发展地球科学大体系理论开拓人类文明的新前程

如题所述

人类赖以生存发展的地球,一直都是人们关注研究的对象。近代科学发展阶段逐步形成了诸如地质学、地理学、气象学、海洋学等近百家分支学科,而且达到了一定的深度。随着社会生产的现代化进展,依然有很多资源、环境、生存方面的问题得不到科学的指导,困惑百出而不得其解,原因何在?精兵强将遍野而帅府空虚,各攻各的峰,盲域必然与日俱增。进入信息时代,产业局势不断调整更新,地球科学面临着难以应付的挑战。出路在何处?只有在海量信息和瞬息万变的科技浪潮中走地球科学大联合之路,在新的科学综合理念下发展地球科学大体系理论,坚持科学理论与实用技术并重的发展方向。新的地球科学大体系不妨先称为“地球科学通用理论集”,主要目标应瞄准资源、环境、灾害和生存方向,应汲取诸家学说之长,依靠最新的科学信息,提出从总体结构论、物质聚流、矛盾集群、协通动力学、运动学与动态预测、关键问题排解阵列、数值分析模拟、图像模拟、诸因子分析、应对方案论证等共同性基础理论和技术方面入手,构建出理论格架,并结合国民经济的实际进行演练、研究、探索,集结数百名地学专家,博采众长,科技创新,争取在几年内形成地球科学大体系理论,使其交互发展、集成步入新时代的发展轨道。

发展灾害科学及防御体系建设,保障人类文明的持续繁荣

灾害种类很多,包括自然灾害(地震、地爆、火山、山崩、地裂、滑坡、泥石流、地沉陷、海啸、暴雨洪涝、台风雷电、干旱沙漠化、地气地火、生物灾害),社会技术灾害(战争、犯罪、火灾、饥荒、病疫、工程事故、恐怖袭击等)两大类。灾害给人类的冲击极为严重,据估计人类历史中一半的财富、生命损失在各类灾害中,所以人类的历史实际上是一部生死贫窘的灾难史。历代有关灾难的记录约占文档的12%,但对灾害学的研究却很少,面对如此重大的威胁,我们必须加强灾害学的研究,灾害学涉及的学科很广,独立的学科结构也刚刚在发育初期,需要广泛的专家和政府支持。灾害学要对各类灾害的成因,蕴灾背景,触发因素进行研究,对灾害出现的时空规律要作监视预测。实际上灾害往往成群地发生在特定的时空区间,各类灾害之间也有内在的相关规律,这些地段多为地球深部强热动力的爆发节点,所以要综合地监测灾害必须研究地球上的这些灾害蕴发地点、爆发时刻,通过航天遥感遥测系统,结合地面监测资料,地面物候观测标志,构建地区乃至全球的监测数据库和预报依据,实时进行动态监控和理论分析,才能得出及时准确的预测。

预防灾害不仅需要以现代地球科学、灾害学等科学研究为基础的监测预报工作,同样需要构建一个包括国家军事力量在内的灾害防御体系,无数重大灾害的经验告知,没有现代科技实力的防御体系和实战能力,救灾减害就没有保障。而临时性的救灾行动往往是事倍功半,消耗巨大,收效低微,正规的灾害防御体系可以附设在某一学科体系之内,也可以设立独立的专业防灾难、防突然事件机构内。储备足够的交通、通讯、物资、人员,经常进行专业演练,组织民众进行防灾减害演习,这样才能真正达到防御灾害减少人财物损耗的目的。这是现代社会和全球密切关注的生死存亡关键问题,世界各国都在以不同的形式科学、实用地安排这一突发事件的防救,我们这个社会主义的大国,更应该正视这一人类面临的危机,在人类社会日益趋向全球化的今天,急切呼吁建立地区性、国家乃至全球性的灾害科学研究与防御体系。

岩石圈、水圈、大气圈、生态环境圈的热动力贯通协动机制

岩石圈、水圈、大气圈、生态环境圈原本是地球内外部各种物质运动的统一交融体,限于学科和社会的发展程度,长期由地质、海洋、气象、环境学科分别研究着,这一割裂自然的弊病给理论研究和实际应用带来很大的束缚,盲人摸象难免各执所见。随着科学技术的发展,特别是空间遥感技术的发展,为人类宏观、整体、综合地研究地球诸象提供了海量的图像、数字信息。现在有可能在以往单学科研究的基础上,纵览诸家,跃升一层了。发生在大气层中的强台风、暴雨、雷电、臭氧层破坏,发生在海洋中的海水增温、海底火山、洋流变化,发生于生态环境中的干旱、洪涝、病虫灾害、物种退化灭绝,和发生在岩石圈的地震、火山、地温亢进之间却有着不可分割的内在动力联系,特别是深源强爆热动力同步现象。地内的强爆热力中心向上驱动着贯通各圈层的物质热动力,协同地运动着,形成一个整体的竖直热运动力链。这一主导机制的发现对广义的地球科学、环境科学和灾害科学有统领作用,从大理论体系的发展到资源环境、灾害测防等实用技术的改进,都会产生深远的推动作用。

地球生态环境与灾害的竖直地源热动力链

地球生态环境变迁和灾害的发生关乎人类的生存和发展,近年来一直得到国际社会的特别关注,地球资源开发利用,生态环境变化的全球对比计划研究也都在分学科地开展着。但有两个问题值得特别思考,首先必须承认,地球是一个强大的热动力体系,地球的本底自然运动是生态环境和灾害的基础,人类活动的影响毕竟是有限的,治理的有效度不容夸张,近百年内人类仍无回天之力,只能顺从自然、因势利导、减灾避难,防止无效甚至负向治理投入。其次,生态环境变迁和灾害是地球自然运动的综合体现,不能单靠分学科研究,而要强调从总体理论上突破,例如风沙、干旱、强台风、暴雨洪涝、物种灭绝决不是单纯的气象问题,根源仍在地球本身的热动力异常变化,经多年观测发现各类生态环境灾害在同一地源竖直空间频繁出现,例如地内强热力爆发点上部的地震、火山、海水强增温、台风、暴雨、干旱、沙漠化等,这种竖直链反映了地源热动力的巨大背景,综合剖析这类灾害系列就可以挖掘出内在的主要根源,揭示出这一核心机理,转向地内热动力的监测,目前遥感对地测温的精度可达到0.5℃/(100m2·h),从而提高了生态环境和灾害监测的理论水平和实用技术效益,使生态环境和灾害的研究、测防上升到一个新的科学阶梯。

地球环形构造及深源岩浆热动力学

通过近30年的航天对地(球)遥感和外星体遥感观测发现圆环形结构是地球乃至外星体的主要演化发展形态,大量的影像揭示出来的地球主体环形构造展示了地球各世代的演化形迹,亘贯古今,密布全球的环形构造,以及与其相关的矿产资源分布、环境灾害滋生规律、地质发展综合直观揭示性,强烈地冲击着所有的地质构造学传统理论,地球科学面临着深刻的理论革命。

这种圆环结构不仅是地壳表浅形态,而且囊括古今的至少是地幔以上的纵深结构,形态类型十分复杂,展示着地球各发育阶段的海量信息,可解析的科学内容十分深邃。地球的圆环形结构可划分为九个基本类型,从几米直径到千余千米的10个级别,从太古宙到显生宙的各世代,全球每个环形构造都可以给予精确命名和编码。燕山期以来新的环形构造内包含着以往各世代的结构残迹和地质历史,其中最有现实科学意义的是燕山期以来的地质构造。它的成因是一个中心由(古)浅而(今)深、由(老)大到(新)小的岩浆热核反应中心,遵照强爆热塑流模式运动、演化,每一体系内的动力能量及兴衰周期很有规律且可准确推算。内外生矿产资源依其热演化规律聚集在特定确切部位和时刻,环境灾害则出现在该热力学模型的特定时空节点,用这一热动力模型几乎可以解释以往地质学理论难以说明的绝大多数疑点悬案,理论上和实用上有极强的预测精度和攻克能力。

从明朝天启二年北京王恭厂事件到通古斯大爆炸案

1908年发生在俄国西伯利亚通古斯的大爆炸能量之大超过现今各国热核武库储能的总和,破坏影响到欧洲乃至全球几年的气候异常,近年来一直列为世界科学重大疑难问题在陆续探讨研究着,但对其形成原因的探讨众说纷纭,难以取得比较相近的看法。其中原因之一就是当时记录甚少,事后考察的条件又很困难,所以近百年来尚无比较科学的结论。

其实早在300年前,明朝天启二年,即1626年秋天在北京王恭厂(当时的武器炸药厂)就曾发生过一次与通古斯相类似的大爆炸事件,历史文献记录齐全,我们曾结合灾害学研究举办过一次“北京[明]天启大爆炸事件三百年祭”的学术讨论会,汇编专题论文集《明朝天启二年北京王恭厂事件探讨》,收集了明清史专家、地球环境灾害研究者、核物理学者、考古专家们的几十篇论文,当时就是将北京王恭厂事件与通古斯大爆炸相对比探讨的,对这类巨大爆炸灾害作了比较全面、深刻的分析,提出了地内强爆、陨石撞击等多种成因说法。这两个事件的表现和成因确很相似,今后仍需参照对比地研究,其实在地球历史和人类文明史中,巨能灾害曾经多次多处出现,而且已成为地球环境和生态环境演化发展的主要运动形式,也就是灾变特征的主导类型。对预测、防避这类巨型灾异提供科学依据。这两个大爆炸的共同特点是具有来自地内的超巨能强爆炸急剧破坏的现象,地域很集中,地内岩石、地表物体被炸得粉碎,并向周围抛射,重物甚至数千千克的石狮子被推抛到几百米之外,大树拔根而起抛向远处,但破坏极不均匀,爆炸区内的某些地点可以片瓦未动。地面残留小型圆形低洼地形(地内压缩的地表沉陷),这与地下热核试验的表征相似。其次是温度在数千度之上,造成金属兵器的熔化,岩石的熔融。有剧烈的大气强旋涡、蘑菇烟云柱,有明显的“拔毛”、“脱衣”现象,物体被冲击波、冲击气流冲向外围。并伴随有深源(地幔)的气体及重元素物质喷出,如玻璃球珠、铂族元素粉尘,动物与人类发生放射性皮肤病变,这也和热核试验的结果相符合。另外气候急剧变化,狂风暴雨,并且长期影响一个地带的气象形势,发生强烈气象灾害。根据近年来热核试验和深部地源强热动力学研究结果显示,这种现象在地质历史上随时、随地可见,结构累累,表现为陆上和水下的火山喷发、气火山爆发和岩筒型矿产资源、地球灾害的形成、强烈的地震、地下油气、热水强爆炸、沙尘(泥沙)暴,地震、地内强爆、地火、地气喷射、雷电、磁暴、地源和天源粒子射流等,如百慕大三角海空灾害地段、UFO(空中不明飞行物)、USO(海中不明潜浮物)、大西洲的沉没、马雅文化的绝灭等,伴随着生物、古人类群落的突然绝灭,如印度的“死丘”,意大利的“庞培火山湮没”等。这类突发灾变是地球-生物-人类发展的主要高能状态和运动形式,而缓慢的低能进化则是剧烈灾变后的补偿协调,人们以往将这种灾变突动混淆在低能的演变中因而违背了自然的历史真实,掩盖了地球变迁的地内高能强动力本质。前述这两个灾变的文献很多,请不妨关注探讨,从而推导出地球生态环境变化的真实背景和原因,构建新的矿产资源地质力能开发及地球生态环境灾害测防理论基础。

石油天然气资源的深源无机聚合论

石油天然气是现代化的动力燃料资源,按作者的观点几百年内地球可以向人类提供充足的油气资源,几乎是取之不尽用之不绝的,根本不存在能源危机问题。关于石油天然气的成因问题,历来存在有机生成和无机聚合两大基本观点,影响着油气资源前景估量,也影响着油气勘探开发的方向。作者之所以坚信石油天然气的深源无机聚合成因理论,除了承袭前辈无机聚合理论的精华外,主要是根据近二三十年的遥感对地(球)观测资料,作者曾多次发现,凡有一定规模的油气田、油气藏,不管其表浅地质构造如何,它都具有一个深藏的圆环形根基(通道),这个圆环形结构显示着油气田深处都有一个地壳深层乃至地幔的岩浆热力反应中心,其体积都远远超过表浅沉积盆地的填充空间,在这个巨大的地质空间内有足够的碳、氢含量,在地球深层的高温高压多触媒介质环境下,聚合成各类碳氢化合物,在驱散到表浅地层的过程中一少部分逐渐成熟为石油或天然气,沿同源的圆环形通道,被压注到表浅地层中形成油气藏,当然很大一部分在运移过程中散失或转化为其他碳氢物质状态。就在这些油气藏的钻井中绝大多数具有深(幔)源元素、放射性元素偏高,地热流高,压力大等特点,并不断有深源油气扩散出来。世界上越是大型、超大型油气田这种储量和圆环形结构的相关性就越明显,国内油气田储量和圆环形结构背景的相关规律也很明显,甚至有些油气田储量,开采量早已超过按生物沉积学说估算的总量,这个负亏损值,正好证明了油气确有深部来源。当然深部油气注入含生物的沉积层中必然受到不同程度的混染、转型,但不是主要的油气成因来源,另外国内外也有不少直接贮存在火山岩、变质岩甚至岩浆岩内的油气藏,更说明这里住着深源注入未曾“串亲戚”的油气,目前采自沉积岩系的油气则属于路过“串亲戚”、“住店”的“过客”。近百年的油气成因争论,有机成因占据主流,浪费了巨额的勘探费用,走得山穷水尽。历史沧桑,如果无机聚合论得到认可,将可能用更简捷的途径,很低的勘探投资,获取巨额油气资源,如能转变方向,即可柳暗花明,渊渊油气广开源流,当飨后人繁荣发展。

人类文明绝灭与繁衍的地球科学背景

现今的人类从“枪林弹雨”的灾难历史中九死一生地繁衍下来,着实幸运,殊不知还有多少古人群文明像恐龙一样默默莽埋在苍茫大地,浩渺海洋之下,玛雅人何处去了?大西洲如何沉没的?楼兰国究竟是如何绝灭的?为什么华北中部缺失红山期文化?三星堆文明,河姆渡文明,殷墟文明如何湮没?大陆架浅海多处的人工大型构筑是谁建的?遍地的金字塔秘密谁能解读?印度的死丘原委如何?通古斯大爆炸给西伯利亚造成哪些后果?世界有多少个“百慕大”公墓?史前的大洪荒、冰期前的大海难、宗教神话、传说中的先人文化的根源在哪里?诺亚方舟漂沉向何处?总之古人类古文明绝不止一处一宗,为什么要追踪这些绝了后的先人呢?这里有一个很重要的科学道理和适生技巧问题,研究灾害学是为了现今人类能更好地生活、繁衍和持续发展。

这些没有写进历史的历史虽然多有流传,意义异常重大,但仍然是少明多暗,有待开展广泛的观察,遥感技术的发展为今日的寻宗问祖、为解读埋伏冤案提供了有利的手段,现在可以在室内收集到世界各地、浅海海底、密林深处,荒原草丛可辨尺度到1米左右甚至厘米级的各种历史痕迹,出现了很多奇迹,城市下边发现了古城,荒野里发现古建筑物,沙漠里找到了农牧遗迹,浅海区、湖水下、新生代松散堆积、洞穴中发现了多处人工建筑残体和古人类遗迹。可以预料不久的将来古人类文明的探索会成为科学观察的热门课题。但绝不会只是一种探险猎奇,需要有正确的科学思想为指导,这里人与地球的伴生依附关系,是一把钥匙,越是古老的人群,受地球自然条件的制约程度就越大,人地相关性就越高。布署这一科考计划需要有全面的地球科学知识,例如当时的湖海岸线、河流、湿地、草地、气候、植被、古动物群、温泉、洞穴、小气候、微地貌等。特别是近200万年来的冰期变化,冰雪分布范围,被水浸没的陆地,同时要注意那些局部性的沉浮、崩塌、火山喷发。注意近代的工程开挖所揭示的古文明记录,在已知疑点、可信线索、适生条件区划的基础上,开展古地球环境生态科学综合调查,逐步扩大发现、观察当时人群生存的地球自然背景、绝灭湮没的原因,从而科学引导古人类文明的专题研究,创建人类适生科学技术系列,为今后人类更好地发展提供科学导向。

世纪寄语:天地奥秘、遥感探索。发展地球科学、环境灾害两大科学体系,充分合理利用地球资源,繁荣经济。优化生态环境、测防重大灾害、力减人财耗损、冀求万民繁衍乐居、再创人类文明新前景。

———录自:中国世纪英才论著精粹[内部资料].2005

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