中国开合构造研究的回顾与展望

简介了中国开合构造研究的现状及动向。开合构造是中国学者提出来的一种大地构造理论,它强调开裂运动和聚合运动是统一地球动力体系中的两种基本运动形式。开合构造是从开与合相互对立、相互依存、相互转化中来研究区域地质特征和大地构造演化的。开合构造具旋回性、互补性、层次性、级别性和不均一性等特征。确定开合标志是研究开合构造的基础,建立开合类型是研究开合构造的关键问题。     

开合构造研究中的几个问题

开合构造是中国学者提出来的一种大地构造观点，强调开裂运动和聚合运动是统一地球动力体系中的2种基本运动形式。开合构造是从开与合相互对立、相互依存、相互转化来研究区域地质特征和大地构造演化的。本文简介了开合构造中的几个问题：开合构造是一种新的大地构造观点；开合运动是地质运动的高级形式；开合类型是固定论和活动论的对立统一；开、合、剪之间是辩证关系；开合构造要冲出国门走向世界。     

中国开合构造研究概观

开合构造是中国学者提出来的一种大地构造观点，强调开裂运动和聚合运动是统一地球动力体系中的两种基本运动形式。开合构造是从开与合相互对立、相互依存、相互转化中研究区域地质特征和大地构造演化。开合构造的基本特征为：时间上具旋回性，一开一合构成一个开合旋回(构造旋回)；平面上具互补性，一个地区开裂，相邻地区必然聚合；垂向上具层次性，不同层次的开合特征不同；规模上具级别性，可划分不同级次的开合旋回与开合组合；     

开合构造:新全球构造观探索

20世纪60—70年代,是我国大地构造研究领域学术思想最为活跃的时期,1979年全国第二届构造地质学术会上,出现八大学派的领军人物同台亮相阐明各自观点的壮观场面。尔后多旋回学说的领军人黄汲清及其继承人之一姜春发、断块构造学说的领军人张文佑及其继承人之一张抗、区域大地构造学说的领军人马杏垣及其继承人之一杨巍然几乎同时分别提出多旋回手风琴式开合、断块开合和"开""合"构造观点。三大学派殊途同归携手创建了具有中国特色的开合构造理论,开合构造理论是研究开合运动及其形成的地质体的结构构造特征和规律的学科。本文是对开合构造研究的新一轮成果的总结。(1)开合运动的基本属性为:开合运动是一切地质体运动的基本形式;它揭示了各种地质运动之间的内在联系和本质特征;开与合是地球动力学中一对主要矛盾,二者相互依存、相互对立、相互转换,转换点(区)时空的定位具有重要的理论和实践意义。(2)地学开合律为开合运动规律的总结:它包括开合运动规模上的级次性和层次性;时间上的旋回性、空间上的互补性、演化上的方向性,并总结出由简至繁和从点开始、到线、再到面的开合迁移演化模式。(3)开合构造研究中几个重要概念:开合标志是指能确定开合属性的各种地质现象,它是研究开合构造的基础资料;开合建造及建造序列是研究开合过程中物质的组合特征,它们反映了该物质组合形成时的构造环境及开合构造演化的阶段;开合构造类型是根据开合标志的综合,总结出不同级次和层次的开合运动的组合规律,它反映了大陆-大洋开合演化的不同阶段,目前已总结出8种开合构造类型;开合构造单位是开合构造综合特征和开合构造类型空间分布规律的总结,提出了以大陆一级构造单位为开合构造集群的新概念,它强调集群内各地质体具成生联系和它们围绕核心陆块从点(块)到线(带)再到面(体)的演化规律;笔者将亚洲中部划分了4个开合构造集群。(4)在开合运动和旋转运动长期共同作用下,形成了地球的层圈结构和各种地质构造。其中开合运动是主导的,旋转运动则是调整开合运动达到相对稳定的动态平衡状态,称之为开合旋构造体系;动态平衡体系一度或局部被破坏,并经调整达到新平衡的过程称构造运动,诸如导致地史中出现重大地质事件的晋宁运动、加里东运动、海西运动、燕山运动等。旋转运动调整开合运动达到平衡是通过地球旋转速度短暂的细微变化和地球层圈间旋转速度短暂细微的差异而实现的。(5)构造运动是开合旋动态平衡体系一度或局部被破坏,并经调整达到新平衡这一过程的真实记录。构造运动的主要动因是地球的热能和重力能:地核是不断向上提供热能的热能库;重力在核幔边界形成开合构造转换地带,成为以热能为主的综合能量形成和聚集的基地。在一定条件下,富含综合能量的物质,上升至地幔和地壳不同层位与围岩化合或混合成不同特点的熔融热流体,它们是导致各种地质事件的产生和各种地质构造形成的直接原因。(6)活动论和固定论长期争论不休,其焦点是地壳运动是水平运动还是垂直运动为主。通过时空分析,地壳不可能分出是以水平还是垂直运动为主。实际上垂直运动和水平运动共同存在于开合构造体系之中,是开合运动中两种形式——水平开合与垂直开合。因此,垂直运动与水平运动之争无实际意义。     

关于多旋回开合构造及区域成矿若干观点的认识

板块说与槽台说相结合是研究大陆演化和矿产形成的重要理论依据。开合构造、板块构造与槽台构造三者在形成机制上具有内在的联系。多旋口开合构造是指以多旋回开合观点研究的构造，它是研究开合过程中所有地质现象，包括开合序列、开合旋回等。开合构造的主要表现形式包括区域性断裂，地壳的扩张与挤压，地壳的水平运动与垂直运动，构造过渡与构造迁移。开合演化过程称为“多旋回四阶段开合递进律”。开合构造的主要特征具有多旋回性、方向性、不平衡性、迁移性、两重性、层次性和有限性等。开合构造和岩石圈演化的基本动力是地球内部热能运转的结果，导致地壳和岩石圈裂开和聚合运动，包括传送带式、手风琴式和雪撬式三种主要的不同运动方式。正是多旋回开合构造发展，导致了多旋回成矿作用。在研究矿床分类时，首先要以多源的成矿物质来源作为矿床分类的主要依据，同时，也需要注意结合诸如成矿作用、成矿构造环境、成矿理化条件以及含矿建造等因素，以多旋回开合构造一成矿的观点来研究成矿控制和成矿规律。     

评开合构造研究中的辩证思维

中国学者杨巍然、姜春发、张抗等提出的开合构造是大地构造学中的一种重要观点。该观点系统地总结了大地构造研究乃至地球科学研究的最新成果，站在辩证思维的高度，把地质运动概括为开裂与聚合2种基本形态，并从不同时间、空间、规模、级次等多方面的对立统一关系上阐述了它们的共同规律。     

新疆开合构造与成矿特征的有关问题

根据新疆的构造与成矿特征,提出新疆开合构造与成矿论观点。即在大地构造上是“开合构造运动论”,在区域成矿上是“开合构造成矿论”。开合构造与成矿是紧密联系、彼此结合、相互渗透、解释互补的统一整体。在总结新疆矿产特征和成矿规律的基础上,对新疆矿产,特别是金(锑)、铜、镍、铅、锌今后寻找大型矿床的主攻类型和主攻地区进行了科学预测,为地质勘查提供了依据。     

两广云开大山地区开合旋回转换与金成矿作用的关系

开合构造是总结地壳或岩石圈水平扩张和压缩运动规律的一种大地构造观点，开合构造旋回代表了地壳或岩石圈的汇聚、离散和平移等宏观构造运动形式，以及由此引发的壳幔物质相互作用、沉积作用、变形与变质作用、熔融或重熔的岩浆活动、构造流体运移的过程。因此，开合构造运动促使地球表层成矿物质活化、迁移、聚集和成矿。对于多数内生金属矿床而言，特别是贵金属矿床，其主成矿期发生在开合构造由压缩向扩张快速过渡转变的时期，油气等非金属矿产则形成于扩张时期。成矿与容矿主断层多数都属于压性或压扭性向张性转换的复杂断层。云开地区自新元古代以来经历了多旋回的开合构造运动，产生了一系列不同期次、不同类型的金银矿床。     

断块开合说--中国大地构造研究的新思维

对板块说应持分析态度，既充分肯定它的创见，又要看到其不足。张文佑倡导的断块说强调地质演化中的陆洋地壳转化，即拉张造洋、挤压造陆。近年来提出的开合说，继承了板块说、断块说和新地槽-地台说的合理内核。笔者认为，断块-开合大地构造说是中国大地构造研究中有代表性的思潮。本文概括了其基本观点，强调了开合中的多模式、多旋回和非封闭性、不可逆性。     

新全球构造观中几个问题的探讨

开合运动是地球上一切地质体运动的基本形式。由于开合运动同步统一的特征,它包容了垂直运动与水平运动,故开合运动的内涵更深,应用更广;由于开合运动的相互转换特征,垂直运动也是动态相互转换,很难确定地球或某个地区的开与合或垂直运动与水平运动的主次关系,只能按某一阶段它们的主次关系进行构造分区,在这种分区中,按垂直运动与水平运动观点划分的构造单元往往不能反映构造的本质特征,因而建立在垂直运动与水平运动之上的固定论和活动论之争无实际意义。开合运动的相互转换特征及转换带的时空定位有重大的理论和实践意义。开合运动和旋转运动是地球最基本、最重要的运动形式,合称为开合旋运动,在它的长期作用下形成动态的、相对稳定的层圈结构和各种地质构造,称之为开合旋构造体系,开合旋构造体系一度或局部被破坏,经调整达到新平衡的过程称之为地球构造运动,因此构造运动是突发的、短暂的、区域性的;而将充满地球时空、重要非凡的开合旋运动叫地球运动。地球构造运动的内因主要是热能和重力能,核幔交接区是以热能和重力能为主的综合能量形成和聚集的基地,是地球构造运动的策源地。开合运动是地球的本质特征,旋转运动是地球形成及演化的必要条件,开合旋运动塑造了一个内容丰富、生机勃勃、动态发展的开合旋构造体系。     

开合构造概述

随着板块构造学说的盛行，原生洋观点成为当时的主流。但根据中国的地质实际发现，中国古生代及其以来代表洋壳的蛇绿岩似乎都是元古宙陆壳裂开的产物，随之提出表明再生洋观点的手风琴式运动及岩石圈开合的理念，并逐步发展成为开合构造。本文简述了开合构造的由来和发展、研究的主要内容和现状，读者从中可了解开合构造的概貌。     

开合构造在不同时空尺度下的地学表现

开合构造是研究地球开合运动及其构造特征,分析开合构造体系的形成机制,探索地球成因和演化的一种新假说。不同时空尺度的开合构造在地学上存在不同的表现,需要从不同角度开展研究。以亚欧非邻区巨型开合构造区、地中海大型开合构造区、东大别中型开合构造区为例,研究了开合构造理论在大地构造分区、地震活动以及现代大地测量结果解释等方面的应用。研究表明:(1)依据开合构造观点可将亚欧非邻区巨型开合构造划分为俄罗斯构造集群、非洲构造集群、北亚构造集群、中亚构造集群、南亚构造集群及东亚构造集群;(2)亚欧非邻区的强地震活动与构造集群间的新生代开合构造转换带关系密切;(3)地中海大型开合构造区内的地震剖面及震源机制揭示了地中海—土耳其—伊朗—阿富汗构造转换带现今构造运动主要以合为主;(4)东大别中型开合构造周边的狮子山、黄梅、麻城等台站的地倾斜和地应变、周边GNSS和流动重力观测结果揭示了该区周边存在时间尺度较短、量级较弱的由“合”向“开”的趋势转变,开合运动是近期诸多观测数据趋势出现准同步性变化的共同机理。     

初议壳体大地构造学

地槽-地台大地构造学侧重于重建地球构造演化史,属于历史大地构造学范畴。板块构造学主要在于探索岩石田块体的运动,属于动力大地构造学范畴。两者各有其优点及长处。然而,它们都难以满足全面研究各种构造问题的需要,为了更有效地利用这两者的优点,一种被称作为壳体大地构造学的新的综合大地构造学说在这样的背景下被提出。它是通过壳体的概念和历史动力综合分析研究方法来研究地壳的演化及运动的一门大地构造学,是大地构造学的分校之一。     

中国变质大地构造研究及科学意义

运用板块构造理论和大地构造相分析方法,研究中国不同时代变质岩、变质建造、岩石构造组合和地球化学等特征,综合分析并确定所属大地构造相,探索和确定中国变质岩大地构造环境及单元划分;同时,创新编图思路和方法,首次编制并出版了中国变质岩大地构造图,提出了变质岩大地构造相鉴别、板块启动时间、前寒武纪大陆形成的阶段性和主要轨迹等新认识,为多种概念和方法相互融合开展综合研究提供了范例。     

中国区域大地构造演化特征

中国区域大地构造,空间上分异形成不同的构造区和构造带;时间上演化显示出不同的构造阶段。“区划性”和“阶段性”的结合,构成了中国区域大地构造基本特征。本文将着重讨论中国区域大地构造在时间上的演化。地质学和地球物理学的研究表明,大陆与大洋具有本质的区别。它不仅限于地壳,而且扩展至地幔一定深度;它不仅现代存在,而且地史上各个时代都有显示。区域大地构造的演化,实质上就是洋壳与陆壳的相互转化,其演化的基本特征是开裂与聚合有规律地出     

马杏垣先生开合构造思想的提出、形成及最新进展

概述了马杏垣院士的学术生平与创建开合构造史实.开合构造提出是中国地球科学"百花齐放,百家争鸣"发展的结果;是黄汲清院士、张文佑院士、马杏垣院士领导的青年团队,在国际板块构造革命的新潮中,根据板块构造登陆存在的巨大问题,结合中国地质构造的特色,依据坚实的实际资料进行深入的全新探索.3位院士领导的团队又联合起来,进行开合构造的长期研究.2002年在构造地质专业委员会支持下,成立了开合构造研究组,召开了开合构造第一次学术研讨会,总结20多年研究成果,出了专刊书集.2015年研究组聚首北京,总结开合构造研究的新成果,并吸取地球物理研究新成果,准确地阐明开合构造的定义,提升了研究方法,总结了开合构造运动和开合构造体系特征,将构造动力来源初始点建立在古登堡面的开合构造转换带上,全新解析了转换带的重要作用,站在星球角度认识开合构造.最后,强调青年研究力量的培养,是开合构造走向世界的重要途径.     

手风琴式运动与开合构造

黄汲清于1966年提出的“手风琴式运动”,在地质界逐步流行并形成开合理念。到20世纪80年代,经四个研究群体的共同努力创建了“开合构造”。从“手风琴式运动”的提出到“开合构造”的创建,以及“开合构造研究组”的成立,清楚显示出一条前进的里程。“手风琴式运动”既是“开合构造”的基础,又贯穿前进的全过程;而开合构造则是“手风琴式运动”的继承和发展,是手风琴式运动概念发展的新里程碑。     

开合旋构造体系及其形成机制探讨:兼论板块构造的动力学机制

开合构造总体上可以表述为:地球膨胀为开,收缩为合;垂向上地球物质离心(地心)运动为开,向心运动为合;水平方向上地球物质相背运动为开,相向运动为合。从驱动机制角度,我们把以热力(热能)为主体驱动的上浮物质运动定义为开;将重力(势能)为主体驱动的下沉物质运动定义为合。因此,开与合是一个高度综合的概念,具有广阔的内涵,开合运动是联系一切地质运动和地质科学的纽带。开合运动具有同步统一性,即垂向的开在水平方向也表现为开;垂向开得强烈,水平方向同样开得强烈,反之亦然。地球刚形成时诸多开合构造是无序的,地球的旋转运动统领地球上所有物质、能量、运动和大大小小的各种开合构造于旋转运动中,并将它们调剂到有序状态。简言之开合构造体系是开合旋运动长期作用下形成的不同时期、不同层次、不同级别的开合旋回组成的动态平衡构造体系。本文总结了地球开合旋构造体系物质组成、结构构造特征和规律,建立了开合旋复杂构造体系简要模型。提出平衡体系的形成机制是开合旋运动遵循地球重力均衡准则、最小内能原理(结晶化)、几何淘汰生长(垂直地心生长)和物质均匀化四条自然演化规律,其中重力均衡准则是主导的。由于地质事件(构造运动)在破坏开合旋平衡体系的同时,经常直接或间接向体系内输入新能量,往往使新的旋回比老旋回的结构构造更符合地质演化的自然规律,于是使地球显得更强大而有活力。这一次又一次的地质事件(构造运动)是开合旋构造体系螺旋式向前发展的动因。本文最后用开合构造观点探讨了地球的形成和演化,分析了板块构造运动的动力学过程。     

中国西北叠合盆地的主要构造特征

探讨了中国西北地区大型叠合含油气盆地的主要特征 ,研究表明 ,在中国西北叠合盆地发展演化过程中 ,构造变革和构造耦合起着主导作用。构造变革包括大地构造格局的转变、沉积区和剥蚀区的转换、盆地类型的转换、大型区域性不整合的出现以及发生盆地构造反转等 ,这种构造变革具有多期性。叠合盆地构造耦合的方式主要涉及深部和浅部构造的耦合和盆山耦合等。盆山转换、盆山过渡带深部浅部构造的耦合、盆地沉降与造山带隆升耦合以及不同方向构造的耦合 ,反映了盆山耦合的多样性和复杂性。中国西北叠合盆地构造特征主要表现为构造的分层性、分带性、分段性、交叉性以及区域构造应力场的多变性 ,喜马拉雅运动对于中国西北叠合盆地最后的构造改造以及构造定型起着重要的制约作用。     

运用开合旋构造观探究地球内部是如何运行的

地球上一切物质都是做开合运动的。以热力(热能)驱动物质上浮运动定义为开;以重力(势能)驱动物质下沉的运动定义为合。开合运动具有垂直开合与水平开合的同步统一性和开合相互依存、相互对立、相互转化两个重要特性。因而在旋转运动的统领和调剂下,将所有地球物质、构造、能量等从无序状态转化到有序状态,最后建成了动态稳定平衡的开合旋构造体系。所以,动态稳定平衡体系的形成、破坏、修复不断旋回式演化就是研究地球内部运行的基础和有效方法。为此,我们在垂向上划分了8个开合构造旋回和地壳(球面)开合构造体系,组成了地球四维运行系统。动态稳定平衡体系的建立是遵循重力均衡准则、最小内能原理(结晶化)、几何优选方位(垂直地心)生长和横向物质均匀化4条自然规律的长期作用而实现的,其中重力均衡是主导的。大约40亿年时,地幔岩石圈形成,它像一个球形锅盖盖住热地球,初步建成了稳定的开合旋构造体系,使地球长期进入动态稳定平衡发展阶段。尔后,每次重大地质事件(失衡运动)就是把岩石圈地幔捅个窟窿或撕开一条裂缝,破坏该地区的开合平衡。旋转运动和开合运动迅速将其恢复达到新的平衡,从而构成一个开合旋回,目前地球已经历了8个大旋回。板块构造仅研究最新4个旋回的岩石圈地幔是如何被捅破及被修复的规律并总结相关的理论,因而它在时间上和空间上都有局限性,不属于全球构造。地球类比为一个生命体,其运行系统中的内部结构和功能比较齐全:包含有开合运动、旋转运动和失衡运动组成的运动系统;起“血液”作用的地质流体、贮存和制造“血液”的“心脏”——地核和联系各种“血液”的地幔柱组成的“血液”系统;以重力均衡为准则,由四个重力均衡面、四个开合转换带和球面两条质量均衡线构成的地球平衡系统。由于开与合的转换具有自发形成和自我调剂的功能,所以开与合相互依存、相互对立、相互转化,是地球内部运行体系基本的动力机制和主要的动因。开合转换的本质是热能和势能的转换,驱动失衡运动的主要内因是高温、高压流体超临界爆裂;主要外因是陨击作用。