地质旅行 夏樹芳
第一章 什么是地质旅行 | 第二章 地质旅行的目的与任务 | 第三章 地质旅行的准备与方法 | 第四章 沉积岩地区的地质旅行 | 第五章 火成岩区的地质旅行 | 第六章 变质岩区的地质旅行 | 第七章 地质旅行中的摄影与素描 | 附一 重要矿物肉眼鉴定 | 附二 常见化石简介 | 附三 地质旅行实例两则 | 附四 中国各地质时期主要内生矿产简表 | 后记 | |
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西班牙马埃斯特文化公园白垩纪灰岩的‘蛇形’直立轴褶皱
一、從遊山玩水談起
隨着人類物質生活的逐步提高,解决了溫飽問題以後,人們就會想到提高精神
生活的享受。遊山玩水——離開傢門,外出觀光,遊覽名勝古跡,尋訪名山大川就
是其中之一例,特別是近十幾年來,各地的旅遊事業蓬勃發展,參加旅遊的人們日
益增多。
況且人們在暢遊之餘,頗有大開眼界、增長見識的感觸。藉他山片石,為我所
用,對於促進物質生活與精神生活的建設還能起到積極的作用。請看歷史上不少政
治傢、科學家、史學家……的成就,差不多都跟“讀萬卷書,行萬裏路”聯繫在一
起。後者也就是遊山玩水,用現代的術語來說,就是旅遊吧!比如孔仲尼周遊列國,
風塵僕僕14年之後,著書立說,設立講壇,開辦教育,成為偉大的教育傢。司馬遷
所著的《史記》,被魯迅先生稱之為“史傢之絶唱,無韻之離騷”的不朽名著,是
作者經過長途跋涉,遍訪華夏,對各地區的經濟、風俗、習慣、古跡、山川充分觀
察以後而寫成的。李時珍到過河南、河北、江西、安徽、江蘇等地,調查民情風俗
和各種疾病的治療方法,踏遍青山尋找草藥,深入民間搜求秘方以後寫成了被譽為
“東方醫學巨典”的《本草綱目》。徐宏祖從22歲開始,花了34年的時間,馳騖數
萬裏,足跡遍及江蘇、浙江、福建、湖南、廣西、貴州、雲南等16個省區,凡遊蹤
所經的古洞、名剎、溫泉、飛瀑、奇峰、深林、幽篁等靈境奇觀,無不捨身而趨,
飽覽而歸。他以驚人的毅力,非凡的膽識,“聞奇必探,見險必截”。終於寫下了
一部地質、地貌的考察記錄——《徐霞客遊記》。該書成為舉世聞名的古代地學名
著……如此等等,不勝枚舉。所以說,遊山玩水决非閑暇無聊之舉,乃是高度文明
的表現。遊山玩水不僅能鍛煉身體,增強體質,而且對於陶冶性情,開闊心胸,培
養自己樂觀嚮上的個性也大有裨益。
特別是現代科學技術突飛猛進的發展以後,製造了各類理想的交通工具,使遊
山玩水更為方便。各種服務性行業的大力開展,又為旅遊者提供了良好的生活條件
;再由於人們文化生活水平的日益提高,旅遊事業得以迅速發展,旅遊業已成為當
今經濟結構中的第三産業的重要組成部分,為各國政府所重視,不少國傢甚至把它
列為國庫收入的不可缺少部分。
因此,如何指導人們去遊山玩水,提高欣賞山水的能力與水平,如何觀察風俗
民情等社會面貌,怎樣結合科學考察去遊山玩水,都成為今日精神文明建設中一件
頗為必要的事了。
提到遊山玩水,人們往往以羨慕的語氣嚮地質或地理工作者問道:“你們的職
業為你們創造了遊山玩水的有利條件,跑過不少名山大川吧?”從表面看,地質或
地理工作者有較多的時間和條件跟大自然打交道,能接觸到許多山水風景。但從本
質上講,他們更多地是註視着路途上的地質、地理現象及其特點,盤算着在科學或
經濟意義上有什麽發現。因此,縱使是千峰競秀、萬壑爭流的絶處佳境擦身而過,
也往往無意流連而讓它過去了。
二、地質旅行並非遊山玩水
對於研究或考查地質、地理、生物、水利或其他科學目的的“遊山玩水”,嚴
格地說,並非人們常說的旅遊。特別是對地質工作者的野外旅行來說,則另有其稱
呼,名之曰“地質旅行”。說得清楚一些,就是以旅行手段進行地質考察的一項業
務性活動。
當然,以地質旅行方式考查地質時,不可能對山水地質的特徵瞭解得十分詳盡,
但是很有必要。比如說,一位即使很有經驗的地質學家,初到某地,在缺乏任何地
質資料情況下要開展工作,也必須先作一次走馬觀花式的旅行,熟悉一下那裏的地
勢起伏、山川分佈、岩石露頭、植被覆蓋、氣候特點乃至當地的經濟情況、交通條
件等等,這是為下一步怎樣開展調研工作進行物質和思想準備所必需的。
或者,一位野外工作時間較短的年青地質工作者,初到一處,雖有現成的大量
地質資料可以幫助他瞭解本地的地質情況,但他畢竟是“新兵上陣”,對前人的工
作成果首先要有一個“消化”過程,最好的消化方法就是親身實踐,獲得感性認識,
而這個開始階段的實踐工作,也頗帶有地質旅行的意思。
還有一種情況,更是經常遇到的,許多地質工作者可能由於職業的緣故,每到
一地,見有山岩,總喜歡敲打一番,習慣地拿出放大鏡,觀察一下這裏的地質標本,
探索此間的地層年代、含礦情況、化石面貌、構造格架之類,說不定會有所發現,
乘興而歸。這種“遊山玩水”的工作方法,也可以說是地質旅行吧!也許是一種傳
統,凡是碰到地質工作者聚會——比如業務會議以後,往往擠出半天或一天的時間
到附近看看山容水貌,概略地瞭解一些地質情況,這樣的“遊山玩水”通常也被稱
為地質旅行。因為這種旅行並不是單純地出於雅興或好奇,而是地質工作者聯繫自
己的專業、隨時隨地增進自己見識的一種好機會。
對於地質院校的學生,到野外作教學實習,由教師領着觀察各種地質現象,聽
講解、作記錄、畫素描、采標本,沿着事先選定的路綫行進,這實際上也是一種地
質旅行。這些實踐活動,可以培養廣大學生對地質科學的興趣。
與此類似,老師們率領中學生開展地學夏令營活動,到野外去,邊走邊講,引
導青少年初步瞭解若幹地質礦産知識。這樣的路綫踏勘,寓科學於旅遊之中,也是
一種地質旅行。
由此看來,地質旅行不同於觀光賞景、接觸民俗、選購土産、寫作遊記之類的
一般旅遊,而是具有學習專業知識性質的科學旅遊。
三、地質旅行並非地質普查和勘探
正式的野外地質工作(即礦産地質勘查),一般分為兩個階段,前期是在一定
的範圍之內作初步的地質調查研究,簡稱普查。它的任務是根據規章在地質調查基
礎上,達到某種目的,比如找尋礦産、發現地下水或確定構造部位(特別是勘探石
油所需要的)的綫索,為下一步工作做好準備,以便有的放矢。後期的工作,是在
選定某個有意義的礦産地後,深入進行地質工作,通過打鑽、挖槽,揭示礦體(或
其他項目)的形態、範圍、含礦性等等,為正式開採礦體提供可靠的資料依據,這
一階段的工作,簡稱為勘探。所以普查和勘探是正式野外地質工作的兩個既有區別、
又有聯繫的重要步驟,每一位地質工作者都必須掌握。
一般來說,地質旅行達不到普查或勘探的預期效果,這是因為地質旅行最多衹
能在某地穿越一條或幾條交通方便的路綫,所獲得的材料衹限於“綫的概念”,而
且它又不是按正規的路綫、地質的規范進行工作,所以,旅行所至,衹能得出些簡
單的認識。也就是說,地質旅行代替不了地質普查,更代替不了地質勘探。
不過,話得說回來,地質旅行往往有啓發性作用,通過偶然性,揭示地質特點
的必然性。由於地質旅行機動靈活,工作富有探索性,偶有發現,能以小見大,由
此及彼,具有舉一反三的效果。所以,正式的地質普查或勘探工作開展之前,對於
地質旅行中獲得的地質資料也不能忽視。比如在許多人跡罕至、交通不便、生活艱
苦的沙漠、高山、草原地區,不可能在一開始就動員龐大的隊伍投入工作,衹能先
派小組或小分隊,帶上必要的交通工具和生活資料,像探險隊那樣地不按規範穿越
一條或幾條路綫,為開墾地質的處女地而搜索前進。這樣的地質旅行,正是正式地
質工作大規模開展之前的必要步驟。
四、地質旅行與地學研究的關係
古人有所謂“仗劍去國,辭親遠遊”,說的是在旅遊中學習各種知識,提高自
己的創作水平或專題研究的能力,並稱之為“遊學”。推而廣之,地質旅行與學術
研究也有着密切的關係。
當然,在近代地質學尚未問世的時候,有意識地作地質旅行的學者是不存在的,
不過,在他們“宦遊”或“遊學”的過程中,搜集到有關地質科學的一鱗半爪,
進而予以記敘或論述的事例則是常見的。也許可以這樣認為:這些古代學者的片言
衹語,也算是地質旅行的萌芽吧!
現在,讓我們舉幾個主要的例子作為藉鑒。
酈道元(466 或472 ?—527 ),河北涿州人,幼年時,隨着做官的父親來到
山東,從小酷愛大自然,年長以後,特別留心於河道溝渠的分佈和通塞情況的考察。
做官以後,遊歷的地方更多了,仍不斷註意觀察各地的地理、水文情況,收集了大
量實際資料,終於寫成名著《水經註》。書中不僅糾正了以往有關我國河道發源、
流嚮、流域等的錯誤記載,而且涉及到了許多有關地質學的問題。
例如《(氵+上晶下糸)水註》中描述平城(今山西大同)西南的火山和溫泉
等自然景觀時寫道:“火山西溪水,導源火山,西北流。山上有火井,南北六七十
步,廣減尺許。源深不見底,炎熱上升,常若微雷發響。以草爨之,則煙騰火發。
……夥井東五六尺(1 尺=0.3333米,全書同),又有湯井,廣輪與火井相狀,熱
勢又同。以草內之,則不燃,皆沾濡露結,故俗以湯井為目。……井北百餘步,有
東西𠔌,廣十許步。南崖下有風穴,厥大容人,其深不測,而穴中肅肅,常有微風,
雖三伏盛暑,猶須襲裘,寒吹凌人,不可暫停。”
如果把這段文字當作地質旅行的記錄來讀,亦未嘗不可也。現在,雖然當地火
山已經熄滅,但當地留下15座火山錐地貌,孤立突兀於平原之上,全由玄武岩構成,
屬內蒙古高原火山區邊緣部分。由此幫助我們瞭解了1400多年以前晉北地區的火山
活動及其地貌特徵,是研究我國境內火山活動的難得文獻。
在同一文中,酈道元還提到“山有石炭,火之,熱同樵炭也”。可見,大同煤
礦在當時已經發現,或許早被人們開採利用了。
《水經註》裏還有化石産地的記載:“石燕山(今湖南祁陽)有石蚶而狀燕,
因以山名。其石或大或小,若母子焉。及雷風相薄,則石燕群飛,頡頏如真燕矣!”
在這段文字中,記載的腕足動物化石——石燕的産地是正確的。湘中泥盆紀地層廣
泛發育,所含石燕化石甚多。不過,他所說的石燕遇雷風而飛,則不可信,大概是
岩層露頭久經風化以後,當雷雨大作時,狂風捲過,將石燕吹落下來的形象描述。
至於酈道元對長江三峽、黃河三門峽的描述,不僅地貌形態逼真,而且文字優
美動人,不失為地質旅行實錄之華章。
瀋括(1031—1095),錢塘(今杭州市)人,生於封建官僚家庭中,精通數學、
物理、天文、地質、醫學、氣象等多門類自然科學,對問題的思考具有非凡的天才,
取得了輝煌的成果。自23歲起,就開始做官,積極參與王安石的新政活動,經常出
京到各地查訪新政推行的情況;出使過遼國,擔任談判邊界問題的代表;還擔任過
抗擊西夏入侵的軍事指揮官。直到1088年,57歲時退出仕途,來到京口(今江蘇鎮
江),購置夢溪園定居,晚年專心從事著述,完成《夢溪筆談》,書中整理出昔日
見聞,記載了許多極有科學價值的資料,其中頗有相當篇幅是地質學方面的記述,
具有地質旅行情趣。英國的科學史傢李約瑟教授把《夢溪筆談》譽為“中國科學史
的坐標”。
例如1070年,他在察訪浙東時,遊覽雁蕩山後記載:“諸峰皆峭拔險怪,上聳
千尺,穹崖巨𠔌不類他山。”他認為這種地貌特徵是由於山𠔌受大水衝擊,沙土盡
去,導致巨石巋然挺立。如大竜湫、小竜湫、水簾、初月𠔌等均是水鑿之穴。瀋括
根據對山底和山頂兩個方面的認真考察,斷定雁蕩山奇峰峭壁的形成是由於流水侵
蝕衝刷所致。這一卓越的見解,比歐洲人最先提出流水侵蝕地貌的見解要早600 年。
至今在雁蕩山竜鼻洞壁上還留有瀋括親筆題名的石刻。
公元1080年前後,瀋括任陝西(鹿阝)延經略安撫使,帶兵抗擊西夏,駐紮在
延州永寧關(今延川縣東南35千米)。一天,他在黃河岸邊深數十尺的土中“得竹
筍一林,凡數百,莖幹相連,悉化為石”。於是他聯想到西北地區氣候乾燥,氣溫
寒冷,以致“延郡素無竹”,進而提出疑問,並試圖解釋說:“此入地數十尺土下,
不知其何代物,無乃曠古以前,地卑氣濕而宜竹耶?”今已證實,瀋括在文章中所
說的竹筍化石屬三疊紀的新蘆木。他由此而推論的古地理與古氣候特點,完全正確。
據尹贊勳《我國古生物學之根苗》中的研究,瀋括的見解較之歐洲最早的同類見解
的提出者達·芬奇要早400 年之多。
另外,他在公元1064—1067年間,還記載了澤州(今山西晉城)人傢穿井時掘
得一物“蜿蜒如竜蛇狀,畏之不敢觸。久之,見不動,試撲之,乃石也”。他又根
據“鱗甲皆如生物”,於是推斷“蓋蛇蜃所化,如石蟹之類”。這裏的蛇蜃化石可
能是鱗木,因為目前所見到的蛇類化石僅能保存其骨骼,蛇皮柔軟而易腐,是不大
可能成為化石的。所以這則記錄實際上是鱗木化石的最早報道,也符合當地的地質
條件。
瀋括在《夢溪筆談》中還提到:“(鹿阝)延境內有石油(石油這一名詞,即
由瀋括最先提出),舊說高奴縣出脂水,即此也。出於水際,沙石與泉水相雜,惘
惘而出。土人以雉尾裛之,乃采入缶中,頗似渟漆,燃之如麻,但煙甚濃,所霑幄
幕皆黑。餘疑其煙可用,試掃其煤以為墨,墨光如漆,鬆墨不及也。遂大為之,其
識文,為延州石液者是也。此物後必大行於世,自餘始之。蓋石油至多,生於地中
無窮,不若鬆木有時而竭。”他還興奮地賦詩云:coc1二郎山下雪紛紛,旋卓穹廬
學塞人。
化盡素衣鼕未老,石煙多似洛陽塵。coc2他還提到江西鉛山的山澗流水中含有
膽礬,可以煉銅,這些記錄,都符合當地的地質情況,對後來的找礦提供了可貴的
綫索。現已證實,陝北內蒙隴東地區,是一個規模不小的油田。
像瀋括這樣的科學家,不但學識淵博,著述豐富,尤其可貴的是治學重視實地
考察與認真推論。雖一生從宦,行程萬裏,在處理繁重的政治和軍事事務以後,凡
旅行所至,對於地理、地質、物候、動植物生態之類都極為留心,作了詳細的記錄,
為我們作地質旅行記錄提供了很好的藉鑒。
我國古代的地學家中,還應提到徐宏祖(1586—1641),又名徐霞客,江蘇江
陰人,自幼好學深思,博覽群書,對於輿地志和山海圖經之類尤感興趣。他曾說:
“丈夫當朝碧海而暮蒼梧,豈以一隅自限耶?”立志要“問奇於名山大川”。1608
年,22歲時,在母親的支持下,離鄉背井,遍遊海內,歷時34載,5 次遇盜,4 次
絶糧,從未稍移其志,以探索大自然奧秘為畢生快事。最後寫出了地學名著《徐霞
客遊記》。
在這部著作中,徐霞客論述了山水地質的許多道理,例如他對我國西南石灰岩
地區的岩溶(喀斯特)現象的觀察與理解都十分符合科學論證。文中所說的“諸峰
分峙迭出,離立獻奇”,“亂峰尖疊,什石為伍”,“獨秀四削天柱”,“碧蓮玉
筍世界”,“千山百為群,離合競變,有分三歧者,東歧大而高,中次之,西歧特
銳,細長如竹枝,詭態尤甚。有聳立群峰間,卓如簪筆者”都是敘述石灰岩地區峰
林地貌的絶妙詞句,也很合實際。
又如他註意到石灰岩區與非石灰岩區山麓堆積物的差異時說:“自柳郡(今柳
州)西北兩岸山土石間出,土山迤邐間,忽石峰數十,挺立成隊,所異陽朔桂林者,
彼四顧石峰,不受寸土,此則如錐處囊中,尤覺有脫穎異。”他在描述石灰岩的落
水洞及溶蝕窪地時說:“從嶺上東嚮平行其間多墜壑成穽,小者為眢井,大者為盤
窪. ”提到暗河時說:“升降土阜,上多回環,中窪如塘如井,俯不見底,水由地
行。”“自馱僕陸行至太平,輒知岡陀盤旋,四環中墜,深者為井,淺者為田,上
下異穴,彼此共竄,蓋他處皆轉峽出,必有一泄水門,惟此地明澗甚少,水皆從地
中透去,竅之直墜者,下陷無底,旁通者則底平可植五稼。”“飛流下搗,不見下
流所溢……蓋地穴潛通也。”
徐霞客對石灰岩洞穴中的鐘乳石和石筍亦作了形象的描述:“洞頂垂石夭矯,
交竜舞螭,繽紛不一。”“乳柱花萼,垂垂圍簇千萬計。”而且對其成因提出解釋:
“崖間有懸虯枝,為水所淋漓者,其外皆結膚為石,蓋石膏日久凝胎而成。”
徐霞客還對岩溶的術語提出釐正,如石峰為峰林,圓窪地稱環窪,落水洞稱眢
井,天然橋稱石梁等。其中“峰林”(熱帶岩溶山峰)一詞,不但現今國內廣泛使
用,在國際岩溶研究中亦廣泛使用。例如牛津大學斯維汀博士在1993年的學術論文
中還提到徐霞客的貢獻。
徐霞客對石灰岩區的地貌、地質特點的研究是最早的。他的著作是世界上第一
部廣泛而係統地探索和記載岩溶地貌的科學文獻,歐洲人對石灰岩地貌進行廣泛的
考察始於公元1774年的愛士培爾,最早對石灰岩地貌進行係統分類的是公元1858年
的羅曼,比之徐霞客要晚二三百年。
徐霞客在旅途中對水文學的研究也有獨到之處,比如自《禹貢》以來有“岷山
導江”之說。當他看到黃河的發源地在昆侖山之北的星宿海,河流如帶,其寬度不
及長江的1 /3 ;而長江江面寬闊,流量很大,於是産生了為什麽黃河流長而長江
流短的疑問,欲窮其秘,親自踏勘,終於查清金沙江是長江上遊的事實,最後寫成
《江源考》。
徐霞客在旅途中也註意到火山地質現象,當他到達雲南騰衝(當時稱騰越)打
鷹山時,聽說山上有個時時噴冒蒸汽的深潭,30年前發生過一場大火,把山林都燒
光了。於是他登上山去觀察,記載了火山噴發物——赭紅色的浮石,狀如蜂房,分
量很輕,最後他感嘆道:“真劫灰之餘也!”騰衝活火山正是17世紀時首次噴發,
當時的情景正巧被徐霞客記載下來,十分可貴。
據專傢考證,現存的《徐霞客遊記》,僅原作的1 /6 ,共40多萬字。即使就
現存的這些篇幅,也夠稱得上地學巨著了。無怪乎英國的李約瑟教授說:“他的遊
記讀起來並不像17世紀學者所寫的東西,倒像是一位20世紀的野外勘探傢所寫的考
察記錄。”
這裏介紹了三位有代表性的我國古代科學家的著作,大致可以窺見旅行記錄與
學術研究之間的關係。其他如司馬遷、法顯、玄奘等的有關旅遊作品中,涉及到不
少經濟地理、自然地理方面的內容,也有少量地質內容,就不一一細述了。
國外有許多著名的科學家,也都十分註意旅途中的筆記或日記之類。例如達爾
文能夠寫出名著《物種起源》,主要是他參加貝格爾號的環球航行,將其沿途所聞
所見,作了忠實的記錄(其中有相當一部分也屬於地質內容),回國整理以後,深
化認識,終於創立了生物進化學說。
其他如早期來華的外國地質學家龐培烈、李希霍芬、維裏士等的地質專著,也
都是在穿越路綫的基礎上,將隨手的記錄內容整理出來的,毋需詳述。
我國老一輩地質學家能夠在沒有地質資料可供參考的空白地形圖上填繪出色彩
斑斕的地質圖,並寫出所經之處的地質處女報告。其基礎工作,就包括類似地質旅
行或路綫觀察等內容,衹要我們去查閱一下他們的野外工作日記、沿途筆記之類,
就可以深受啓發。其中最有名的,恐怕要數我國近代地質學的創始人之一丁文江先
生的西南地質調查報告。黃汲清在整理他的遺稿時,發現他的論文僅占他所掌握資
料的1 /10,這些原始資料,都是他在地質旅行時的實地記錄。
有些地質學家,在療養或休養期間,當圍繞着住處周圍散步的時候,對那裏的
山石也不忘細心地觀察。例如李四光在大連療養院附近發現的“蓮花狀構造”,隨
手作了記錄,成為後來撰寫專著的基礎資料。這是特殊的地質旅行與學術研究的關
係之一例。
還有些地質旅行中的記錄可以産生多種“副産品”的學術論文,例如黃汲清在
1941—1943年間曾兩次到甘肅、新疆進行石油地質普查,但在沿途考察時,除了集
中精力觀察石油地質問題外,也註意地貌和第四紀地質現象。後來,他把這些附帶
記錄下來的素材寫成學術論述《中國新構造運動的幾個類型》。
如前所述,地質旅行是地質普查的前導。現在也不妨說,地質旅行也是地學研
究的第一步。道理很簡單,涓涓細流匯成江河,而最後歸入大海。科學上的點滴觀
察,信手記錄,當纍積到一定程度時,思考良久,豁然貫通,也許某些成果會勃然
産生。所以,地質旅行對於從事地質工作或對地質有興趣的人來說,無疑是一項十
分重要的工作,它是地質科學研究中的首要步驟。
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