三、地质作用的研究方法
(1)野外调查:地质现象是地质作用的结果或产物,地质学具有很强的实践性。通过点、线、面的野外地质现象的调查和观察,可以找出地质作用的特点与规律。研究成果和认识必须经受得了他人重复和检验。因此,大自然是地质新理论、新发现与新成果的源泉,野外调查是研究地质作用的前提和基础。大自然是最好的地质博物馆,在某种意义上也是天然的实验室(黄定华,2004)。
(2)仪器测量:目前主要采取物理的、化学的、数值的和信息技术等方法来提高对物质的分辨能力、穿透能力、鉴定能力、模拟-再现能力、遥感能力。电子显微镜的分辨力达0.1nm,能直接对矿物中原子、离子的排列进行观察。高温高压实验技术已应用在模拟地幔的物质性状及组成;目前已能提供5GPa以上压力的实验条件。地球物理方法能精确提供上地幔以上的界面性状与深度,岩石地球化学方法可精确测定组成岩石的各种元素含量,放射性同位素测年方法可测定地质作用发生的时间。
(3)理论分析:地质理论研究只能建立在丰富的地质事实和数据的基础之上。这是一个由表及里,由此及彼,去粗取精,去伪存真,由感性认识上升到理性认识的过程。在这一过程中要进行地质思维,就需要运用地质学知识和原理去研究问题。
◎将今论古:这一方法论的基本思想是“现在是认识过去的钥匙”,即用现在正在发生的地质作用去推测过去,类比过去,认识过去。如现在的河流将大量的泥沙带到海盆中沉积下来并形成有一定结构和构造特征的沉积物,因而过去的河流也应有类似的作用,形成类似特点的岩石。干旱区内陆盐湖里有各种盐类矿物沉淀并形成盐层,因而古代岩石中所见的盐层也应该是在干旱条件下形成的(张广忠等,2004)。“将今论古”是地质学的传统思维方法,地质学成果很大程度上是建立在这一方法论之上的。但是随着人们对客观现象认识的深入,发现不同地质时期内条件是不同的,地质作用的规律也有相应的变化,现在并不是简单地重复着过去,因而不能将过去的地质作用规律和现代正在进行的地质作用规律机械地等同起来。如海百合现在只生长在深海,但是在数亿年前,海百合与造礁珊瑚等典型的浅海生物生活在一起。
◎以古论今,论未来:是地质思维中另一个重要的方法论。因为人们今天能够直接加以观察的地质作用往往只是漫长的地质作用过程中的一个片段,而在过去的地质记录中往往保留了某一地质作用的全部过程。因此,认识了过去就能够帮助我们更好地了解现在并且预测未来。例如,最近地质时期气候的冷暖变化是有周期性的,这在深海海底沉积物中留下了清楚的记录,研究这些沉积记录就能够帮助我们预测未来(如1000年内)气候变化的趋势。
◎活动论:是当代地质学研究的指导理论。大陆、海洋不是固定不变的,而是不断活动和演变的。除了岩浆活动导致岩石圈隆起-沉降之外,地球浅层活动主要表现为水平运动。现在看到的洋击面貌是地质历史期间大规模裂解或远距离运移-聚合的结果。比如现在的地中海,是地质历史期特提斯洋俯冲-关闭的残迹;而现在的红海,则是因非洲大陆裂解而形成的一个狭长形海盆。固不变的认识是不对的。