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接受同行质疑：我们的发现改动了华北板块的北部边界与碰撞时间: 热度 11 Hongbolu 2018-7-20 15:36; 上周在科学网发布了《中文发表重要发现，深度体验学术生态》的博文，获得广大同仁们热情关注。本周我们的论文终于上线了：现借科学网平台将主要野外证据以照片和图片形式展示出来，以接受大小同行的质疑和检验：大陆上有两种构造单元：古板块及其边界的造山带。中国大陆是欧亚板块的重要组成部分，中部和东部的板块格局是：华南有扬子板块，华北有华北板块（这里基本上等同于“华北克拉通”，NCC = North China Craton），二者以秦岭 — 大别 — 苏鲁造山带为界，而华北板块北边是中亚造山带（CAOB = Central Asian Orogenic Belt），再北则是俄罗斯的西伯利亚板块了。下面两张示意图基本上反映了地学界主流观点对中国东部两大板块边界的划分方案： \0 中国划分华北古板块边界的开山之作都是用中文发表的，后面的人只是引用而已。我们在论文中严格遵从引用“原创”的原则。看我们论文中的简单介绍：自从板块构造概念引入中国以来，华北古板块的北部边界就被地质学家们认定位于白云鄂博北侧到西拉木伦河一线，北侧的中亚造山带早期曾称为天山兴安地槽褶皱区及额尔古纳褶皱系（黄汲清等， 1977 ；李春昱， 1980 ；王鸿祯， 1981 ；李春昱，汤耀庆， 1983 ；李春昱等， 1984 ；王荃， 1986 ）。后来根据贺根山发现的蛇绿岩将该碰撞边界扩大为一个近东西向延伸的带（李春昱等， 1984 ），再后来则有更多的蛇绿岩带发现而进一步加宽（王荃等， 1991 ）。从那以后，华北板块北部边界的轮廓基本上都延续着类似的版本（王鸿祯等， 2006 ；董树文等， 2007 ；王树庆等， 2008 ； Darby and Ritts, 2007 ； Wang et al, 2016 ），成为中国北方大地构造划分的理论支柱。与这条经典的华北古板块边界形成鲜明对比的是，位于其南部一百余千米的阴山山脉，却形成非常明显的东西向延伸的地貌分界线：北侧是海拔 1300—1600m 的内蒙古高原，而南侧是东部海拔不足百米的华北平原和西部海拔千米的鄂尔多斯地块北缘，南北地貌高差至少在 300m ，局部上千米。阴山山脉向东延伸与燕山山脉相接，然后是向东北延伸的大兴安岭，将内蒙古高原与华北平原和东北平原分割开来（图 1 ）。因为阴山造山带内一直没有发现碰撞造山的典型标志 — 蛇绿岩套，前人没有将其看作碰撞造山带，更未将其当作华北克拉通的北部边界。然而，该造山带以北的内蒙古高原与造山带南边典型的华北克拉通之间却有着明显的差别：第一是地貌上北高南低，第二是中生代及以前的地层也存在着明显的差异，从岩性组合到沉积环境都属于不同的分区（内蒙古自治区地质矿产局， 1991 ）。人们将阴山南北地层和构造都明显不同的两个带看作同一个构造单元，然而却无法说明二者明显差别的根本原因，这就是阴山造山带给地质学家出的难题。根据东西向延伸的一系列逆冲断裂，葛肖虹（ 1989 ）首次将阴山、燕山山脉的巨型构造带称为华北古板块（ North China Paleoplate ）北缘的板内造山带（ intraplate orogenic belts ）。赵越（ 1990 ）也将燕山地区看作是燕山期陆内造山的结果。此后中外地学界就将阴山 — 燕山一带看作经典的板内造山带，并用相似的远距离效应模型解释其形成机制（ Davis et al., 1998; Darby et al., 2001 ； Davis et al., 2002; Darby and Ritts, 2007; Yan et al., 2006; 赵重远和靳久强， 2007 ；杜菊民等， 2009 ； Zhang Jin et al., 2014; Zhang et al., 2014; Gong et al., 2015 ； Wang et al., 2015; Wang et al., 2016 ）。在讨论蒙古高原南部边缘逆冲回返机制的最新论文中，也仍沿用前人观点将狼山南缘、大青山南缘断裂带统统当作板内变形的结果，而且都用远距离效应解释其动力机制（ Darby and Ritts, 2007; Feng et al., 2017 ）。今天地貌上明显隆起的阴山造山带到底是什么时候形成的什么性质的造山带？有什么关键证据？这是需要地质学家回答的重要问题。为了探讨狼山的隆起时代， 2014 年开始笔者等对狼山的重要露头进行了较为系统的野外地质考察，并于 2015 年 9 月在狼山中段的穿山公路（获各琦 — 青山线）南坡峡谷旁发现典型的构造混杂岩，其主要组合具有蛇绿岩套的特征。据此初步判断：狼山乃至整个阴山山脉才是华北克拉通与内蒙古 — 蒙古造山带（即中亚造山带）之间最后一期碰撞的造山带，也是华北克拉通北部的最终边界，而狼山的碰撞隆起时间应该在晚白垩世晚期。结论：本文作者于 2015 年 9 月在内蒙古西部、阴山山脉西段的狼山南坡（获青线公路进山口附近）发现白垩纪蛇绿混杂岩。经过两年多的持续研究获得如下认识：第一、狼山中段南坡由一系列北倾的叠瓦状构造逆冲片组成，而蛇绿混杂岩本身就是其中的一个逆冲片，其露头南北宽近 500 米、东西长超过 3 千米。第二、该蛇绿混杂岩基质以灰绿色的绿泥石片岩为主，而构造岩块包括：紫红色硅质岩、石英角斑岩、蚀变辉绿岩、玄武岩、变质辉长岩等。第三、全岩地球化学分析显示：混杂岩基质（绿泥石片岩）、玄武岩、蚀变辉绿岩三种岩石都属于高铝玄武岩类，是在与俯冲带相关的岩浆弧背景下喷发的。其岩浆喷发时代为早白垩世晚期到晚白垩世早期（大约 120—80Ma 之间）。第四、狼山蛇绿混杂岩为华北克拉通西北部的鄂尔多斯地块在晚白垩世向北俯冲造山所捕获的洋壳碎片，代表着华北克拉通与其北侧的中亚造山带之间最后一次碰撞的板块边界。第五、根据构造地貌相似性原理，本文作者推测：华北克拉通与其北部的中亚造山带之间最后的俯冲碰撞边界应该从白云鄂博到西拉木伦河一线南移到阴山 — 燕山一线，中亚造山带的宽度也相应地向南扩张到阴山 — 燕山造山带一线。第六、阴山 — 燕山造山带不再是前人所认为的板内造山带，而是华北克拉通北部边界的碰撞造山带，其造山隆起时间应为晚白垩世末期。第七、狼山蛇绿混杂岩的发现也为狼山造山带内铜 — 铅 — 锌（铁）多金属硫化物矿床的成矿机制和来源探讨奠定了大地构造基础。第八、狼山蛇绿混杂岩的发现也为促进华北克拉通中生代破坏理论的改进提供了新的信息和思路。关注详情的朋友们请登录《地质论评》编辑部网站下载原文：地质论评网址： http:// www.geojournals.cn/georev/ch/index.aspx 本文链接： http:// www.geojournals.cn/georev/ch/reader/view_abstract.aspx?file_no=20186404001flag=1 鸣谢：我们非常感谢中国地质学的前辈们为华北板块边界的划分所做的努力与贡献，他们过去的奉献为中国大地构造研究奠定了良好的基础，也为中国各种矿产资源的找寻提供了理论指导。我们在这里要特别感谢前辈葛肖虹教授，是他率先提出华北板块北缘 “板内造山” 的概念，指导中国大地构造研究几十年，他在中国大地构造领域的很多研究和见解为我们提供了学习和探索的典型实例。我们今天的认识不是否定前人的工作，而是在前人良好的研究基础上的改进与发展，没有前人的工作基础也就没有我们今天的新认识。同时需要指出的是，我们对华北板块北部碰撞边界及时间的重新厘定也仅仅是初步认识，很多工作需要补充与完善，也还有不成熟的认识需要不断纠正。我们由衷的希望感兴趣的同行在阴山造山带寻找新的证据进行更深入的研究，发现我们的错误也及时地批评指正。我们的工作是以野外基础调查为主，主要思想都是通过野外地质考察获得的，室内研究（包括岩石学、地球化学、地质年代学等）虽然提供了重要的定量数据，但也仅仅是对野外判别的进一步核实而已。因此在这里向地学同仁们建议：野外地质工作才是地质学重要发现的基础，请大家到大自然中向我们最好的老师学习吧！参加相关野外工作的还有：贺静、张跃、陈康力、朱桂繁、郑大燃、李莎、张琦等，山东科技大学的李旭平教授在室内薄片鉴定和变质作用机理讨论过程中给予了关键的指导与帮助。还有很多朋友在室内测试等多个环节曾给予过无私的帮助，无法一一提及名字，在此一并致谢吧！此外，笔者等还要感谢两名匿名审稿人，他们先后在详细阅读本文初稿和修订稿后提出很多建设性意见，对本文的改进与完善作用明显。 =============================================== 在这里补充论文中的部分分析内容以便感兴趣的读者进一步阅读和理解：根据狼山蛇绿混杂岩整个剖面所有逆冲片都向北倾斜的特征（图 5 ）判断：俯冲板块是其南边的鄂尔多斯地块，而仰冲板块是北边的内蒙古造山带。内蒙古造山带同时包含着不同的小型地体，笔者等认为应该将其归属于北边的中亚造山带，因此阴山一带就成为中亚造山带的最南缘。前人关于华北克拉通和华北古板块北部边界的认识尽管不完全统一，但主流观点仍将索伦 — 西拉木伦河一线看作华北板块的北部边界，也是华北克拉通的北部边界（刘训等， 2012 ）。狼山蛇绿混杂岩的发现让笔者等产生新的看法：鄂尔多斯地块西北边缘就是华北板块的西北边缘，也是华北克拉通的西北边缘。从早白垩世到现今大致存在着三个明显的演化阶段：第一阶段（ K 1 ）：鄂尔多斯地块北侧在早白垩世曾经存在着一个狭窄的残余洋盆，其北为俯冲增生楔，而当时的陆相火山弧在更远的北方。洋盆的南侧边缘为鄂尔多斯地块的隆起带，那里有石英岩露头遭受剥蚀，其中向东南搬运的物质在隆起南边沉积形成红层砂砾岩，砂砾岩古流向由西北指向东南，而红层中就含有典型的沉积变质石英岩角砾（图 18a ）。第二阶段（ K 2 ）：由于鄂尔多斯地块由南向北的俯冲，到晚白垩世残余洋盆迅速转化为前陆盆地，在白垩世洋盆中的沉积物连同洋壳除了少量残片刮削到增生楔中，绝大多数都俯冲殆尽。其中刮削到增生楔中的洋壳碎片经历了变质作用和变形过程，成为典型的蛇绿岩套。与蛇绿混杂岩逆冲片相邻的还有少量鄂尔多斯地块北缘更早期的被动陆缘组分 — 变质白云岩、片岩、石英岩等。到白垩纪末狼山因鄂尔多斯地块向北俯冲碰撞而隆起，整个阴山造山带及其北侧山区逐渐成为横贯东西的巨大山脉（图 18b ），与其北侧的中亚造山带一起构成范围广阔的中亚高原。第三阶段（ P g —Qh ）：从古近纪开始，狼山一边迅速隆起一边遭受剥蚀，在深处的逆冲片随着狼山的隆起而逐渐上升，最终在海拔一千多米的高度因剥蚀而出露地表，这就是我们看到的蛇绿混杂岩及其南边的诸多逆冲片。而鄂尔多斯地块北缘的红层（下白垩统李三沟组）也因俯冲断片而出露于狼山东南山麓。因为鄂尔多斯地块在新生代继续向西北狼山之下俯冲受阻而剪断，后续部分向更深处俯冲，于是就形成了河套地堑。这就是我们今天看到的狼山和其东南侧的河套平原，而河套平原南边就是鄂尔多斯地块，其表面出露了李三沟组红层（图 18c ，图 18d ，图 5 ）。中亚造山带也通过华北古板块向北俯冲而向南增生扩大，直到晚白垩世到达阴山一带，这也造成了阴山（西段为狼山）造山带在晚白垩世末的真正隆起。狼山北侧测老庙坳陷早白垩世碎屑岩古流向研究也证实狼山在早白垩世尚未隆起（冯雪东等， 2017 ），这与本文的研究结论吻合。至于鄂尔多斯地块北缘的海相组成部分，除了少量残余碎片被刮削到造山带中得以保存外，绝大多数已经完全俯冲殆尽，这就是今天我们在狼山剖面中看到的结果。至于在狼山的其他部位或者整个阴山造山带中是否能发现白垩纪甚至更老的海相沉积以及新的蛇绿混杂岩露头，还需要做大量的野外调查，本文的研究提供了一个良好的范例。尽管我们目前仅在狼山南坡发现白垩纪蛇绿岩套，根据构造地貌相似性原理，同期相关的造山带往往具有统一的构造起因，因而可以进一步推断：整个阴山山脉应与狼山一样，都是华北克拉通在晚白垩世向中亚造山带俯冲碰撞的结果，甚至通过燕山延伸到大兴安岭也都有着类似的历史。据此我们可以推论，整个阴山 — 燕山山脉南缘甚至大兴安岭东南缘都可能找到类似的俯冲碰撞痕迹，这样就能更好地从大地构造演化历史解释今天的构造地貌特征（图 1 ）。阴山以北的内蒙古高原连同蒙古国南部的高原一起，在晚白垩世末形成范围巨大的高原，地貌特征可能与今天的青藏高原相似，其南缘造山带（阴山山脉）海拔在数千米以上。相应地，在这个高原南面的华北地区和东南的东北地区在白垩纪末就相当于印度平原。经过整个新生代的地貌演化，今天内蒙古高原已经剥蚀为海拔 1600—1300 米左右的准平原，而其南缘的阴山造山带、燕山造山带以及东部的大兴安岭也多为海拔 2000 米上下的中低山脉。阴山造山带就是华北克拉通北部最终的碰撞边界，而碰撞时间为晚白垩世。用这种新的认识可以清晰地探讨华北板块北缘的发展历史：从古生代末开始到中生代末，华北克拉通一直处于南北向挤压的应力格局中，而且在晚白垩世达到顶峰。与前人所认为的华北克拉通的破坏和裂解在早白垩世（ 125Ma ）达到顶峰（如：朱日祥等， 2011 ； ZHU et al, 2011 ）的认识相反，中国东部的古大陆在整个中生代应该是由众多地体在统一的近南北向挤压应力场中逐渐拼合的过程，而这个过程在晚白垩世达到极致，最终形成几条造山带，将南侧的华北古板块与北侧的西伯利亚板块完全焊接在一起，这个焊接带就是比传统认识范围还要宽的中亚造山带。狼山蛇绿混杂岩的发现也是对前人关于阴山造山带为华北克拉通北缘的板内造山带的相关认识的修订：阴山不再是板内造山带，而是典型的板块碰撞造山带，而且是华北克拉通与中亚造山带之间最后一条碰撞造山带。狼山蛇绿混杂岩的发现也让我们体会到：由于同位素测年技术的改进和大地构造理论的提高，在被前人看作全部由前寒武纪变质岩组成的造山带中可能发现中生代的构造岩块，而这些年轻的块体可以为中 - 新生代大地构造演化与盆山耦合研究提供关键证据。我们应该首先将中、新生代的大地构造格局和演化历史弄清楚，然后再去研究古生代的大地构造演化，最后才能探讨前寒武纪的大地构造痕迹。鉴于新生代的大地构造在地貌上表现得非常明显而容易理解（并不代表着已经做好了），大地构造领域当前的研究重点首先应聚焦于中生代造山带。狼山也是著名的铜 — 铅 — 锌（铁）多金属硫化物成矿带，前人在讨论成矿背景时也仅在板内变形和变质作用等假设前提下探索（如：彭润民等， 2007 ； Zhong Richen et al., 2013 ， 2015 ； Pi Qiaohui et al., 2015 ； Gao Zhaofu et al., 2018 ）。然而，本文的研究揭示：这些硫化物矿床可能与古洋壳的俯冲和大陆碰撞有关。希望本文蛇绿混杂岩的报道能为狼山成矿带的成因解释提供可靠的大地构造框架，并能为狼山 — 大青山 — 燕山 — 大兴安岭有关矿床的成矿热液来源、成矿机制、成矿时代等问题研究提供新的大地构造信息。; 个人分类: 教学研究|16911 次阅读|36 个评论

狼山野外地质考察后学生的感想: 热度 19 Hongbolu 2016-9-27 20:15; 刚刚完成连续三年对狼山的野外地质考察，我正开车奔驰在返回青岛的路上，收到学生发来的感想，这也让我浮想联翩... 因为明年秋天我就退休了，这位同学是我在中国石油大学指导的最后一名硕士研究生。因为本科成绩较好，他于2013年秋天就被推免为地质学专业硕士生，在2014年入学前的暑假就开始跟随我到狼山进行野外地质考察，然后又于2015年9月和2016年9月继续跟随我到狼山进行野外实地研究。然而，由于某些原因他曾经对地质学和自己的未来产生过动摇，认为地质学并不科学，特别是同一种现象竟然在发表的论文中发现很多完全不一样的认识或论断，这导致他多次企图放弃地质学，因而也长期处于迷茫之中。从2014年了解了他的情况后，我就经常与他谈心，并通过微信、电子邮件等方式互动。甚至在深夜发现他发到朋友圈中的感叹有某种消沉情绪，我就立即互动表达我的看法，以便让他从旋涡中走出来。我尝试了多种方法，但见效甚微，这也让我一度非常担心。他爱好文学和历史等，喜欢读书且非常自律，善于思考社会问题，在很多方面都有自己独到的认识，也因此产生了不尽的烦恼。为了帮助他彻底摆脱迷茫，我多次与他长谈，寻找共同语言和突破口。我发现他并非厌恶地质学，而是看不到地质学的科学性，因而让他无法说服自己继续学习地质学并以此为职。既然他讲道理，我就一定能用自己的工作让他看到地质学的科学性！我明确指出：不能因为看到有人糟蹋地质学就认为地质学不科学，至少还有老老实实做地学研究的人给你做榜样。我对他允诺：你跟着我脚踏实地地学习地质学，如果你发现我的哪一步工作不踏实或不科学，你就立即指出来，我就承认地质学不科学... 经过三年三个轮次的狼山野外地质工作，我发现了他内心深处的变化，至少他已经走出怀疑、失望和迷茫的泥潭。特别是在刚刚完成的狼山野外地质调查工作中，他已经展示出独立分析地质现象的能力，而他老老实实的工作态度也让我看到了希望。我多次对他说：你看我现在地质学的野外综合能力很强而且理论分析思路清晰，这不是因为我聪明，恰恰是因为我老实和勤奋。我老老实实地到野外去考察，而且尽量多爬山多观察不去走捷径... 在半夜里看了他对某些地质现象的思考后，我用微信告诉他：只要你愿意，你会是位出色的地质学家。朋友们看看他的思考是否已经显现出地质学家的潜质？我对自己作为第一位老师和第二位老师的工作也基本满意，但我知道：我仅仅是完成了自己应尽的义务，引导并陪同他置身于大自然中一起学习而已。首要因素是他自己一直尝试改变自己，而促使他质变的最好的老师是我们共同的第三位老师--大自然！下面是学生写的长信的一部分，征得学生同意，我掐头去尾并稍微改动几个字，将主要部分放在这里与同仁分享： ...... 我们都知道地质学是一门直接研究大自然（小到尘埃，大至宇宙）的学科，它需要我们具备相对丰富的包含地质原理在内的生活经验，各种地质现象接触的越多越有利于理解和应用，而非停留在理论的表面上。同样的现象，在书本上是线条分明、层次清楚的，这是地质工作者在透彻地理解地质现象之后将某一种主要的地质原理抽象化、精简化的结果。然而，在大自然中各种地质现象有机地结合在一起，多种因素共同作用：有的现象相似却有着截然不同形成机理，有的面貌迥异却主要是同一地质作用的结果；有的现象被表层风化和改造后面目全非，有的现象和别的现象结合在一起发生了“1+1＞2”的反应，有的现象看似十分符合书本模型但是仔细观察后就会发现这是新的问题……这一切都需要我们具有“去伪存真、逐渐积累、不断更新”的能力！为什么要这么注重野外地质工作呢？因为地质研究工作都是立足于地质学基本原理，而这些原理是前人从大自然中反复观察、研究、总结、检验而得到的。这一过程本来就不是无懈可击、毫无漏洞的，仍然需要我们在最新的理论基础上重新观察、验证，用哲学的语言叙述就是：在真理的长河中只有相对真理，没有绝对真理，没有永恒不变的对与错！既然如此，将书本知识奉为圭臬、践行不悖的治学态度就很值得商榷了！如果说人类从大自然中得到真理是本，而继承前人的知识体系为末，那么将已经接受的知识结构作为一面镜子，持之以鉴定地质现象的对错是非的做法岂非本末倒置？如果说大自然的知识是一片瀚海，那么人类的知识充其量只是某个海滩上的沙石。我们似乎囿足于这片海滩，深一脚浅一脚地在上面行走了太久，反而忘却了大海的存在，忘记了一个最根本的事实：海滩上的砂砾再多也不过是大海活动的产物，对于大海而言只是一粟，而且在斗转星移之间，我们所认为的浩大也可能化为乌有。变化才是唯一的不变，固执于一理一律就显得有些迂腐了，所谓“食古不化”不外如是。说到这里，不由的想起老师多次强调的感悟：地质学家有三个老师--授业之师、同行之师、自然之师。现在回过头再仔细品味，不得不感叹其制篇宏大、思维深远。这种地质学的思想既深刻也简单，就是我们熟悉到快要忽略的一句老话：“纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行 ”。而现在的主流地质研究人员既不属于纸上谈兵、也不算凡事践行：他们在数据体的基础上开始研究，最终又得到一系列数据体，套用一个国外地质学大家的话说就是：基于二手的资料进行地质研究只能造就二手的地质学家。那么，什么是一手的资料呢？野外地质考察！再说一下我对地质学研究中独立思考的感受。独立思考，其主体自然是“我”了，有名言曰：我思故我在。既然作为一个研究人员去研究地质现象、解决地质问题，那么该研究人员必须以自己的眼去观察，以自己的脚去丈量，以自己的手去采集，以自己的大脑去剖析、归纳、综合、升华。无论什么现象，都要自己去考察；无论什么学说，都要自己去分辨；尽量抛开杂乱的观点去勘查，又要慢慢地酝酿这一切线索所指向的地质原理，如此方可对本学科做出自己真正的贡献，才能体现出这个思考的“我”的存在。假若附庸于主流而慑服于权威，那么“我”就不存在了，或者只能是一种类似寄生虫的存在罢了。一个没有“我”的研究人员，便不会有自己的手、脚、眼，更不会有独属于自己的大脑；一个连自己的大脑都不具备的“研究人员”，他能为这个学科做出的贡献只能是显而易见的少，甚至于为负数 … =======================================附：野外工作片段 2014年野外期间他始终跟在大家后面，虽然非常听话，但如同一个旁观者，看不出对地质学有多大兴趣。 2015年野外期间，因为三个人野外需要占用一个人看车，只有我们俩爬山，所有观测都必须共同参与。他已不再是旁观者，但仅仅是听从我的安排完成了分内的工作，还是缺乏主动性，很少提出问题并参与讨论，这让我在野外感到有些孤独，我只有不停地讲解所有观察到的地质现象并示范各种测量方法。他承认我的野外工作是科学的，分析是有道理的，但总感叹自己的脚步和思维都无法跟上老师的步伐，担心自己将来是否能做个基本合格的地质工作者。 2016年这次狼山之旅，我看到他已发生了质的变化：做事有条有理，遵守工作程序，明显有了学习和探索大自然的兴趣，也能与老师平等讨论地质问题了。当师兄提前离开后就将一切测量和敲打岩石标本的工作全部承包下来，不用老师提醒就说：“老师我来...” 当我对某种地质现象进行成因推理时，他就提醒说：“是否有自圆其说之嫌”。于是我们展开讨论，将多种可能列出来现场分析，不断寻找可靠证据排除干扰因素，最终找到唯一可能的成因... 看了他的感言，我感受到：他已走出迷茫，不仅相信地质学是科学的，而且也是有趣的！我相信：只要他愿意并继续努力，他将来会成为合格的地质学家！我在这里再次告诉他：只要坚持锻炼身体，你的步伐就会赶上和超过老师！只要坚持不断学习，你的思维就会赶上和超越老师！你即将从第一位老师那里毕业，紧接着要向第二位老师--地学同仁学习。当然，若想超越老师，那就得不断地向第三位老师（也是最好的老师）--大自然学习！记住：不要停下脚步。你行！; 个人分类: 杂谈|12486 次阅读|70 个评论

狼山登高望远: 热度 4 huailu49 2016-5-13 21:18; 狼山位于南通市城南6公里处的长江东北岸，海拔105米。; 个人分类: 徜徉山水|2540 次阅读|8 个评论

幸运发现：狼山北部早白垩世三角洲入湖剖面天然露头: 热度 18 Hongbolu 2016-1-31 14:28; 提起三角洲，不同的人有不同的联想，如：三角洲是连接河流与海洋（湖泊）的纽带，在地质学、地貌学、水文学、生物学和环境等方面具有特殊的意义。这是其学术意义。三角洲是陆地增长点，号称“共和国最年轻的土地”。这是其国家和民族方面的意义。三角洲是大城市聚集地，与人类文明关系密切。这是其社会学意义。三角洲也是特殊矿产赋存体。这是其直接的经济意义... 三角洲的定义：三角洲（Delta）是由河流携带沉积物注入海洋或湖泊（偶尔是汇入更大的河流）时因动能突然减弱而引发沉积物大量堆积所形成的地貌单元。平面上常常呈现三角形，故曰“三角洲”。传说“ delta （三角洲）”是希腊历史学家希罗多德（ Herodotus ）创造的名称，但至今仍无定论。实际上，人们在卫星照片上看见的仅仅是三角洲的最表面部分，而其主体基本上被掩埋或淹没而无法知晓。地质学家经过艰苦的探索才弄清其基本结构，三角洲在剖面上看由三部分组成，由上而下分别是：顶积层（topset beds）沉积相术语：三角洲平原（delta plain）前积层（foreset beds）三角洲前缘（delta front）底积层（bottomset beds）前三角洲（prodelta）其中，顶积层和前积层主要由砾岩、粗砂岩、含砾砂岩组成，而底积层主要由泥岩组成。尽管三角洲的形成机理和三维结构模型已经研究很清楚了，然而要在野外直接看见三角洲三部分露头却是非常困难的。即使是古代三角洲因地壳运动而上升遭受剥蚀，也难在一个露头上看见其顶积层、前积层、底积层全部三个组成部分。至今地学界研究三角洲都要借助于雷达、地震甚至钻孔等手段间接地研究其结构特征。因而，倘若能够在野外一下子看到一个清晰而完整的剖面露头，那就是地质学家的运气了。我和我的团队碰巧撞上这个好运，在内蒙古西部巴彦淖尔地区狼山以北的测老庙发现了这样一个天然露头。要知道，这个三角洲入湖沉积体形成于一亿多年前，经过沉积、下陷，然后再挤压隆起并遭受剥蚀，恰好有山区洪水切割出的一条冲沟将这个埋藏在地下的剖面完整地展现在眼前，那是大自然一亿多年以来机缘巧合的结果啊！我从心底感谢大自然，当然不能独享这个恩赐，借助于科学网宝地将这份幸运分享给大家。有图为证：下面就是这个露头，若不小心就可将其当成褶皱的背斜，那就弄错了！上面这张照片中用蓝色虚线连接成“背斜”就是错误的。下面是正确的解析：三角洲前积层休止角为28度，这是我知道的最大的。谁知道有更大的实例望告知。多谢！这些结核具有重要的环境意义，值得探讨。看看下面这位正在认真检查呢！现在再次看看野外露头整体，看出三角洲剖面来了吗？初步认识：测老庙坳陷西部边缘出露了一个典型的入湖三角洲，其结构与沉积物特征显示为辫状河三角洲，前积层上部较陡的休止角（ 26°—28° ）同时排除了扇三角洲的可能性。三角洲前积层产状指示：出露点向南为主要的湖泊沉积区，而该河流入湖三角洲由北向南推进，物源区在北方。由顶积层和前积层构成的三角洲入湖砂体除了局部钙质胶结外，大部分细砾岩胶结较弱，杂基中泥质含量偏低，因而较为松散。入湖砂体上下均发育典型的湖相页岩以及局部的泥灰岩夹层，因此该河流入湖砂体向 NNE 方向而深入地下，便可在地下水位之下成为承压含水层。这一特征为某些地下水循环相关的沉积矿产提供了有利的边界条件。该三角洲露头清晰地展示出完整的顶积层、前积层和底积层结构单元，加之处于荒漠区而缺少植被覆盖，既可为河流入湖三角洲研究提供典型的范例，也为地质学野外现场教学提供了最直观的观测点。地学同仁们：到现场去欣赏大自然的杰作吧！该文详细研究已经发表于《地质论评》2016年第一期。下载链接： http://www.geojournals.cn/georev/ch/index.aspx; 个人分类: 地学探讨|12062 次阅读|40 个评论

大自然打造的城堡--狼山北侧一个典型的火山颈露头解析: 热度 13 Hongbolu 2015-11-19 20:25; 狼山之北的测老庙地区是内蒙古西部巴音戈壁盆地群东部的边缘坳陷，面积 850km 2 ，分布着白垩纪陆相碎屑岩。在该坳陷的南部边缘出露有一个小型火山通道（火山颈），侵入于下白垩统巴音戈壁组砂砾岩中。火山颈是地下深处的岩浆房通向地表火山口的通道，当地表的火山口和周围岩石遭受剥蚀后，深部的火山颈就出露地表了。平面上看，火山通道露头在 NEE 方向长 185 米，在 NNW 方向宽 55 米，被围岩变硬的烘烤边包围着，高出南侧干河床 20 多米，构成一个小山丘。垂向上看，火山通道深处有逐渐变大的趋势。火山通道在平面上具有明显的分带现象：通道的外围是有砂砾岩和泥岩交互的碎屑岩受岩浆烘烤而变质，形成坚硬的角岩带，带宽 1—3 米不等；紧邻烘烤边的是宽过 10 米的致密玄武岩带，发育水平延伸的柱状节理，包含有围岩的捕掳体；其内侧是深色碱性正长岩带，带宽可达 10 米，而最核心部位为 1m 宽的透镜状浅色碱性正长岩带，由全晶质正长石和黑云母组成。所有的岩相带以浅色正长岩为核心而两侧对称分布，火山通道两侧还有同期的辉绿岩脉穿过火山通道。火山通道内玄武岩 — 深色正长岩 — 浅色正长岩的分带性意味着碱性正长岩与外围玄武岩以及其外的辉绿岩是同一种岩浆冷凝分异的结果。这种分带性不仅有利于探讨碱性正长岩的成因，也为探讨这些相关岩浆岩的构造背景提供了重要的信息。此处露头堪称地质学的教科书，不仅是地学研究的重要素材，也是地学师生野外地质实习的良好场所。此处火山颈内岩石分带性的简单解释：火山通道内的岩浆定位后，穿插通道的近东西向辉绿岩脉首先冷凝固结，接着烘烤边包围的火山通道岩浆首先从外向内冷凝，率先形成一圈致密的玄武岩（包含少量围岩捕掳体），因冷凝而发育水平方向上呈放射状排列的柱状节理；此时岩浆中铁镁质基性组分率先固化，剩余熔浆中的 SiO 2 含量相对增高（但远未达到饱和程度），同时以钾为代表的碱金属元素大量富集，因而剩余的熔浆只能形成碱性正长岩。在超浅成的地下环境中向上运移的岩浆一边冷凝一边继续分异，其中残存的镁铁质组分率先冷凝，形成了深色正长岩相带；剩余的熔浆继续活动并最终冷凝结晶成中细粒浅色正长岩，位于火山通道中心。中心相碱性正长岩的似粗面结构意味着：除了最外边的玄武岩迅速冷凝定位外，深色正长岩相和浅色正长岩相都是一边向上运移一边缓慢冷凝结晶的，因此就形成了明显不同的三个相带。这一过程就是玄武岩浆分异逐渐形成碱性正长岩脉的过程，为碱性正长岩的成因提供了一个典型的成因解析范例。事实上，碱性正长岩的成因至今仍处于争论中。目前最流行的认识是：碱性正长岩是地幔物质部分熔融形成的二氧化硅不饱和岩浆岩，可形成于大陆裂谷、大洋岛弧或俯冲带之上的造山带中（ www.wikipedia.org , 2015 ）。碱性正长岩可能来自于镁铁质岩浆的结晶分异，也可能是镁铁质岩石部分熔融的结果。该处正长岩的成因有待于进一步研究。; 个人分类: 地学探讨|8862 次阅读|55 个评论

内蒙古高原狼山西北冬日地质考察掠影: 热度 7 Hongbolu 2014-1-22 23:38; 2014年01月17日，我们在狼山西侧的荒漠区进行了一天的地质考察，现选几张照片与大家分享，并向在零下15度的荒原中施工的地震勘探工作者们表示崇高的敬意！原来的旗政府所在地现已沦落成偏僻的小镇，因为政府新城已经搬迁到狼山以南的河套地区。下面展示的是小镇上的景色：原来培养人的地方，现在培养羊儿、鹿儿（教室已变成羊圈），也吸引了更多麻雀的到来。; 个人分类: 生活点滴|7162 次阅读|18 个评论

在南通走马观花: 热度 5 陈龙珠 2011-5-16 12:58; 近日去了一趟南通。苏通大桥，使得这座苏北沿江重镇成了上海的近邻。记得20多年前我第一次去南通购买塑料测管时，是先坐火车到南京，再转长途汽车的。因为时间久远和当时也没时间停留游览，那次南通之行并没留下什么特别的印象。上一次去南通是前年夏天的一天，是带硕士生去参观那里一个深基坑的支护新技术。因为当天来回，也没有到市区转转，只是在午饭之后爬上一座高层建筑的屋顶瞭望了城区和江边看似狼山、军山的轮廓。这次去那里是为工程硕士生授课，早晚便有了一些时间可以看看南通的市容。尽管也是在大兴土木，南通市区环卫状况给我的印象还是挺不错的，尤其是市中心的濠河及其周边地区，在现时这个不冷不热的季节，早晚去走走，宁静而又充满生机。白天走在大街上，看不到上海、杭州和南京等大城市人满为患的场景，令人感到生活相对悠然了不少。在乘车和问路中，看似这里的人很热情和友好，在公交车上还能看到给老弱让座的。只是，当地的方言实在是很难听懂，而且我还没弄清楚这种方言源自何方——听起来有点日语的味道，难道与古时这里便是重要的国际航运口岸有关？在市区南边通往苏通大桥的新建大道与长江之间，坐在车上远远看去，满地的绿色，衬托着俊秀的狼山、军山，而狼山上的古塔，更彰显着这座城市不浅的文化底蕴。下次再到南通时，一定抽空到那里去感受一下的。这个区域直到苏通大桥北端，或许是打造新南通的一片热土。; 个人分类: 生活点滴|4327 次阅读|17 个评论

海水西调“内线”与“外线”两种方案的工程利弊分析: 热度 1 xjtuhyg 2011-1-23 07:47; 陆海统筹与“引渤济锡”示范工程战略研讨会（ 2008年10月，北京） http://www.slsdgc.com.cn/water/theme1/info.php?id=19865 海水西调“内线”与“外线”两种方案的工程利弊分析霍有光（西安交通大学生态环境与现代农业工程中心，陕西西安 710049）通过“内线调水”与“外线调水”两种“海水西调”方案的科学对比，指出外线调水（陈昌礼方案），有意降低调水高程至少226米、提高居延海高程100多米，紧贴中蒙边界（又称 3000 公里防火墙、防疫墙），具有调水线路漫长（ 5000公里）、水汽易于大量流失境外、致使内蒙草原大面积盐碱化、地形大起（狼山：海拔 1500-2200米）大伏（居延海：海拔820米），调水数量（1000-2000亿立方米）与效益过分夸张等特点。不仅 “阿拉善——祁连山水汽交换系统”难以实现，而且调水成本高、施工周期长。充分显示出内线调水（霍有光方案），具有更好的可操作性与优选性，以及更好的经济生态效益和社会效益。海水西调；引渤入疆；达来诺尔湖；狼山；居延海；霍有光；陈昌礼 X22 ； P425. 5 + 5 A 国内提出海水西调（或引渤入疆）改造北方沙漠战略，已有10多年了，经过一些学者的论证，逐渐得到社会的认可。更可喜的是，锡林郭勒盟已打算启动小规模的调水工程，即将拉开实际利用渤海水改善北方生态环境的序幕。目前关于海水西调方案，大致可分为两大类：一类由霍有光教授1997年率先提出，随后又不断深化。由于《光明日报》（2000）、《科技日报》（ 2000）、《中国环境报》（2001）、《中国矿业报》（ 2001）等媒体对该战略进行了较详细的报道与推介，使得海水西调议题逐渐引起海内外某些关心中国水问题人士的关注。另一类由陈昌礼教授2001年提出，为了避免与前者调水路线雷同，所以又辟蹊径。即：“陈方案”将工程分为三期，其中第一期工程与“霍方案”第一期工程中三条调水线路中的一条完全相同，第二期、第三期工程则与“霍方案”出现差异。若以我国阴山——天山（东西向）构造带为界，前者调水线路位于阴山山脉之南，被陈先生称为“内线调水”；后者调水线路位于阴山山脉以北，被陈先生称为“外线调水”。（图1）本文为了便于对比两种方案的异同与利弊，以下分别简称霍方案、陈方案。一、关于“海水浸泡沙漠”与“自流调水”问题陈方案在《海水西调是西部大开发的战略性基础工程》（2003）一文中，批评霍方案说：“近年来也有学者提出‘东水(渤海)西调’方案与笔者的海水西调方案都从渤海向西北调海水，但两个具体方案大不相同……（霍方案）基本思路是引海水浸泡沙漠，使沙漠不会产生沙尘暴。这个方案的不妥之处在于沙漠乃系风成，许多沙漠之下的基础地貌往往是斜坡，例如浑达善克沙漠、巴丹吉林沙漠、库布齐沙漠等，若使这些沙漠浸入海水，那么其另一侧洼地将成一片海水汪洋，且一旦沙漠被海水浸泡则此片沙漠永无绿化之日矣。” 那么实际情况，是不是如其所说呢？图 1 海水西调内线方案（霍方案）、外线方案（陈方案）示意图霍方案第一期工程“方案二”（ 1997）的内容是：在地处浑善达克沙漠的锡林郭勒盟之桑根达来一带建立人造海。指出：“ 浑善达克沙地，是一个呈东西走向展布的沙丘覆盖的平原，地貌较为平坦。……浑善达克沙地南缘元上都遗址海拔高度为 1245米，北缘达来诺尔湖海拔高度为1226米，西北缘朱日和（及温都尔庙）附近海拔高度为1150米，估计在浑善达克沙地建立桑根达来 —— 宝沙岱人造海（注：位于达来诺尔湖稍偏南），其海拔高程约在 1230米左右。 ”（图 2）图 2 海水西调：调水路线与人造海选址示意图（据霍有光 1997《科技导报》）陈方案（2001）提出第一期工程调海水“注入达来诺尔和查干诺尔，将二湖连成一片，形成面积达2000～3000平方公里的统一新湖。” 稍加对比就可以看出，此段调水线路，霍、陈两方案（利用达来诺尔湖）是相同的。但陈方案批评霍方案是“引海水浸泡沙漠”，美誉陈方案是“调海水镇压沙漠”，并采用双重标准指责霍方案：“浑达善克沙漠、巴丹吉林沙漠、库布齐沙漠等，若使这些沙漠浸入海水，那么其另一侧洼地将成一片海水汪洋，且一旦沙漠被海水浸泡则此片沙漠永无绿化之日矣”。为什么陈方案（调水入浑善达克沙漠达来诺尔湖）“另一侧洼地”不形成“一片海水汪洋”且永有“绿化之日”？为什么要厚己而薄彼？事实是，这些沙漠均存在一定数量的咸水湖泊（即这些次一级的基岩盆地是由侏罗系、白垩系、第三系等凹凸起伏的地层所组成的），有的地下还有规模不等的油气盆地。陈昌礼先生把整个沙漠的基底，统统描绘为“斜坡”，不知地学依据是什么？既然全部是“斜坡”，那么为什么陈方案要将海水引入“斜坡” ？陈方案对霍方案的指责，显然是故意不顾客观事实。霍方案（1997）明确指出：海水西调工程主要采用管道提扬和渠道自流方法来输水。管道提扬就是分级将渤海水提扬到大约1200多米的高程，然后把提扬上来的海水输入混凝土衬护的渠道，沿最佳线路自流至各大沙漠。我国北方沙漠基底均为中生代岩石组成，沙丘和流沙覆盖其上。不难想象，沙漠基底其实是一个由基岩构成的大岩盆，随着地形起伏，大岩盆中还有许多小岩盆，它们是建立人造海很好的储水地质构造。自东向西调渤海水，依次将各大沙漠串联起来，将海水输入沙漠中现成的、具有凹型岩石基底的构造盆地（咸水湖），在沙漠中营造若干人造海，由此来镇压沙尘暴和改造沙漠。“我国北方沙漠地区现有内陆湖泊多为盐碱湖，据了解它们对周边沙地的盐碱浸染并不大。……（1）海水在沙漠中虽有渗漏，但人造海地处沙漠腹地，难以无限下渗和远距离侧渗。……（2）海水将自动汇聚、储存于沙漠基底的某些向斜（凹型）构造中，基岩可防止海水渗漏（譬如青海湖）。” “一般沙漠中的湖泊均为咸水湖……如巴丹吉林沙漠孟格布鲁格四周分布有许多盐沼；腾格里沙漠北缘有和屯盐池；毛乌素沙漠乌审召四周分布众多盐湖，其南缘鄂托克前旗以南的北大池是盐湖，陕西定边县苟池、花马池、滥泥池是著名的池盐产地；浑善达克沙地宝沙岱以北也分布有众多的盐湖（盐沼）……” 霍方案还以山西运城解池、安邑两大盐池为实例，指出“盐湖即便出现在绿洲盆地的中心，（只要蓄水于不漏水的基岩盆地）也不会对周边农业区造成广泛的浸染”。 “地质环境表明，7大沙漠周边或受基岩山岭围限，或受黄土高原屏障，而沙漠基底也由基岩构成。因此，渤海水输入沙漠形成人造海后，最终将被围限在沙漠（的盐湖或基岩构成的岩盆）之中。” 需请读者注意的是，霍方案明确指出“达来诺尔湖海拔高度为1226米”，人造海选址是在达来诺尔湖以南的桑根达来 —— 宝沙岱（基岩盆地），“其海拔高程约在 1230米左右”。陈方案一方面攻击霍方案对“此片沙漠永无绿化之日矣”；一方面也将海水“ 注入达来诺尔和查干诺尔 ”，宣称“海水西调工程是从辽宁引渤海海水提升海拔 1000米进入内蒙古东南部”、“引水渠道总长约5000公里，跨大兴安岭南端向西端基本自流”。为了彰现陈方案的“优越”性，居然“有意”不顾客观事实，把“海水提升”的高度至少降低了226米。况且，“海水提升”即便登上了我国第二个地理台阶，陈方案所经过的许多地段也是“基本”不能“自流”的，需要上马提扬工程。譬如：陈方案说“第二期工程，从达来——查干人工海水湖向西跨过集二铁路……出狼山向西进入居延海，绕过马鬃山余脉进入新疆”。那么陈方案“第二期工程”面对大起大伏的地形，究竟能不能自流调水呢？（1）所谓“出狼山”，也就是要从“外线调水”转入“内线调水”。“狼山”位于阴山山脉的最西段，地处内蒙古自治区西北部。狼山为东西向或北东走向，长约300多公里，南北宽5～30公里，平均海拔1500～2200米。最高峰呼和巴什格海拔2364米，亦为阴山山脉最高峰。太古代各类变质岩非常坚硬，峰峦重叠，多悬崖峭壁，山间盆地海拔为 1200 ～ 1400 米。（ 2）居延海（又名嘎顺诺尔）由全长810公里的黑河（又名额济纳河）在下游会聚而成，位于中蒙边境附近，湖面实际海拔为82 0米。为了维持所谓“自流说”，陈方案将居延海的海拔高度有意提高了100米（即提高为920米）。（3）河西走廊北山即“马鬃山”，呈东西走向，是以海拔2583米的马鬃山主峰为中心的准平原化干燥剥蚀低山、残丘与洪积及剥蚀平地的总称，一般海拔1500～2000米，高差500～600米。范围东至内蒙古自治区西部的黑河西岸，西南楔入新疆罗布泊洼地东缘，北迄中蒙边境，由一系列雁行状山脉组成。可见，仅凭1000米左右的提扬高度，是无法自流穿越狼山山脉（1500～2200米）的；从“居延海（海拔820米）”至罗布泊，还须穿越马鬃山及河西走廊（海拔1200～1300米），地形几起几伏（将多次损失调水高程），相差400～500米，“出狼山入居延海”、“绕过马鬃山”，怎么能够自流调水呢？图3 巍巍的狼山山脉（西段海拔高度1500 ～2200米）图4 居延海（海拔820米）与霍方案管道（或渠道）调水不同的是：“外线调水”靠近中蒙边界线，远离北方沙漠带，走的是内蒙古大草原，通过开挖漫长的、不采用任何防渗措施的河床，即：“海水西调引水河湖水系横亘于内蒙北部边境内侧，内蒙段东西长约3000公里，宽度2～10公里（的河床）形成一条自然防火墙。冬春季节可以自然阻隔蒙古国草原大火，确保我方草原安全；形成一条自然的防疫墙，阻隔蒙古国牲畜疫情向南蔓延。” “沿燕山、阴山以北，出狼山向西进入居延海，绕过马鬃山余脉进入新疆”，形成“横贯内蒙古东西长3000公里的水渠，水面面积40000平方公里的河湖系统”。众所周知，内蒙古草原土壤带（地势“由南向北”缓缓倾斜），一般由巨厚的第四系沉积物组成。位于“内蒙北部边境内侧”长达3000公里的调水线路，“宽度2～10公里”河床之下，根本不存在与其完全吻合的、长线型、地槽式、不漏水的密封基底。海水可能迁就“南高北低”的地势，从河床之下大量渗入蒙古人民共和国境内，为外蒙营造出大片的湿地。至于大火由外蒙进入内蒙的概率不好说，可是在“我方草原”形成4万平方公里的水渠系统，渤海水将对周边的草原生态环境，造成严重的地下水污染与地表盐碱化等问题，生态灾难巨大。真可谓用“海水浸泡”内蒙古大草原，将“永无绿化之日矣”，蒙古人民共和国也必将提出强烈抗议。特别需要指出的是，陈方案在论证“海水西调盐碱化问题”时，提出了自相矛盾的说法。一方面说“本工程提水进入内蒙古高原以后基本自流，沿途几乎完全流经干枯盐碱洼地，基本上不存在盐碱化问题”， “内蒙古北部边境，东西3000公里基本上沿干枯盐碱洼地或盐湖进行，两岸也都是荒漠地区”，强调不会发生盐碱化问题，意在给读者造成误导；一方面又鼓吹“内蒙段东西长约3000公里，宽度2～10公里（的河床）形成一条自然防火墙。冬春季节可以自然阻隔蒙古国草原大火，确保我方草原安全；形成一条自然的防疫墙，阻隔蒙古国牲畜疫情向南蔓延。” 明明 “宽度2～10公里”调水河床，位于“我方草原”和“蒙古国草原”之间，此地水草丰满、牛羊成群，既要建立“防火墙”，又要建立“防疫墙”，怎么能够乱说调海水“基本上沿干枯盐碱洼地或盐湖进行”，不会对大草原造成盐碱化污染呢？通过对比不难看出，霍方案除了用管道提升海水外，调水入沙漠前，通过管道或防渗渠道输送海水，依次进入各大沙漠，充分利用沙漠中众多的干盐湖、咸水湖以及封闭的基岩盆地来营造人造海，目的就是避免海水渗漏，避免对周边造成土壤盐碱化问题。沙漠人造海除了可发挥增湿、增雨效用外，还可发展人造海水养殖业与海水种植业。二、关于海水西调增湿增雨的气象学原理与水汽逃逸问题霍方案提出沙漠增湿、增雨的科学原理是：我国北方从东向西依次分布着八大沙漠，它们是：科尔沁沙地、浑善达克沙地、毛乌素沙漠、库布齐沙漠、乌兰布和沙漠、腾格里沙漠、巴丹吉林沙漠、塔克拉玛干沙漠，空间上它们是呈纬向连续展布的。除科尔沁沙地、塔克拉玛干沙漠外，其它沙漠均分布在我国第二个地理台阶（海拔1200～1300米）之上。渤海深深嵌入我国北方大陆540多公里，是大自然赐予中国的地利之源，譬如对北京大气与生态环境影响较大的浑善达克沙地，仅距渤海400公里左右。根据我国的这一地理特点，提出“沙漠人造海”与“山——盆构造”相结合的增湿（湿地、昼夜温差形成露水）、增雨模型。即环绕这条纬向（东西向）沙漠带：（1）南有高耸的河西走廊南山（祁连山）、六盘山、贺兰山与绵延起伏的黄土高原；（2）北有河西走廊的北山、内蒙古境内的阴山山脉；（3）东被吕梁山（北东向沿展达400余公里，海拔1400～2500米）、太行山（北东向展布，北起北京西山、南抵黄河北岸，海拔1500～2000米）、燕山（狭义的燕山区，北京房山一带，海拔1500～2000米）、大兴安岭（北东向展布，全长1200余公里，海拔1100～1400米）等山脉所封闭。这种沙漠低、周边高的地貌（山——盆构造）环境，可以使沙漠人造海蒸发的水汽资源，不至于轻易吹出区外。沙漠腹地人造海既镇压了大面积的沙漠，又产生大量水蒸气，一是湿润了当地的环境，若与东南季风相逢，可形成就地降雨；二是若被西北风吹向下风的边缘山区（黄土高原～祁连山），处于沙漠边缘山脉中心线上的分水岭山峰，大多高达1500～2500米以上，西北风吹来的湿气，在高山区受到地形的抬升与摩擦作用，会迅速地把暖而湿的水汽抬升到凝结高度以上，最终受冷凝结，形成降雨：分水岭“面向”沙漠的群山，雨水沿沟谷和山前河道，汇入沙漠（添加内流河流量），可增加沙漠的淡水资源；分水岭“背向”沙漠的群山，雨水则沿沟谷输出，补充了黄河流域的水资源（添加外流河流量）。一般山脉深处降水最多，降水量从山脉深处、沙漠盆地边缘向沙漠中心减少。我国北方的气象特点是：（1）冬春季以吹西北风为主，此时温度较低，蒸发量相对较小，气候十分干燥，我国每年初春形成一定时段的沙尘暴，便是吹西北风的最好的例证。（2）夏秋季受东南季风影响较大，此时温度较高，蒸发量大，沙漠地区的蒸发量甚至是降雨量的10多倍。一般来自海洋的东南季风（湿气）可深入到河西走廊的甘新交界处，我国北方干旱、半干旱地区的降雨，主要与东南季风有关，并且自东向西降雨量逐渐递减；天山——阴山（东西向）构造带以南降雨多，其北因受山脉的屏障，降雨量较少。沙漠人造海与“山——盆构造”环境相结合，可以在蒸发量相对强烈的夏秋季节，由人造海蒸发而贡献的大量水汽，与东南季风带来的水汽相会合，形成更大的降雨，同时依托天山——阴山构造带形成的天然地理屏障，使水汽不至于向北（向外蒙）逃逸。 1999年，霍方案在《策论以黄河电力资源换取渤海水资源 ——用渤海之水改造北方七大沙漠》一文中指出：若以青海湖为实例，可为人们产生的种种质疑寻找现成的答案，详细分析与论证了“山——盆构造”与 4635平方公里的青海湖相结合，为大型山间断陷盆地——青海湖盆地，带来的增雨增湿效应与生态环境效益。通过类比得出启迪：青海湖并没有带来人们所担忧的盐碱化问题与漏水问题，而海水西调恰恰就是要在沙漠中营造出一系列具有相似地质气象因素的“青海湖”。尔后，霍方案在《策解中国水问题》（ 2000）一书中再次指出：“ 被山脉围限的北方七大沙漠，沙漠中有了厚密的云气，可以湿润沙漠，阻碍尘沙流动，防止沙尘暴。一部分云气若被西北风吹到黄河中下游地区，造成异地降水，势必增加那里的径流（宝贵的水资源）量；大部分云气留在沙漠地区形成当地降水（必要时可人工催雨），有利于繁衍植被、固定流动沙丘（ p.192）。 ” 通过对比不难看出，“外线调水”要在“内蒙北部边境内侧”开凿长达3000公里的调水线路，由于远离我国北方沙漠带，在中蒙边境一望无际的大草原上，缺少增湿增雨的“山——盆构造”，即边境附近不存在可以屏障湿气逃逸的、与之平行的东西向山脉，若受东南季风的影响（注：陈方案亦承认东南季风问题，他说：“西北地区另一个特点是，夏秋季蒸发量大，西北风弱，而海洋水气西推能量强劲” ），也就是当夏秋季蒸发量最大时，稍有风吹草动，便会在“能量强劲”的“海洋水气西推”（由东南推向西北）作用下，把紧贴中蒙边界、“3000公里长、2～10公里宽”的河床中蒸发的大量水汽，吹入一马平川的蒙古人民共和国境内。即便蒙古境内的杭爱山山脉能够拦截水汽，但形成的雨水却落在了蒙古境内，调水工程便与改善我国北方沙漠生态环境失去了有机联系。况且，从地下渗入蒙古境内的大量海水，也将通过增湿（湿地）作用，肥了他人之田。三、关于海水西调工程施工方面存在的利弊问题 1.霍方案（1900公里）比陈方案（5000公里）调水线路要节省一半还要多霍方案第一期工程可选线路有三，其中之一是：从天津附近的渤海口取水，通过管道分级提升到海拔1280余米左右（1立方米水，每升高200米，需要1度电；升高1280米，耗电6.4度），进入黄旗海（海拔 1264～1266米），登上我国第二个地理台阶，形成 2000平方公里的湖泊。然后修建防渗渠道，采用若干小提扬（10～20米）工程+长距离自流的办法，由黄旗海—库布齐—乌兰布和—巴丹吉林，至玉门镇北的疏勒河（海拔约1300米），主干调水线路全长约1900公里。之后，利用疏勒河“自东向西流的”天然河道（大约550公里），不用开挖、衬砌，自流进入塔里木盆地之东缘的罗布泊。罗布泊（海拔780米）至艾丁湖（海拔－155米）的直线距离仅180公里，可获得930余米的落差，用来发电，意味能够补偿渤海西调工程所耗费的部分电能。海水西调的施工策略是“量力而行，先近后远，各个击破，分期到位”：第一期工程可考虑调渤海水，经海河、永定河、洋河河谷，送至内蒙古集宁市的黄旗海、岱海盆地（两者均属咸水湖），调水高度1280米左右，调水路程440公里，形成集水配水库区2000平方公里。第二期工程：以黄旗海（以及岱海）为集水配水中心枢纽，向海拔高度相当的浑善达克、库布齐、毛乌素三大沙漠调水，年调水150～300亿立方米。三支分水线路500公里左右，可在三大沙漠中形成1～3万平方公里的内陆“人造海”（调水数量与沙漠人造海的面积、生态效益成正比）。 “海水西调”的目的是：（1）以海水作为生态水填充干涸的盐湖，利用大面积人造湿地镇压沙尘源；（2）利用沙漠丰富的太阳能资源，将海水蒸发为水汽，增加露水与降雨，以增雨所得的淡水，湿润北方气候；（3）利用沙漠人造海，发展海水养殖业与海水种植业（嗜盐作物）；（4）利用多梯级的人造海，逐级浓缩盐类资源，发展盐化产业。等等。陈方案“外线调水”的特点是远离沙漠带，河床漫长而迂回。“海水西调路线基本走向是从渤海西北海岸提水到达大兴安岭南端和燕山西北角之间谷地……引水渠道总长约5000公里……渠道大致走向:经内蒙跨过集二铁路线，经由内蒙后山，进入居延海，再向西入新疆，分三支:一支入北疆，一支入吐哈盆地，一支入罗布泊。海水西调工程可分三期进行。” 尤其是陈方案的第二期工程：“沿燕山、阴山以北，出狼山向西进入居延海，绕过马鬃山余脉进入新疆”，形成“横贯内蒙古东西长3000公里的水渠，水面面积40000平方公里的河湖系统”。仅在内蒙古境内的局部调水线路，就比霍方案的全程多了1100公里（多了58%）。不仅难以达到预想的增湿效应，而且水汽资源和水资源都将向蒙古人民共和国流失，并对内蒙古草原带来大面积的盐碱化问题。 2.关于可能调水的数量与调水方式问题众所周知，渤海是与太平洋相联通的。调渤海水不会改变中国大陆区域之间（如北方和南方）原有水资源的分配格局，不会因调水影响其它地区经济的可持续发展。一般来说，调渤海水的数量是不受资源限制的，但应该调多少，必须量力而行，实事求是。霍方案立足我国实际的科技水平与经济实力，提出海水西调工程，每年先期提扬海水50亿立方米，以后逐步提高到每年送水300～500亿立方米，由东向西、接力棒式地输送海水到各大沙漠的基岩盆地之中，在沙漠带上形成一连串的人造海。本着“量力而行，先近后远，各个击破，分期到位”的原则，先期工程（440余公里）难度不大，施工周期短，投资较小，不仅可改善距离北京较近的浑善达克、库布齐、毛乌素等沙漠的生态环境与水环境，而且可明显改善京津唐地区的大气与生态环境质量。远期工程分步到位后，大致用一百年左右的时间，彻底改造北方8大沙漠。陈方案提出每年调水1000～2000亿立方米（即2.8亿立方米/天～5.6亿立方米/天），相当3～5条黄河的流量，没有认真考虑施工难度问题，即大口径的管道提水工程、长达5000公里宽2～10公里的河床，能否修竣？幻想色彩太浓，缺乏科学性、严谨性。一般来说，调水可能产生的生态环境效益与调水的数量成正比（前提条件是基底不漏水），假如实际上根本调不来那么多的海水，陈方案所描绘的各种美好愿景，显然统统都有夸大之嫌。陈方案说：“辽西150公里提水段采用在水系支流上建百座小型水库逐级上提，支流人口稀少，移民量不大，小水库建设简易，出事故容易解决，特别是上水库渗透有下水库接纳，最下的水库渗漏在当前水利检测漏点技术和堵漏技术十分成熟。” 通过对比可看出，霍方案的调水策略是：充分考虑国情，提出现实能够接受的调水数量，通过管道提扬工程，利用沙漠中现成的基岩盆地（盐湖）营造人造海，而在串珠状的人造海之间，则是用管道或防渗渠道来连接，目的是预防盐碱化。陈方案所建的“百座小型水库”并不具备防渗构造（基底），试问如果“每年调水1000～2000亿立方米”，那么每座水库的库容要多大？“百座小型水库”，“上水库渗透有下水库接纳”意味着可能造成百处大面积的渗漏，将对辽河水系构成重大水安全威胁。海水西调实际的总提扬高度将达到1200多米，好不容易提升到高水库的海水，通过逐级渗漏，又回流至低水库，将浪费大量的能源，大大增加调水的成本。下边的水库准备接受上边水库的渗漏，新增库容应该有多大？如此易“出事故”、“易渗漏”的地基环境，怎能保证“逐级上提”的各级配电站与扬水机房的安全？至于在内蒙古境内辽阔的大草原上（具有十分发育的第四系沉积），修建长达3000公里（宽2～10公里）的河道而不采取任何防渗措施，海水的盐碱浸染，必将对周边草原造成严重的生态危机！需要指出的是，陈方案否定霍方案提出的管道提水设想，认为会对北京的水源地“构成严重威胁”，实在是无中生有。其实管道提水是最可行、最可靠的方案，也是当今国内外最成熟的技术（多用于输送石油、水资源、天然气等），即便万一出现事故，也可立即关闭提扬设施。目前，锡林郭勒盟拟从葫芦岛附近取渤海水，就是通过直径3.2米的玻璃钢管（管道全程600余公里）来调水。陈先生是不是也应该指责锡林郭勒盟用“玻璃钢管”调渤海水，会对辽河水源地“构成严重威胁”呢？ 3.关于“冷凝系统模型”能否实现等问题陈方案提出了所谓“冷凝系统模型”，即阿拉善——祁连山、北天山、吐哈盆地、罗布泊等水汽交换系统。要实现距渤海相对最近的“居延海（阿拉善）——祁连山水汽交换系统”之构想（据称“将使祁连山从东到西的增雨量迅速提高。其中黑河流量将……比当前径流量多2.5倍”），尽管该调水工程未必能为祁连山增雨，但施工必须一气呵成，“出狼山向西进入居延海（注：应为海拔820米，而不是920米）”，必须解决“由外线转内线”即穿越平均海拔1500～2200米的狼山（注：山间盆地海拔为 1200 ～ 1400 米）山脉问题，并且必须抵达河西走廊东端的居延海甚至更远（注：居延海地处祁连山的东北方向，经由居延海的西北风，无法吹到祁连山）。假如该工程不能“一气呵成”抵达居延海以西的地区，那么该“水汽交换系统”就无法成立。陈方案调水线路远离我国北方东西向的沙漠带，仅在内蒙古境内，就不得不在草原上修建长达 3000多公里（宽2～10公里）的调水河床，“进入居延海”还要上马大型提扬工程，工程量巨大，工期漫长，沿途渗漏量惊人，若期待产生增湿增雨效益，竣工之日将遥遥无期。况且，在未抵达居延海之前，在漫长的中蒙边界线上，许多调水效益已经由“空中和地下”跑到蒙古人民共和国去了，同时还要对中蒙大草原造成大面积盐碱化污染。霍方案以治理沙漠为目标，由东向西，把8大沙漠串联起来，本着“量力而行，先近后远，各个击破，分期到位”的原则，充分利用沙漠四周被围限的“山——盆构造”，而人造海则以基岩盆地为基底，既能有效预防海水渗漏，又非常便于开发利用，边施工、边延展、边获益，完全符合国力国情。霍方案在《策解中国水问题》（ 2000）一书中，详细论述了利用自东向西流的疏勒河河道，调海水进入罗布泊（海拔 780米）、艾丁湖（海拔— 155米），并利用 930多米的落差发电，以补偿海水西调所消耗的部分电能问题（p.168～171）。陈方案提出调海水入艾丁湖、罗布泊并回收电力之设想，则是2001年以后的事情。 2001年8月12日，卢家兴在《科学时报》发表《渤海海冰可缓解北方水困》的报道，霍有光教授即在同年 12月中国高科技产业化研究会海洋分会于北京召开的“大力发展海水利用，解决我国缺水问题研讨会”上，详细介绍了史培军教授开发渤海海冰资源的设想，并将这一设想与海水西调联系起来（当时陈昌礼亦到会）。 2003年，霍方案发表《就沙漠人造海可行性答疑》一文，将“用渤海‘海冰融水’改造北方沙漠会产生更好的生态环境效益”作为一个专题加以介绍和论述。陈方案在《海水西调是西北和华北北部可持续发展的需要》（ 2003）一文中说：“在一次报告会上，一位水利学家提醒我说海水西调工程不止十大效益，冬季运行期间可取浮冰淡水。” 或者说，陈方案谈利用渤海海冰问题，显然是吸收了霍方案的观点。海水西调战略能否被国家采纳，不在于得到公众的认可或新闻媒体的炒作，而在于得到科学（或科学家共同体）的认可。必须用科学的、严密的、专业的语言来论证，必须用科学的实事来说话，而不是用科幻语言来说话。能够出现不同的调水方案，无疑有利于科学争鸣、集思广益，推动科学选比，实施优化决策。因此，学界应该鼓励提出多种方案，只有对各种调水方案进行深入的调研、对比、分析、论证、选优，才有可能使海水西调工程，成为我国21世纪落实可持续发展战略可被操作的工程。参考文献霍有光.关于西调渤海水改造北方沙漠的设想 .中国科技论坛，1997（3）.（被中国人民大学书报资料中心：《中国地理》1997年第4期全文转载。）霍有光.西调渤海水改造我国北方沙漠生态环境的设想 .科技导报，1997（3）. 霍有光.渤海水西调工程续论 .科技导报，1997（5）. 霍有光.策论以黄河电力资源换取渤海水资源 .世界科技研究与发展，1999（4）.（被中国人民大学书报资料中心：《中国地理》2000年第1期全文转载。）霍有光.策解中国水问题 .陕西人民出版社，2000（4）：139～201. 竹守章 . 东水西调能否改造沙漠 .光明日报，2000-06-08. 竹守章.东水西调彻底改造沙漠 .科技日报，2000-08-07. 竹守章 . 呼唤东水西调改造北方沙漠 .中国环境报，2001-01-05. 竹守章.呼唤东水西调改造北方沙漠 .中国矿业报，2001-01-20. 霍有光.西部调水大构想 .西部大开发，2001（2）. 陈昌礼.海水西调与我国沙漠和沙尘暴的根治 .中国工程科学，2001（10）. 霍有光.西调渤海水改造北方沙漠与遏制北京沙尘暴 .世界科技研究与发展，2002（2）. 陈昌礼.海水西调是西北和华北北部可持续发展的需要 .中国工程科学，2003（1）. 霍有光.就渤海西调工程答疑者问 .世界科技研究与发展，2003（3）. 陈昌礼.海水西调是西部大开发的战略性基础工程 .中国工程科学，2003（10）. 霍有光.海水西调与再造西北 .河北人民出版社，2005（9）. 霍有光.开发大西北与绸缪水安全 .中国社会科学出版社，2007（6）. 国家软科学研究计划项目（ 2003DGQ3B168 ）与国家社会科学基金资助项目（ 03BSH035 ）霍有光（ 1950 —），男，甘肃天水人，教授，博士生导师，主要从事中国水问题、软科学、科学技术哲学研究工作。引渤入疆（海水西调）两种方案示意图（ 1）《海水西调与再造西北》（河北人民出版社2005） http://www.docin.com/p-97031080.html （豆丁网） http://www.zhizhen.com/book/read.jhtml?e=ba7f8462fd49aebf2f9b4619f3c0c674b7a96ac5e3c696aadd7f56c97354b262 （指针网） http://ishare.iask.sina.com.cn/f/12046672.html?from=like （新浪爱问）（ 2）《策解中国水问题》（陕西人民出版社2000） http://ishare.iask.sina.com.cn/f/20924757.html （新浪爱问） http://ishare.iask.sina.com.cn/f/20924757.html?from=like （新浪爱问）; 3627 次阅读|7 个评论

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