沉积学分析的基本思路

2025-05-19 00:21:36
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沉积学分析除上述基本法则外,现代沉积学研究应遵循以下几个方面的基本思路。

1.创新是科学研究的灵魂

创新是沉积学研究、学科发展和永葆生命力的不二法宝。沉积学创新应围绕和突出科学问题,运用野外和实验室所取得的已知信息,不断突破常规与已有模式和定论的约束,发现或产生某种新颖独特的新概念、新认识、新理论、新方法和新模式。

创新的本质是突破,即突破思维定式、常规戒律。创新活动的核心是“新”,它或者是概念与认识的更新或否定,或者是新的发现与发明,或者是理论与模式的重新定义,或者是方法技术手段的变革,或者是内容表现形式的创造和完善。沉积学真正意义上的创新,要改变“跟踪式”、“引进式”与“热点式”科研模式,同时要实现理论体系和方法技术体系的相互促进与提高,以方法技术带动科学发展,促进理论创新,而理论研究反过来促进实验技术方法的新发明、新创造。

2.系统地球科学观方法

地球系统是由大气圈、水圈、陆圈(岩石圈、地幔、地核)和生物圈(包括人类)组成的有机整体。系统地球科学观就是要以地球系统为整体,研究组成地球系统的子系统之间相互联系、相互作用机制,研究地球系统的变化规律和控制这些变化的机理,从而为全球变化预测及地球系统的科学管理提供理论依据。

沉积学研究要充分应用系统地球科学观,从地球系统角度审视每一个沉积过程与地球系统的相关联系。例如,大地构造沉积学就是一个非常好的例子,它是沉积学运用系统地球科学观的方法,研究区域或全球沉积作用与沉积过程的非常重要的分支学科。研究西藏羌塘盆地中生代盆地演化,如果不与全球特提斯洋的演化联系起来,也就很难真正了解盆地形成演化的过程与机制,甚至做出一些相互矛盾的结论;研究华南新元古代裂谷盆地,如果不与华南古大陆及Rodinia古大陆的裂解过程联系起来,也就很难理解盆地形成演化地球动力学机制,使研究的意义和成果难以提高和深化。这就要求,不但要阐明研究对象本身的物质组成、控制物质转换的机制,而且还要应用系统地球科学观,从地球系统的角度,研究各子系统之间的相互联系及相互作用机制,揭示改变固体地球外层的营力和改造地球表层的地球动力学机制,从而为地球资源、环境和生命演化历史研究提供理论依据。

近年来,以系统地球科学观为指导的理论体系,对沉积学的发展产生了深刻的影响,基于全球变化及地球动力学原理,以大地构造沉积学研究方法,来重新认识和解释沉积作用和沉积规律,例如,超大陆(如 Pangea,Gondwana,Laurasia,Rodinia,Columbia,Kenorland等)的形成、地幔柱与超大陆解体、雪地球与全球冰川活动、全球气候突变事件、大洋缺氧事件、大洋分层事件、星球撞击事件、凝灰沉积事件、生物灭绝事件,以及米兰柯维奇旋回等,这些都已成为沉积学研究的重大课题。

3.大地质观(One Geology)研究思路

大地质研究计划是近年来地学界倡导的一种全球性地学研究思路,2006年由英国地质调查局首先发起,并作为2008年第33届国际地质大会(IGC)的大会主题,其理论依据是系统地球科学观的具体化。大地质的主要目标是实现全球地质资料与数据的共享平台,推进地球科学数据的交流与互用,进一步提升数字地图及数据的网络快捷传播,构建地球科学专业知识和专门技术全球共享网络系统。

大地质观既给我国地质学发展提出了挑战,同时又提供了很好的发展机遇。一方面,必须打破国家及地区壁垒,建立一体化的全球地质调查和数据共享机制,实现全球尺度的地球科学专门知识、技术及数据的平等共享;另一方面,区域性数据共享,对于研究地球系统问题,如全球气候变化、全球事件、大陆动力学等创新性研究提供了领先平台。因此,大地质全球性网络数据系统和数字空间平台,对沉积学许多创新性研究具有极为重要的意义。

4.多学科交叉渗透研究

学科交叉渗透日益成为自然科学研究与创新的重要途径与手段。首先,沉积(岩石)学研究应该与地质学本身其他分支学科相互交叉渗透,这是沉积学学科发展的要求,也是沉积学研究的最基本方法,例如,与大地构造学、地层学、岩石学、石油地质学、矿床学(特别是沉积层控矿床)、地震地质学、古生物学、古气候学、古地理学等交叉渗透;其次,沉积学与一些其他相关学科的交叉渗透,形成一些新的分支学科。例如,沉积学与水力学的结合,形成了沉积动力学;沉积学与物理、化学、热力学及有机化学结合,形成了储层沉积学及有机地球化学;沉积学与地震学结合,形成了地震地层学及露头层序地层学等。

5.实验与方法技术的充分应用

测试分析技术的应用,是深化野外基本认识和升华自然科学规律的重要手段与方法。要充分利用上一节介绍的实验室分析测试成果,主要包括矿物成分与结构实验方法、同位素实验方法、化学成分测试分析方法、有机地球化学实验方法,以及其他实验方法等成果数据,开展综合研究以提高和深化科学研究的水平。

近年来,沉积学研究中还引进了大量新技术方法,如离子探针定年技术、遥感技术、Lidar技术、Insar干涉雷达技术、地震数据处理技术等。目前,大型水槽模拟实验、成岩模拟实验,以及计算机盆地模拟技术等,都试图从反演和正演两种途径,再现沉积物和沉积岩形成的全过程,重溯成层岩石圈形成和成矿的历史、分布规律及盆地地层时空三维特征,从定性研究向定量研究发展。