为“年轻的科学”,甚至是不是科学,还是个大问题,如20世纪50年代初批判“地质学是不科学的科学”潜在思潮的认识运动就是例证。我在《苍茫大地》[1]中反映了基层和省级管理层的严峻局面。现在这段历史已被抹去,走得愈加远了,已经到了将地质学“妖魔化”的程度。我在对成矿理论与找矿方法学术讨论会述评[2]里,呼吁学习物理学界严格遵循辩证唯物论的认识论,强调理论联系实际,批判崇尚玄奥、求新猎奇的价值观,要求开展评论、明辨是非。作为摸爬滚打一辈子的老地质队员,我深刻认识到,不将地质学当科学看待,是地质学的大敌,必须下大力气去扫荡、清除。这其实是唯物主义和唯心主义世界观斗争的大问题。本绪论也只能以“务虚”为主。

  地质学的拉丁语名词geologia曾有神学含意,“地上的东西”似乎就是“天国的东西”,也有视同“空谈”的渊源[3]。今天的地质学虽然有了许多实在的调查、勘查成果,但仍然崇尚玄奥价值观,地质学成了藏奇纳怪的玄宫,许多匪夷所思的谬论都被称为地质学,既不恪守辩证唯物论的认识论原则,指导实践和接受实践的检验,也可以不合逻辑,还要说实践层面落后。工程技术界倒是实实在在取得了大量地质调查、矿产勘查成果。地质学没有像爱因斯坦相对论那样天才的理论。堪称天才理论的地质力学,仅仅“略具粗糙的轮廓”[4],并没有真正指导实践产生重大影响,亟待发展完善。伟大的板块学说不过是海洋地质调查的结论,并没有伟大的地质学家。而板块构造学说鼻祖魏格纳的大陆漂移说却莫名其妙地被权威投票否决了[5],迄今也没忘记要补几句贬斥,可不能让他成了地质学界的爱因斯坦,鞭挞当年的否决,令今天的和未来的权威必须为此类否决承担责任。学术论点被投票否决,是地质学界权威们不将地质学当科学的铁证,也是科学界的笑话,应当作为珍贵标本陈列于世。《杨氏矿床成因论—基底—盖层—岩浆岩及控矿构造体系》一书的矿床成因论(包括关于入字型构造的新理论)、大冰期成因论(包括冰川性海面升降地壳均衡代偿理论、火山现象与产物的环境决定论、黄土是火山灰理论、二氧化碳是生命最伟大的缔造者、成煤作用三条件、河海阶地与白垩、冰碛物中泥质的成因、庞贝人死因等等)都是新东西,其中大冰期成因论2004年已经面世,它们是否会被开会否决,或者有没有被开会否决的资格,在地质学界都是问题。

  不将地质学当科学,由来已久、根深蒂固。于是今天的地球环境灾难,由气象学家提出全球变暖说,视地质学为无物,鼓捣得世界沸沸扬扬[6];世界也视地质学为无物,制定徒劳的减排二氧化碳国际法,无须征求地质学家的意见,各国政要为此瞎忙活,人类不知道为此浪费了多少人力、财力、物力。我以为此乃“研究地球的科学”的奇耻大辱。依理而论,不懂地质学,不了解大冰期成因,不了解冰期、间冰期冷暖交替之缘由,任何人都没有资格对地球冷暖变化灾难说三道四[7]。偌大地球之环境,岂能为仅占大气圈含量万分之三的二氧化碳所左右,岂可由并非基础学科定论?人为因素广泛和深刻影响地壳和大气圈、生物圈、水圈,却只有二氧化碳单因素造成地球环境灾难,简直岂有此理。对这种凭直觉和常识就该质疑的全球变暖说,那些在圈内神气十足的我国地质学权威却噤若寒蝉,任凭外行对地球环境灾难指手画脚。如此落后的地质学,枉称自然科学的基础学科,谈何存在的社会价值?

  否极泰来。当此全球变暖说谬论成为世界潮流和热点之际,只有地质学能够揭露其荒谬,指出地球环境灾难之所在,并开出整治处方,重新确立自己应有的社会地位,人类社会将再次进入地质时代—“地球环境灾难拯救时代”,因为只有在地质学的指导下,依靠信息时代的科学技术,人类才有可能正确应对。地质学需要的是,正视落后的局面,揭开落后的盖子,批判并抛弃“不科学地质学”,建立“哲学地质学”。

  创建矿床成因理论,要追溯矿床地质学发展史。子曰:学而时习之,可以为师矣。

  哲学认为,新事物是从旧事物的“母胎”中孕育成长起来的,是在旧事物的基础上产生的。尽管我的矿床成因理论不是研究矿床地质学发展史得来的,而是在了解热液矿床的总体情况基础上,从研究单个典型矿床得到初步认识,从多个同类矿床的地质特征中归纳、演绎出来的,我仍然得益于前人各种各样的成矿理论,至少让我看到了他们研究方向的错误,免蹈覆辙。实践层面接触最多的矿床成因理论是“岩基成矿说”[8]和“层控矿床理论”[8],对我影响最大的是侧分泌说和就地取材的成矿思路。这三种理论、一种思路,都是前人的成果。我的矿床成因理论,正是否定“岩基成矿说”、视“层控矿床理论”为矿产分布规律,借鉴地质力学,从构造体系的控矿作用入手,到研究构造怎样从地壳就地取材侧分泌出矿床来。

  追溯历史,可以有两种态度,一是NBA法。称对手为伟大的球员,无论胜败,自己都伟大。二是贬法。我对前人采取贬法的理由,一是求实,二是否定之否定是发展之必然。在我看来,矿床地质学很难说有真正意义的“发展”。例如460多年前矿物学之父乔治.鲍尔称矿质由天水(地表水)沉积到地壳裂隙内形成矿床[9],与今天各种时髦的成矿理论在同一水平上,后者甚至是一种倒退。前者粗浅却质朴,可以成为深入研究的基础,乃侧分泌说始祖版,我愿意尊其为我的先觉;后者或假定存在无人知其根底,也无法证实的深部地质体,并且令其起决定作用,看似高深莫测,其实无法成为深入研究的基础,仅仅可增加崇尚玄奥价值观;或从一般性矿床分类入手形成“理论”,即称可预测成矿区、靶区,并且预测效果显著。我以为都是不可能和应当揭露和批判的。地质学、矿床地质学界需要的是反省,并且需要的是在当头棒喝下的深刻反省;从哲学上说,要确立新事物,就必须否定旧事物,任何发展过程都是否定之否定过程,不是主观好恶可以左右的。

  罗马帝国科学的昌明,只要看一看罗马帝国政府高官,56岁的海军司令(有称地中海舰队司令者)普里尼不顾自己有严重的哮喘病,命令舰队驶向维苏威火山,要亲自考察火山爆发自然现象,结果在飘飞的火山灰中挣扎一夜,次日逝去—为科学献身;只要看一看普里尼18岁的侄儿详细记载火山爆发情况,两封长信寄至历史学家塔西陀[10],让我们知道公元79年维苏威火山爆发的情况,就可以想见。士大夫祟尚科学,社会就崇尚科学,乃至少年普里尼若此,古罗马的文明怎么能不昌盛呢。尽管恩格斯说,要讨论精密科学,我们不得不回到古希腊人那里去。但是,神权或皇权视科学为洪水猛兽、不能并存,教皇格里高利一世说,“不学无术是信仰虔诚之母”[11]。科学史在神权桎梏下的欧洲中世纪中断,被列为空白,在皇权桎梏下中国的科学史也不宜大做文章。我们不要将中国的沧海桑田之类纳入地质学发展史。李四光说,公元前5世纪希腊哲罗芬,中国宋代的沈括、朱熹,意大利的达.芬奇(Leonardoda Vinci,1452—1519)对海陆变化等,“所有这些,都是一些粗略的概念,而没有成为地质学开始发展的基础”“近代地质学可以说是从欧洲那个小天地之中发展起来的”[12]。我非常欣赏李四光先生的这种看法和求实的勇气。我受到的教育,总是说中国是世界文明发达最早的国家之一,总是说中国先知先觉,典型的如“张衡、沈括等研究地质原理和现象的时间,都远在西方地质学鼻祖芬奇出世几百年之前(!)”[13]之类。自然科学脱离神学走上独立的开端,应当以直接挑战神权的哥白尼《天体运行论》(1543)为标志。这样,矿床学鼻祖乔治.鲍尔医生当之无愧,他用拉丁名阿格里科拉(Georgius Agricola,1494—1555)1546年发表《矿石的性质》10卷,按矿体形态划分矿脉、细矿脉、矿瘤、矿层,解释了矿体的前述成因。在科学萌发之际,医生、画家、旅游者、政府官员、哲学家等,知识阅历丰富的上层人士,只要留下了史料,都可能成为今天看来的先驱科学家。我国先哲在地质、采矿、冶炼方面的许多发现和成就,只能说中华民族是勤劳智慧的民族,应当惋惜和痛恨的是皇权的桎梏,中国科学应有的伟大发展被扼杀了。

  现代地质学奠基人问题。

  地质学没有公认的奠基人,这也是科学界里的怪事。西方大多推崇莱伊尔(Charles Lyell,1797—1875),其《地质学原理》(1831—1833)[14]总结了前人的经验,将矿物、岩石、地层、古生物等都纳人地质学领域,将魏尔纳的“原始岩层”中的结晶岩层称为变质岩类,将郝屯地质作用渐变思想,以“均变论”名之。一个现实主义“原理”,一个“均变论”,很符合地质学崇尚玄奥的价值观,遂被褒为“历史地质学最初的基石”[15],“奠定了现代地质学发展的基础”[12]。但是之前15年,英国地质图已经问世。莱伊尔在地质学史中的地位,被过分抬高了。这应当与恩格斯给予的高度评价(“第一次把理性带进地质学中,因为他以地球的缓慢变化这样一种渐进作用,代替了造物主的一时兴发所引起的突然革命”[5])有关。恩格斯并不知道均变论思想的最先提出者。苏联则以《论地层》(1763),《地震生成金属论》(1753)推崇罗蒙诺索夫(M.B.Ломоносов,1711—1765)[16]。中国20世纪五六十年代的教科书,“苏云亦云”[13][17],也如此定论。或者如中国的《地质辞典》,地质学史从石器、陶器时代写起[8],含糊其辞,没有奠基人。《地质辞典》介绍斯台诺(Nicolaus Steno)“提出了著名的‘叠覆律’,即新岩层沉积在老岩层之后,位于下面的岩层比位于上面的层面时间为早,他还提出了晶体的‘面角守恒定律’。这两个定律是地层学和矿物学研究的基础”[18],评价是求实的,可惜“典”属于共识,不可能独自称之为地质学的奠基人。

  现代地质学并非没有奠基人,而是地质学界的价值观妨碍了对奠基人的认定。丹麦地质学家斯台诺的《天然固体中的坚质体》(1669)[19]论述山脉的形成过程,提出叠覆律和原始水平律(未经变动的地层必定保持水平)、原始连续律(未经变动的地层呈横向延伸并逐渐尖灭),另有面角守恒定律为几何结晶学奠基,都非常简单,却具有普遍意义,是地层学的基础,当然也就是地质学的基础,其人其事其时当然就为现代地质学奠基,水成派、火成派都在此基础上建立和论争。但是,所有史学版本都不承认斯台诺的现代地质学奠基人地位,如莱伊尔的地质学原理只介绍其化石是古生物遗骸的认识;苏联学者的《地质学简史》[16]和今年中国的《地质科学史纲》[19],对斯台诺的评价都远没有达到应有的高度,后者认为“莱伊尔是近代地质学的理论体系的奠基者”,一些著作甚至不提及斯台诺。此乃极有害的价值观并且与350多年来地质学发展缓慢密切相关。地质学不是像爱因斯坦说的那样,“逻辑上简单的东西,当然不一定就是物理上真实的东西,但是,物理上真实的东西一定是逻辑上简单的东西,也就是说,它在基础上具有统一性,因此物理学家的任务就是要寻找少数越来越普遍的原理来概括越来越广泛的经验事实”[15]。地质学恰恰相反,崇尚寻找越来越玄奥的假定并越来越夸大地质事件的特殊性,在哲学上违背世界统一论哲学原理。

  18世纪水成派和火成派的论争。德国地质学家魏尔纳(Abraham G. Werner,1749—1817)认为原始地球表面都是原始海洋,所有岩石都是水成的,首先沉积的是花岗岩,其次是结晶片岩,再上为含化石的过渡层,最上为松散的冲积层。英国地质学家郝屯(J.Hutton,1726—1797)认为部分岩石为火成岩,还提出地质作用的规律和强调“今天是过去的钥匙”的均变论思想。水火之争的激烈程度,是在苏格兰爱丁堡现场的一个小山上拳头相见、群殴一场[12]。而结果是相当于长辈的郝屯早两年提出的火成论并没有获得胜利,错误的水成派依然是主流派,地质学界的学风之一是靠人多势众就可以得势。还有一个镜头也必须立此存照:宣称在火成岩(其实是在沉积岩夹层)里找到菊石化石的水成派头目理查逊博士在现场火成岩铁的事实面前故作惊讶地说:“想不到竟然根据这样微不足道的现象建立地球学说”[19],石头不会说话,你奈我水成派博士何。这是地质学界的又一种学风。最后呢,不是火成派取得了胜利,而是水成派内部瓦解,一向坚决支持魏尔纳的门徒一个个溜走了。没有胜利者,也没有失败者,各种奇谈怪论只要有资格发表,都无后顾之忧,确立一个论点必须耐心等待反对派“散伙”。今天创建地质学理论,也是不会在理论界取得胜利的,必须耐心等待对手的门徒一个个溜走,等到理论创建者死去之后。这可是一个漫长的过程,一个巨大的损失,地质学的发展也必然因此缓慢。这是地质学界学风之三。回首20世纪50年代地洼学说问世之后,6年间竟然又冒出两大大地构造学说,应当说就是这种学风的衍生现象:小辈你可以这样(立)说成名,我也可以那样(立)说,谁能说我不对呢。这两大学说对实践层面毫无影响,更谈不上被引用,但是,他们却以此声名鹊起,成为他们“毕生最重要的贡献”。这也可以算是一种学风:反正用不着指导实践和接受实践检验,你可以这样立说,我也可以那样立说,实践层面也不值一文,实践层面的反响更无须理会,只要能够创建一种玄奥(大地构造学具高度综合性,传统的槽台学说又因为存在经典错误而显得玄奥),就可以成为此学之大家,他的其他研究都相形见绌。这些人有恃无恐的根本原因,是不相信真有正确的理论,信奉不可知论。

  苏联反对宗教的罗蒙诺索夫(M.B.Ломоносов,1711-1765)堪称俄国地质学之鼻祖。他的《论地动生成金属》(1757)[21]认为矿床主要是地震和地壳内部因摩擦而熔化形成的,一部分受岩浆水和地表水的影响而形成的。在我看来,这属于杰出的眼界。中国20世纪50年代的教科书称其为地质学的奠基人,循苏联的说法,而后来的《地质辞典》[18]则根本不提及,都是不适当的。

  19世纪中叶至20世纪70年代地质学最重要的三大事件是槽台—地洼学说、大陆漂移说—板块学说和地质力学的创建,是地质学前所未有的伟大进步。这一百多年的时间,堪称构造地质学时代,或者称为地质学的高级阶段。地质学界的研究视域从对局部地区的矿物、岩石、构造等,扩大到对不同地壳之间的差别和活动性质的综合比较、鉴别,成为这个时期的突出特征。尤其是有了地质力学,提出了构造形迹之间成生联系并由此建立构造体系,将“事物的有机联系是唯物辩证法的一个主要特征”的哲学原理在普遍的和地质学最高层次予以体现。

  在基础地质学科中,地层古生物的、岩石的、变质作用的学问,可以说是“有研究就有成果”,唯独构造地质学,如果没有哲学思想指引,可能越研究越糊涂。“小构造,吵吵闹闹;大构造,胡说八道”,大地构造学尤其被称为“疯狂之家”[19]。板块学说是海洋地质调查的结论,没有新的实践,不会有大的变动;槽台—地洼学说则问题较严重,基本概念模糊、逻辑混乱,如泛地槽说之后出现泛地台说;称地槽是活动带、称地盾是稳定带;地槽、地台、地洼既是空间概念,又是时间和性质概念,都是经典的错误和混乱。尤其是那些在槽台—地洼学说基础上讨论矿床地质学问题的所谓理论,都是糟粕,导向不可知论,误人子弟。可惜地质学里的精华和糟粕,没有人以充分说理的方式评论,一个糊涂概念支配一代、几代人而得不到纠正,地质力学这样伟大理论的伟大之处在哪里都无人评说,竟然硬性推广,实在是令人遗憾和扼腕嗟叹的。抑制评论是地质学界的第五种学风,没有是非黑白、没有真理谬误。创建地质力学的伟大意义,迄今未得到起码的认识,或者还因李四光先生将其定位为“边缘学科”而被边缘化,其作用和地位都日趋减小和降低。笔者认为,地质力学属于基础学科,随着本理论的被实践检验,事实将证明,地质力学是解开矿床成因之谜的金钥匙,不懂地质力学,就不能胜任地质调查和矿产勘查。

  不要用恩格斯“地质学在其本质上主要是研究那种不但为我们所不曾经历过的,而且一般还是任何人所不曾经历的过程。所以在这上面要取得终极的、最后的真理是绝顶困难的”,作为地质学特殊性的借口。地球太大、太老难以研究,原子太小、分子太多就容易研究了吗?门捷列夫元素周期表106个方格,将物质世界都包括了,清清爽爽;对比堪称地质学最高圣殿的大地构造学,一张《地洼区与地槽区及地台区主要特征比较简表》[22],或者多旋回论者的《中国沉积铁矿分类表》[23],不论是3个对象比较,还是一种矿产中的沉积类型单一对象分类,都令人茫然。我们地质科学与物理学差距实在太大了。我在读物理学家认识光的本质的过程,尤其是否定“以太”的经过时,深深受到感动和震撼,地质学界何曾为检验理论的真理性,像他们那样下功夫实验?迎着或者垂直假定的“以太风”,光速是否有变化,这在地质学界必然认定“没法实验”。大陆漂移说并非无法检验,全球板块说实际上是海洋地质调查的结论,仅仅是地质学界完全没有通过实验,去检验一种理论真理性的学风而已。地质学确立论点的惯用手法是“公认”,大家都这样看,这个论理、观点就成立了。但求“公认”,根本不想必须经过实践检验,这与地质学界投票决定一种理论的生存权是同一件事的两面。

  地质学是怎样“发展进步”的呢?

  广东省地质局原总工程师莫柱荪先生在评论1986年美国地质调查所出版的《矿床模式》时写道:“这个方案是以成矿是地质作用及有关共生岩石为基础的,它使人马上想起半个多世纪以前,即1932年德国矿床学家史乃洪特的分类方案”……“人们不禁要问:这半个多世纪以来,矿床学究竟发生了什么事情,使得矿床的分类工作,在翻腾了50多年以后回到原来的轨道上来?”同时写道:“现在……连美国这个林格仑矿床分类的堡垒也开始被攻破了。……这就说明:第一,林格仑矿床成因和分类的影响已基本结束;第二,关于矿床成因和分类的理论认识在全球已基本上一致;第三,矿床成因和分类的研究,已开始回到与区域地质研究密切相结合的轨道上来,而这对于指导普查找矿工作具有头等的重要意义”[24]。

  莫先生多么希望有指导普查找矿工作的理论!但是,林格仑矿床成因和分类的影响远未结束;全球认识也远未一致,“矿床成因不可知”倒是认识一致了起来。绕开成因研究既不可能揭示成矿规律,进行成矿预测,也不可能产生科学的矿床成因分类。只能出现一些奇怪的东西,并且煞有介事,闹得沸沸扬扬,令人浑浑噩噩。违背常识的所谓研究,只能是新瓶装旧酒。“在翻腾了50多年以后,又回到原来的轨道上来”的发展格局,也没有丝毫改变。

  实际情况是斯坦顿先生所指出的:“在矿床成因学说上,令人惊奇的现象是缺少一个清楚的发展格局。各种观念彼此之间少有演化上的联系。事实上,在各种理论之间明显地保留着一种‘针锋相对’的关系,当一种理论受到另一种攻击时,它表现出显著的坚持性和抵抗力。各种理论都此起彼伏地流行着—经常是作为对于一类特定矿石经过特别的独立研究而得出的具有雄辩力的结果—但是,不论哪一种理论正在蓬勃兴起之时,其他理论仍然在背后坚持着,待到适当的时机又东山再起。”[25]认为矿床成因不可知,却仍然进行的所谓矿床地质学研究,主要可以分为两类,一类推波助澜搞玄奥,不用论据可形成论点,离开矿床地质特征可论证矿床成因。如海南石碌矿区大片花岗岩、北一向斜几乎压成饼,都属于多余的东西,与矿床成因毫不相干,无须提及;攀枝花矿床的地层、构造居然也与成矿不相干,只称基性—超基性岩来历非凡就足够阐明矿床成因。另一类回避矿床成因研究搞一般性分类,几经转承起合,就变成了“合理的”矿床成因分类,成矿预测因此“比较准确”“验证结果也比较好”,神奇得很。

  一个人的学风变化是渐行性的。我师侍之的朋友赖应篯先生送我早已拜读的《粤北泥盆系中主要金属矿床成矿地质条件研究》(获部科技成果二等奖)时,我当即奉送他“古先生”绰号,质问这个古汇水盆地、古径流、古排泄区怎么个找法;赖应篯先生还撰写过矿石结构成因的论文,向我逐个讲解那些矿石结构构造的成因[26]。自他组织分队讨论,改变梨树下黄铁矿床的断裂和石英化素材(见《杨氏矿床成因论—基底—盖层—岩浆岩及控矿构造体系》第一章附录)将热液矿床改为层控矿床成功之后,我看到了他学风的变化。前者竟然称凡口古断层两侧泥盆系岩性“也不尽相同”[27],以此证明古断层产生始于泥盆纪。我检查凡口矿床的岩芯,最清楚不存在这种差别;靠钻孔岩芯能够发现20~130米错位的小断层,必须断层两侧地层有极大的相似性。这件事情本身也是对他的说法的否定。对后者,我则质问是矿床成因难研究还是矿石结构构造成因难研究,怎么能够知道矿石的这些结构构造是沉积成岩作用形成的?矿石的草莓状结构就是同生的证据的说法,一时曾甚嚣尘上。我欣赏他谢绝当科研所长、敬重他的博学和好学精神,常常给我启示,并不赞成他从层控向同生越走越远的研究思路,他也并不打算说服我,我们之间倒是和而不同。这种学风变化是严重的,层次越高,问题越严重。

  论据、论证、论点是论文三要素。没有论据,不讲道理,不可能形成论点,也不可称为论文。不描述矿床地质特征,不讲道理,就不可能阐明矿床成因。而如果不描述矿床地质特征竟然指明了矿床成因,那不是论点,只能称为“权威之言”;哲学认为“事物是有机联系的”,地壳也从来不存在与一种地质条件有关而与其他地质条件无关的热液矿床。如果寻求矿床成因,就必须用足、用全矿床地质特征,矿床地质特征素材利用得越充分,形成的矿床成因理论就越多真理性。离开矿床地质特征论证矿床成因与只利用一部分矿床地质特征,都不可能形成正确的理论。只有用足、用全了矿床地质特征素材,这种理论的真理性才是最多的。据此可以确立一种简单的判别标准,如果论文或著作确立论点是立足于作者制作的示意图上,而不是素材上,其论点一定是不成立的。

  本书不复述矿床成因的各种所谓理论,就陈述史实本身而言,什么岩基成矿说、层控矿床论,什么尼格里—林格伦—艾孟斯、乌尔夫……我不可能超越矿床地质学、地质史学专家,不在这里耗费读者的光阴。回顾历史,最初,学者可能在真诚探索矿床地质学核心问题—矿床成因,懂得“矿床成因和找矿方向”之间的必然联系。中国20世纪80年代前高规格的矿床地质学论文,就是“某某矿床成因与找矿方向”。但是地质学却没有为矿床地质学成因研究提供必需的基础。热液矿床与构造相关,矿体就是构造体,构造地质学却仅仅是描述性的学科,构造的成因无法解释,矿床的成因当然无法阐明。我们的前辈,不论造诣多高,都不可能解决矿床成因问题。这种局面导致越到后来,矿床成因研究越欠缺真诚。我曾经询问搞成矿系列的人,没有矿床成因基础可不可以搭建上层建筑搞成因分类,回答是“成因查不清,工作要推进”,语气中透出无奈。在地质学是不科学的潜在思潮影响下,“矿床成因不可知论”迅速蔓延,尤其成为矿床地质学落后的根源,“矿采完了,矿的成因仍然不清楚”最使之理直气壮:“千万别牵涉矿床成因,那是一条死胡同,说不清道不白的。”公开宣扬和指示搞不可知论,我就曾经得到过这种指示。

  中国最权威的矿床学巨著《中国矿床》(上、中、下册)[28],以中国地质学会矿床专业委员会名义组织,六部(局)、两所、两校,包括地质和矿业两个部门的老一辈矿床地质学家和中年矿床学家以历年积累的和所属地质队、矿山提供最新资料编写,包括17种(类)金属矿产的概况、232个以上典型矿床特征实例和成矿规律。所撰写的发展史,是“中国矿业、矿床地质发展简史”;在“中国已有的成矿理论的逐步深化”里,讨论了接触交代矿床、与中—酸性岩浆活动有关的矿床、斑岩矿床、“现在公认与陆相火山岩有关的矿床”、与海相火山岩有关的矿床;在“主要成矿理论的发展”里,列述了孟宪民的“同生成矿说(1963)”、叶连俊的“外生矿床陆源汲取成矿论(1963)”、王恒升的“铬铁矿岩浆晚期熔离成矿说(1962)”;“70年代以后,对各种成矿作用都提出了相应的成矿理论和模式。除岩浆成矿理论外,发展较快的有层控理论、火山成矿理论、矿浆成矿理论、表生热液成矿论、淋滤成矿理论、盐湖收缩成矿理论、生物礁成矿理论、多源成矿理论、多成因成矿理论、成矿专属性和继承性、成矿系列等等”,重点介绍了岩浆岩、超基性岩等岩浆与成矿作用,同生、层控及多成因论,火山成矿作用,热液矿床的卤水成矿说和表成热液说,沉积成矿理论5项(类)理论。

  该书是新中国计划经济时期大规模地质调查、矿产勘查在矿床地质学方面的总结,无疑是重要的和有益的。我从中了解了中国矿床的总体面貌和一些矿床的素材,特别是我从未接触的所谓“岩浆矿床”,应当说受益匪浅。但我仍然要说,该书所反映的中国矿床地质学水平,一是不研究矿床成因及由此反映出的研究态度和科学精神,只一般性地总结所谓“规律”,是完全不能够指导实践、解决进一步找矿这样具体的问题的;二是总结矿业发展史无助于说明中国矿床地质学发展水平,另外还要“促进矿产资源综合评价和合理利用、提高矿产资源开发的经济效益”,显然是超出了矿床地质学的范畴(脱离主题照顾部门之间的平衡);三是典型矿床特征描述随意、没有条理层次,描述与论述混述,缺乏必要的图件,矿床构造特征描述尤其贫乏,可以说,没有一个矿床特征算是描述完整、交代清楚了的;四是除个别成因研究比较清晰的矿种如铝土矿外,总结出的规律基本上都不能够指导实践;五是准官方团队的编著,必然需要各种平衡,社会权威性足够,科学技术上不见得能够反映我国水平,“实际上是全国地质工作者的辛勤劳动的结晶,反映了我国矿床地质工作的最新成果”的说法也并不尽然。例如,凡口铅锌矿床最重要的矿化特征—被开采证实的古断层和由其沟通串联瓜藤状叶状矿体产状特征,根本未得到反映;又如《中国硫铁矿地质》(1984)的作者不属化学工业部,不能参与编撰,而编撰单位成立未久,并不熟悉硫铁矿地质。

  我绝非要刻意贬低该书,实际情况是我能够以该书提供的素材勉强完成控矿构造分析的只有白家嘴子等少数矿床,绝大多数矿床是可用的素材不够,无法交代清楚矿床地质特征,尤其是构造特征,只能用以作为佐证矿例。真正令我觉得素材比较丰富、甚有价值的,是锡矿山矿务局黄任军先生(1983)为全国矿床会议撰写的《锡矿山锑矿田(床)地质特征与成矿规律》[29]。《中国矿床》引用了黄先生的文章,却未录为参考文献。并且《中国矿床》等鸿篇巨制引用的所有素材基础都来自地质队和矿山,却以参考文献必须是公开出版物的惯例,封杀实践层面的成果。这种做法,完全不符合地勘行业的实际。矿床地质学的所有理论,都来自实践,今天则都来自地质勘探和生产勘探的报告,这些报告是最重要的一手素材,却不公开发行,出自实践层面的论文,大多不以公开出版为目的。需知一些素材的获得,不仅仅要克服艰难困苦,流汗流血,甚至丢性命,我踏勘黄铁矿就曾因车祸受伤13处,晕死过去,尝到过死的滋味,也曾亲见凡口矿山地质员孔繁×殉职于庙背岭斜井。什么参考文献必须是公开出版物!这个规矩在矿床地质学界必须摒弃。此外,《中国矿床》认为,矿床成因理论“发展较快”的有层控理论及另10种是错误的,在实践层面看来,岩基成矿说之后,不再有完整的和具有普遍意义的热液矿床成因理论问世,层控矿床理论不过是曾经被一部分人认为属于成因理论而已,例如广东局的莫柱荪、赖应篯先生。另10种所谓的成因理论根本没有在实践层面产生影响。什么是科学发展?这是涉及唯物论的认识论的重大问题,从实践中升华的理论,能够指导实践或在实践中得到验证,这才称得上“发展”。地质队迄今仍在盲目实践,凭线索找矿,从这个意义上说,矿床地质学理论从来就没有过发展。

  上述第五种学风,己经成为地质学界的潜规则,“只说自己的观点,不要说别人的问题”。中国的期刊,包括称为《地质论评》者,全部不评不论。但是科学没有国界,地质学界的评论家其谁?世界地质学界也同样不评不论。“世界级”杂志的地质学论文《英国里阿斯统铁岩的岩相关系及其沉积环境》[30]横向不描述环境、纵向不交代历史,孤立地论述对象本身,完全违背事物是有机联系的哲学原则,照样属于典型的形而上学标本。欧洲里阿斯铁矿与中国的山西式铁矿成因相同,只要读一读本书中国铁矿成矿规律就可清楚看到,A.哈勒姆先生及欣赏其论文的审稿人是无法弄清楚里阿斯铁矿成因的。

  伟大的中国地质学家李四光先生之所以有建树,原因之一是他还是奥斯陆大学哲学博士,懂得事物是有机联系的,懂得否定之否定原则,懂得发展需要评论、需要否定。他也敢于评论、敢于否定。《地质力学概论》[4]第一章1.26万字就有12处对前人的否定。没有是非、黑白、美丑、轻重,鱼龙混杂,怎么能称为科学呢?它只能称为大杂烩。鲁迅先生倡导评论,指出写作入门之类属于骗人钱财的东西,告诉人们只有能够识别好歹,有文学鉴赏能力,才能写好文章。如果由我来部署中国的地质学发展,我要做的第一件事,就是分清楚是非黑自,在地质院校设立哲学教研室,学生必修哲学课;在研究机构设立“哲学地质学”研究室,扫荡“不科学地质学”,并阐明地质学里的哲学。在报纸杂志开辟学术评论专栏,搞一点春秋笔法,将“不科学地质学”的真面目揭露开来。依理而论,“哲学地质学”是不通的,但因为有“不科学地质学”,并且由来已久、根深蒂固,“哲学地质学”也就非常“通”了。

  20世纪50年代初批判“地质学是不科学的科学”潜在思潮的认识运动,我始终认为其内容是好的,地质学界非常需要经常进行地质学科学性的认识运动,我甚至希望再开展一次那样的批判,《苍茫大地》[1]中表达了我的这种希望。直到懂得内容和形式的辩证关系之后,我才认识到那场运动形式错误,内容也不可能正确。那时候中国有限的理论和实践,或者源于东洋,或者源于西洋,普遍的则照搬苏联,都包含地质学是不科学的科学的底蕴,能够鹦鹉学舌和依葫芦画瓢,已经难能可贵。能够从实践中有所体会进而提升认识、有所建树,在构造地质学方面独树一帜,唯李四光先生一人。谁来批判和批判谁,有几个人够资格受批判,都不难想象。要提高对地质学科学性的认识,必须既有足够的事实根据,又是充分说理的,这在20世纪50年代初,完全不可能做到。“文革”的“不破不立”是一场浩劫,科学上必须“不立不破”,没有可重复性和可证伪性的科学创新,不可能对旧论点证伪,不经过充分说理的过程,不可能真正提高和统一认识。李四光先生的地质力学不过是“略具粗糙的轮廓”[4],要论证清楚地质学的科学性,仍然没有达到必要的高度。他批判槽台学说和地洼学说都没有击中要害,并不能令人信服,不能提高认识。因此,李四光先生作古之后的反作用,就必定相当强烈。

  但是,我们不应当因为那场批判的形式和内容都不正确,就抹去这一段历史。在我看来,抹去这一段历史是极为严重的事件。科学之可爱,在于只有真理,没有上下尊卑寡众,荷戟独卒可以战胜将帅,捣毁其金城汤池;科学之“可恶”,在于无父无君无“礼”。笔者之所以能够否定地质学经典、权威,敢于挑战“不科学地质学”潮流和强调绝不可抹去那一段历史,信奉的是爱因斯坦的“对知识和真理的追求并为之奋斗,是人的最高品质之一”;依仗的就是行万里路,投身了大规模地质学实践,和遵循辩证唯物论的反映论等哲学原则的科学态度;根本原因是科学里只有真理,没有上下尊卑,我找到了真理。

  “抛弃形式、改造内容”[31],是今天提高对地质学科学性认识的伟大任务。在投身地勘行业半个世纪之后,我要继续为提高对地质学科学性的认识勇敢奋斗,抛弃搞运动的形式、以科学的可证伪性充分说理,创建指导实践,并接受实践检验的矿床成因理论。

  要阐明矿床成因,必须明确一些概念。

  首先是地球成因与地壳演化。

  按照地球热成说,地球熔融体逐渐冷却,表层出现的是玄武岩质薄地壳—硅镁层洋壳,内有地幔、地核圈层,外有水圈、大气圈;在外营力地质作用下,剥蚀与堆积一对矛盾体相反相成,一部分玄武岩变成了沉积岩,开始出现陆壳。陆壳因此是洋壳的改造壳,它们总的先后关系应该毋庸置疑。在陆壳成长过程中地壳也逐渐冷凝变厚。最古老的原始陆壳,总体上因此属于玄武岩质,在地层上被称为太古界;在内营力的地质作用下,不断有新的洋壳经过外营力作用转变为陆壳,已经成为陆壳的太古界,也逐渐不断地成为剥蚀的对象,形成新的堆积,这样形成的沉积层,在地层学上被称为元古界;古老的太古界、元古界能够在全球划分对比,而较少争议,应当令人诧异,因为太古老并且缺乏化石,只有所谓复理石建造和不整合面,难以对比。当然也可能因为没有什么可持仗,因而无可争议。不论是何种原因,太古界、元古界由化学成分差异性表现出来的相关特征,应当属于重要的原因。这是一种演绎,符合逻辑的演绎。作为反证,是古老地层区地壳重融,常常出现基性—超基性岩,新地层区则出现中—酸性岩。

  岩浆作用、变质作用、沉积作用中,沉积作用是最主要的成矿作用,太古界、元古界的形成,已经造成相当多元素的富集成矿,硅镁质洋壳里的硅和铁,被分离出来成为磁铁石英岩硅铁建造,镁、钙被分离出来成为白云岩建造……地壳的丰量元素富集起来,直接形成了矿体。不论太古界还是元古界,从化学成分上看,它们属于硅铝层中尚富铁镁质的地层;从结构上看,它们至少因为存在松散系数而较洋壳为轻。

  并且经历40亿年,显生宙已经难以直接剥蚀洋壳,“漂”在洋壳之上的陆壳—太古界、元古界,成了相当单一的剥蚀对象,显生宙只能是靠反复剥蚀太古界、元古界形成,铁镁质进一步分离,地球表层逐渐倾向富硅。这样,在显生宙分布区,常常出现酸性岩。如果我们能够抛弃玄奥的价值观,根据事物是有机联系的哲学思想,将古老地层区常常出现基性—超基性岩,与年轻地层区常常出现中—酸性岩的现象联系和对比起来,就不至于将这些岩浆岩的来源,动辄指为下地壳、上地幔。按照侧分泌说那样的就地取材思路,矿床是就地取材形成的,丰量元素的侧分泌成矿作用有足够的证据,如石英脉、方解石脉。与成矿相关岩石也是就地取材形成的,花岗岩化作用是已经被认识的一种就地取材的成岩作用。如果因为发现深变质岩成分与绿岩带(如南非太古代绿岩带36亿年)成分相似,因此认为原始地壳是硅镁质的,发现更古老的花岗片麻岩(37.87±0.85亿年)就认为原始地壳为硅铝质的[32],这不是地质学,而是同位素年代学采样数据积累而已,怎样解释年龄值是另一个问题。即使发现了45亿年的花岗岩,仍然只能个别考虑它的形成机制,而不能因此认为原始地壳是硅铝质的,因为有更多领域的问题需要解释。

  至于因为陆壳化学成分存在差异,有所谓“地球化学省”,就论证地球是“冷成”的之类,不足道。因为将今天的陆壳当成地球原始状态,那是一种机械唯物论。李四光批判槽台—地洼学说,说:“传统的地质学,直到现在还是就现象论现象的。它的理论不是建立在对立统一规律这一指导思想上,因而是支离破碎的,顾此失彼的,缺乏内在联系的。”“传统地质学,在形而上学世界观的束缚下,已经走进了死胡同,在很多重大问题上,不能自圆其说,漏洞百出。坚持传统观点的人,也感到了这一点,但他们跳不出形而上学的旧圈子,企图制造一些名词来弥补漏洞,如什么优地槽、冒地槽、准地槽,这个地台、那个地台之类。近年来,还有人提出什么地台‘活化’说,把一个地区当作永恒稳定的地块—地台看待,这完全是主观唯心的假设,根本谈不上活化不活化。也有人提出什么构造运动的多轮回性和成矿作用的多轮回性。这种观点,实质上就是形而上学的循环论。事物的发展是波浪式前进的,是由低级到高级的,总的趋势是不可逆的,在自然界里,完全回复故道的事是没有的。”[33]这位奥斯陆大学哲学博士的批判,总体是好的,道理并未真正阐明。我认为他主要是批判这些学说没有遵循哲学“事物是对立统一的”“物质是运动的”“事物是有机联系的”原理,其中用优地槽、冒地槽、准地槽这些名词弥补漏洞,就是不考虑物质是运动的、事物是不断变化的。从46亿年到25亿年前的太古代,再到约6亿年前的元古代,至少从没有生命到出现菌藻类再到出现生物圈是变化,成岩作用有差别、沉积建造也大不相同是变化,冷却固结的地壳厚度变厚了是变化,一切时过境迁了。只有在相同的范畴,对比才是有意义的。太古代剥蚀硅镁层洋壳,地槽建造里当然有蛇绿岩套,元古代如果剥蚀洋壳硅镁层不多,地槽建造里就不一定也有,如果某些元古界剥蚀太古界中富硅铝层形成,也可能出现酸性岩。被称为华南褶皱系的加里东地槽则根本不可能有较大的基性岩了;华南地壳直到加里东运动后才转变为地台,并且真正像地台的时期只在二叠纪,它与经历3个大的造山运动,下有3个不整合面,震旦纪就开始进入稳定状态的中朝准地台的稳定性,差别当然相当大。

  岩浆冷凝,矿物按鲍文系列晶出,地壳重融则也应当按照鲍文系列原理融出,这是符合逻辑的演绎。如果在太古界出现古老的花岗岩,首先应当思考是否地壳重融过程中最先熔融的部分在造成地壳重融的构造应力场中最先成岩,成为富钾长石的中酸性岩。笔者的研究已经能够证明,某些铅同位素模式年龄所反映的,并非形成期年龄,而应当是来源体的年龄。

  第二是在矿床地质学里,演化尤其重要。

  震旦纪大冰期前大气圈缺氧,铁只能形成“水成式铁矿”—磁铁石英岩建造,显生宙以来,大气圈氧气迅速增加,铁的亲氧性使得铁矿只能产出于沉积间断之上的一定部位,并且随地质时代的推移铁矿储量比增加,磁铁石英岩建造则不再出现。在生物圈繁盛起来之前,石油、天然气是不可能形成的,那些总想在古老地层中找油气的突破,显然对演化缺乏清醒的认识。当然,油气有生油层、储油层问题,储油层只要求储藏条件,不限地层时代;矿床地质学人曾经有的“燕山运动万岁”说法是正确的。按照上述演绎,显生宙形成之后,钾、钠出现提供了碱性环境,这对于成矿作用而言是极重要的大事。而只有在陆壳沉积建造成为真正的花岗岩质的时候,碱性环境才能出现,这就是中生代以来,全球板块运动作用下,陆壳出现了大规模的花岗岩化,中国的燕山运动才可以“万岁”的。当然,中生代同样是世界的热液矿床的主要形成期。地壳一定要演化出碳酸盐岩,岩浆热烘烤可喷发二氧化碳干冰制冷,地球才能够出现大冰期,可是年轻地层区未见得不下伏古老地层,其地壳重融何以都是酸性岩,自有其构造应力场的原因。因为只有足够强度的地壳,才能够在构造应变过程中产生足够高的温度场;只有足够高的温度,地壳重融才能够造成橄榄石、辉石等超基性岩主要矿物的晶出。

  地壳演化的事实表明,元素地球化学行为也各不相同。最重要的10种造岩元素,硅、铝、铁、钙、钠、钾、镁、钛、锰、磷有各自的演化途径,最后突出地显现出来。它们的基本倾向是从铁镁硅酸盐里分解出来,变成氧化物或者碳酸盐—氧化硅、氧化铝、氧化铁及碳酸钙、碳酸钙镁等。

  从矿床成因研究角度看,前震旦纪的重大事件除由硅酸盐产生出磁铁石英岩建造外,占地壳重量7.5%的铝、占地壳重量2.0%的镁和占地壳重量3.4%的钙,也大量分离了出来。因为它们是构成硅镁层(玄武岩质层)最主要的元素,必须为这些重要的造岩元素寻找去向。从硅酸盐中分离出来的铝,形成了以铝硅酸盐为主的沉积—泥质相建造;从硅酸盐中分离出来的钙和镁,主要形成了碳酸钙、碳酸镁,并且在元古界上部集中形成了全球规模的白云岩建造。

  从沉积作用的角度看,不论地壳处在地槽状态形成复理石建造基底,还是处在地台状态形成沉积盖层,其沉积层序总体是,底部是硅质的砂砾层,之上是泥质层,再上是碳酸盐岩层。仅仅是在地壳的地台盖层,这种层序表现得非常清楚而已;而这种由沉积作用形成的层序所需要的物质,从地球化学的角度看,正是玄武岩质硅酸盐岩层分离出来的硅、铝和钙、镁元素的有序排布。这就是大自然的造化,也是地球化学的一个立足点。

  不仅如此,从硅酸盐里分离出硅、铁和镁、钙的过程中,还有多少金属成矿物质也分离了出来,经过沉积作用也产生相当程度的富集,这是人类不能看见但是可以想见的。金、铜、铅、锌、钨、锡、砷、硫、铬、镍等矿产都可以后来产出于太古界里,而玄武岩中却不出现这些矿产的事实,完全可以成为这种推测的证据。

  经过沉积作用从硅镁层(玄武岩质层)硅酸盐分离出来得到初步富集的许多低丰度元素,仅仅是不能够经由沉积作用直接形成矿床,人类一时也难以察觉而已。但是,仍然有一些低丰度元素初步富集起来,成为人类能够发现的富集。例如元古界里可以出现金、铀砾岩,中国南方的寒武系里还可以出现富钼、铜、钒、铀、钴、镍的黑色页岩,局部富集已达工业品位。占地壳重量0.1%的磷和锰,则更可以直接成为沉积矿床。

  因此,忽略细节,就可以得出这样的规律:在地球演化过程中,沉积作用最先使高丰度元素沉积成矿,如铁,使较高丰度的元素沉积成矿,如锰、磷(当然还有碳酸盐、泥质岩、石英岩等矿产);也能够使低丰度元素沉积出来,如占地壳重量0.01%的钒、镍、铜和占地壳重量0.001%的钴、铀、钼等。当然,这里仅仅着眼物理的、数量的角度。还有元素的地球化学性质必须考虑。那些地球化学性质不同的其他元素,当然不会按照丰度数量级一一沉积出来。并且,地壳元素的聚集与分散,是一对矛盾统一体,必定会走向自己的反面,既不是永远集聚,也不会永远分散,而总是互相转化。在陆壳发展演化进程中,沉积作用使什么元素在什么时候形成最大富集,在什么时候又分散,这是一个多因素的复杂数学、地球化学和地质学问题,地质学里将来或者会形成这门新学科。

  第三是要承认理、化是地质学的基础,要理解地球重力场的作用,基本概念要清晰。

  “岩基成矿说”就没有建立在物理学基础上。岩浆体里如果有气液挥发分组分,绝对不可能等到岩浆体凝固之后,成为“岩浆期后热液”,而必定早早地喷发或者逃逸了。试一试在高温熔融体密封埋藏气液挥发分,当密封体融化时,会是什么情景,难道地质学家们还必须再学习物质的三态和其膨胀系数大小?竞然不懂得爆炸靠的是气体迅速膨胀性能?这种太奇怪的“理论”统治了地质学界至少70年;属于熔融体的岩浆体,应当各向同性,不应当出现什么“由基性岩浆分异”产生“具有良好的韵律层和旋回性”的“层状侵入体”[34]。出现这种地质现象,要按照物理学基础去认识,这些层状体不是侵入体,而是断裂构造应力场引发的层状温度场,高温层晶出基性程度高的高温矿物,高温层之问就晶出相对低温的基性程度低矿物。层状侵入体反映的是一种构造现象;“断裂通道说”广为流传,也违背物理学。在高强度的地压应力条件下,深部断裂不可能是什么的矿质“通道”。地下水可以沿张裂径流,成为一种通道,但这局限于浅部,一旦深度增加,所有缝隙都被厚大岩层的压力挤压闭合密实,在一般情况下,断裂在深部是不可能成为通道的。穹隆构造及旁侧断裂就常作为屏蔽层共同组成储油构造。形成断裂既必需巨大的构造应力,又必定产生相当高温,看到断裂,就应当悟出形成断裂之时,沿断裂出现一个高压场、高温场,断裂形成后,是分隔两侧岩层不同物理性质的差异面,在深部属于相对隔水层。“深部矿质沿断裂上升”,从物理学角度看,是个笑话。不按科学学命名地球化学[35]和不按化学进行元素地球化学分类的现象已经出现,不过影响不广,危害不大,读者可自行评鉴。

  按照万有引力定律,地球重力场作用无时不有、无所不在,所谓内营力、外营力地质作用,都首先受地球重力场制约。反映在地球结构上,地球的内部按密度有序排列出一个个圈层,有上陆壳、下洋壳的地壳,有地幔、地核。那不是画出来摆谱的,而是一个重要的规律,不同圈层的物质不可能随意“上蹿下跳”;密度仅仅相差0.3t/m3,陆壳与洋壳碰撞,洋壳俯冲,陆壳上抬,喜马拉雅山就这样堆砌成为世界屋脊;即使在流动性极好的大气圈,上下运动的对流层只有10km,尘埃、水蒸气上升不到平流层。这些就是规律。我们不要听信那种凌驾于物理学之上的所谓成岩成矿说,还有动辄物质来源于什么上地幔、下地壳的“理论”。在我看来,三四十千米之下地幔柱的物质,是无论如何蹿不上地壳,到达300型、500型钻机能够勘察的浅部的,上升到下地壳都不可能。当然,这里指的是普遍性,与成矿作用是普遍的和普通的一样,不可强调成矿作用的特殊性。当然,普遍性与特殊性又是对立统一的,有普遍性就有特殊性,不强调特殊性的原因,是矿床成因理论只能建立在普遍性基础上。只有解决了普遍性问题,才可能去解决特殊性问题。

  与此相关的是地质作用。火山灰可上升至平流层,靠的是岩浆烘烤碳酸盐岩产生二氧化碳、气体极速膨胀的“爆炸性”特性,这种地质作用可以成为火山性气体爆炸性作用,它能够在较大程度上克服地球重力场的制约。那些来自三四十千米深部的成岩成矿说靠的是什么地质作用呢?深大断裂深可达上百千米,有所谓硅铝层断裂、硅镁层断裂、岩石圈断裂、超岩石圈断裂之类。但是有是一回事,分布在什么地方是另一回事,它们只能是分布在板块构造缝合线地带,并非普遍存在于整个陆壳。即使陆壳内的矿床附近存在深大断裂,也可以认为断裂深达上地幔,地球重力场仍然不可能普遍容忍成矿物质上升三四十千米。

  基本概念要清晰,基础要坚实,才可能构筑上层建筑。什么是矿区,什么是矿田,这些最简单的概念地质学应当清楚吧,但我认为《地质辞典》[8]的某些注释是片面的和幼稚的。编撰者根本没有清醒地认识到,矿区有两种,地勘行业和采矿行业概念各不相同,先有地勘行业的矿区,才有采矿行业的矿区,地勘行业的矿区多如牛毛,只有开采产地才成为矿山的矿区,《地质辞典》竟然不注释地勘行业的矿区概念,只说工业部门的概念;辽宁八家子铅锌矿矿区地质图有两种版本,只有一种是正确的;矿田则被解释为成矿区[8];层控矿床理论热的时候,将劈理当层理到地质队讲课,虽然讲课人不算什么人物,但这种现象要算一种学风;将河床正在形成和发育的壶穴当成冰臼,闹到成为“中国冰臼之父”的程度。当然也闹到中国人似乎不认识壶穴的程度。不做足基本功,却好前沿、时髦的例子,是我偶然翻到《当代地质科学前沿—我国今后值得重视的前沿研究领域》,序称其重要意义“是不言而喻的”。前言称:地质科学的最终目标,“是创立行星地球的统一演化理论”!这可是我闻所未闻的论点—这大概是“空谈”渊源的返祖现象吧。地学前沿研究“也是国际地学竞争中具有战略较量意义的研究领域”,称“这19个前沿领域,决定了今后地质科学的整体取向和新的地学知识框架”。尤其不可思议的是,“我国正处于由模仿进入建立中国地质科学理论体系的新时期,而现有的地质科学研究很多仍处于学科描述阶段,缺乏创立现代地质科学新知识的能力(按:这倒是实话),因此,迫切需要开展地质科学的重大前沿领域研究”。这等于说不会走,却迫切需要跑。“本书是地质矿产部软科学研究项目和地质行业科学技术发展基金项目‘当代地质科学前沿及我国对策研究’之二”,称是362个留洋国外的行家介入、上百个特邀的专家共同完成的,研究的重要性只能通过项目的来源来体现了,项目来源反映的是权威们的倡导和指导,这种东西的“重要意义”,当然只能是“不言而喻”了,如果不信,请“言它一言”,瞧瞧其重要意义到底有什么。我不是特别要批序作者和作者,而是这种局面太可怕。专家意见就是专家意见,科学是可以讨论和必须讨论的。科学的可爱和伟大就在其中。愈强调项目的权威性,研究者的知名度,这个项目的真理性就愈值得怀疑。你看那全球变暖说,组织1500名专家写书,这个做法本身就是“搞搞震”,恰恰说明欠缺真理性,一个涉及地球科学的问题,无须地质学家介入,在争议甚大的情况下,9年(1988年至1997年京都议定书出台)[6]就使得各国政要为此奔忙。1988年之前,人类担心冰期到来。我为此以《从冷惊恐到热惊恐再到……》[7]指出地球环境灾难不是二氧化碳造成的,不是单因素而是多因素造成的,予以驳斥。1905年,既无名师,也不在研究机构,单枪匹马,26岁的爱因斯坦的《狭义相对论》等3篇文章,轰动世界。稍加比较,就懂得研究基础学科不需要什么团队,李政道、杨振宁、华罗庚……都是个人,可怜的陈景润更只是在纸片上演算,弄出几麻袋纸。搞应用学科如航天工程,才需要团队。地质学界当前最需要警惕的,正是强调人物大、来头大、团队阵势大,不考虑指导实践并接受实践检验形成的“理论”。

  第四是“矿化的岩性专属性”和“边界条件和构造应力场的对应关系”问题。

  铅锌矿沉淀需要偏碱性环境,灰岩露头可镶嵌突出的方铅矿晶体,毫无风化迹象;锑矿与硅化关系密切;碳酸盐岩和矽卡岩与许多种类矿产矿化相关;钨锡矿与石英脉关系密切;富含铂族元素的镍矿与超基性岩相关……这些现象说明的是“矿化的岩性专属性”。一些晶出温度较低的矿种比较不容易看清楚这种专属性,但在那些高温矿种就可以发现端倪,愈是高温矿产矿床,次生晕种类愈多。许多矿种的矿质,曾经都被激活富集过,但是能够富集形成矿体的,就只有那些少数高温矿种,愈是要求沉淀环境苛刻的矿种,愈少形成矿体。例如,钨锡矿床一定有铅锌矿的次生晕(应当也存在原生晕),但是如果只有中酸性岩和碎屑岩,铅锌矿一般就不能够形成矿体。笔者认为,它说明在形成钨锡矿时,铅锌矿曾经被富集,但是当时环境形成的石英脉是完全不符合铅锌矿沉淀的,最终不存在铅锌矿。当然还有边界条件和构造应力场方面的原因。镍矿尤其要求苛刻的环境,简直是只选择超基性岩,同一个铜镍矿体,靠近超基性岩一侧富镍,远离则成为单一的铜矿。矿化既不是有些人对矿产层控规律解释的那样,是某个地质时代、某个地层层位成矿,也不是岩浆矿床解释的那样,矿质来源于岩浆本身。

  矿化的岩性专属性问题,还涉及边界条件和构造应力场的对应关系。即一定强度的岩石,对应于一定强度的构造应力场,对应一定种类的矿产。单一汞矿这样的低温矿产,是不可能与固结的花岗岩、成岩作用完全因而岩石强度大的古老地层产生联系的,只有像灰岩、白云岩这样的柔性岩石,构造应变需要构造应力相对比较小,构造应力场温度不高,才能够形成;相反,像单一的钨锡矿,就必须同构造期的中酸性岩浆体和碎屑岩相等硅铝质围岩。边界条件与构造应力场强度及温度场是对立统一的,高强度岩石边界条件对应于强大的构造应力场和高温度场,形成高温热液矿床;低强度岩石边界条件对应于相对较弱的构造应力场和较低的温度场,形成低温热液矿床。只有那些刚性、柔性边界条件同时具备,构造应力得以持续作用,造成刚性岩石应变之后继续造成柔性岩石应变,基底中又富含多种金属元素,这才可以形成从高温到低温、多种元素共聚一堂的多金属矿床。

  地球、地壳演化,矿产、矿床演化及基本概念要清晰、基本功要扎实是本理论的铺垫,地球重力场、矿化的岩性专属性、岩石边界条件与构造应力场强弱的对应关系,就是本理论的基础。矿床是构造作用的产物,矿体的实质是构造体。只有研究清楚了矿床地质特征,才能够研究清楚构造。而只要研究清楚了构造,矿床的所有地质特征就无一不包括在内。

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