科学方法综合用

近代地质学成为一门科学，是在欧洲工业革命以后，由英国地质学家赖尔出版了《地质学原理》一书以后才奠定基础的。地质学是从矿物学中脱胎出来的。18世纪中叶以后，随着工业革命的发展，特别是机械制造业的发展，对于金属和燃料的需求越来越多，采矿业逐步发展起来，人们研究地质现象的兴趣越来越浓厚，不少科学家和学者进行地质科学考察活动。早期的研究者采用将今比古和化石对比法，使地质学从神学中解放出来，成为一门科学。但经过100多年的发展，地质学还只限于描述地质构造体系和认识构造现象，未能揭示地质构造的本质、联系和起源。

在20世纪40年代，我国地质学家李四光开始着手创建与传统地质学不同的地质力学。他把应用力学引入地质学，用力学观点来研究地壳构造和地壳运动的规律，终于创立了地质力学这一新兴的边缘学科，在我国石油勘探开发和预报地震等多项工作中，取得了巨大的成就。

1889 年，李四光出生在湖北省黄冈县一个穷教员家里，母亲靠着父亲教书挣来的一点钱抚养着6个孩子，生活非常清苦。当时，武昌高等小学是湖广总督张之洞为“富国强兵”创办的一所“选真材”的学校，学习成绩优异的学生可以保送到国外留学。这一年李四光刚从山沟里出来就爆了3个冷门，夺得了这个学校招生考试第一名。3个月后，他被批准到日本学习，但先入日本宏文学院，后到大阪高等工业学校学习造船机械。1910年回国后，由于当时的清政府腐败无能，李四光的宏伟理想无法实现。他愤然辞去实业部长的官职，又到英国学习地质学去了。李四光在英国伯明翰大学获得博士学位，1920年回国后任北京大学教授。从此，他的一生就和中国的地质事业紧紧地联系在一起。

经过多年的野外考察和潜心研究，李四光认为，地球上多种地质构造现象都是地壳运动的产物，地应力的作用使岩石发生了形变，因而可以反过来根据地质构造现象，来追索力的作用方式，探索地壳运动的方向和起源。地质构造虽然复杂，但也有一定的规律。同一次地壳运动所产生的构造形态形成一个有联系的整体，这个有联系的整体称为构造体系。经过多年探索，李四光总结出有3大构造体系：一是横亘东西的纬向构造体系，二是纵列南北的经向构造体系，三是扭动构造体系，在这一类型中可以划分为“多”字形构造、“山”字形构造、帚状构造和莲花状构造等具体型式。其类型和等级的划分，使人们能够认识地质现象的规律性。由于构造体系控制着矿产的形成和分布，因此对构造体系的研究能够指导地下资源的勘探和开发。

李四光在创立地质力学过程中，运用了科学观察、科学实验和理论分析的综合方法。他不仅具有精深的专业知识，而且学会运用各种科学方法来指导自己的地质学研究。由于地质学的特殊要求，因此李四光一生始终坚持到野外考察，这是一个地质工作者最基本的实践。他几乎走遍了祖国许多著名的河流山川、盆地和峡谷，就是在旅行和疗养过程中也时刻不忘进行考察活动。1925年，他去苏联参加苏联科学院成立200周年纪念大会，乘火车途经西伯利亚。他注意到广袤的西伯利亚平原上凸起一条南北延伸的乌拉尔山脉。他紧紧地抓住这一地质现象，发现了横跨欧亚大陆的“山”字形构造，成为研究构造体系的起点。1955 年夏天，他到大连疗养，在白云山庄附近忽然看到一处奇特的地形：一道道弧形山脊和沟谷纵横交替上升，合抱着中央一块高地，宛如莲花花瓣。通过对在一地形的考察，他发现了莲花状构造。

几十年跋山涉水、攀岩越涧，从大量常见的地质构造现象中，李四光提炼出了各种形式的构造体系。在实践考察的基础上，李四光进行认真细致的理论分析，各种构造体系都要在理论上进行解释，通过力学分析证明它们的各个组成部分具有统一的构造应力场。这样，确定构造体系就不仅是对地质构造进行现象分类，而且是通过对岩石的力学性质和地应力分布情况的研究，认识到地质构造的本质。

最后一个步骤是模拟实验。这个方法是以高度相似性理论为指导，采用各种弹塑性材料设计相应的模拟实验。在研究山字型构造体系时，李四光把泥饼铺在一块平板上，板上设置两个凸起的砥柱，将平板慢慢倾斜时，泥板就向低处滑动，受到砥柱阻挡，就呈现出“山”字形构造的形象。把模拟实验引入地质学研究是李四光的一个伟大创举，它扩大了地质科学的实践基础。

经过多年艰苦的考察探索分析等卓有成效的工作，李四光先后发表了《中国地质学》《地质力学概论》等11本专著、164篇论文以及其他文章，独创了地质力学这一门新兴的边缘学科。中华人民共和国成立以后，地质工作者按照李四光独创的理论先后发现和找到了大庆油田、大港油田、胜利油田、华北油田、江汉油田、中原油田等多个大油田，我国甩掉贫油的帽子。1964年12月，周恩来在第三届全国人民代表大会上所做的《政府工作报告》中指出：“第一个五年计划建设起来的大庆油田，是根据我国地质学家独创的石油地质理论进行勘探而开发的。”李四光的卓越贡献以及地质部黄汲清等地质学家的卓越贡献，得到了党和国家的充分肯定。

李四光在创立地质力学过程中，不迷信洋人和权威，具有勇敢的科学批评精神和创新勇气。每当科学史上出现突破性的假说时，往往受到习惯保守势力的反对和抵制。欧美地质学家看不起半封建半殖民地社会的中国科学家，更看不起他们的研究成果，经常遭到他们的冷嘲热讽。李四光不惧这些，以科学家的求实精神，对他们的攻击进行有理有力有节的反驳，使欧美地质学家不得不低下骄傲的头。当然李四光也不是妄自尊大，他非常重视学习和借鉴外国科学技术成就和先进经验，学过来为我所用。

李四光年轻时曾经抱着科学救国的理想，远渡重洋学习地质，试图通过自己的努力改变中国落后面貌。但这个良好的愿望只有在新中国成立以后才能得以实现，他把地质力学理论和国家建设需要相结合，首先突破性成功的是石油开采。1922年，美国地质学家布莱克威曾经断言“中国贫油”，这种看法似乎已成定论。李四光坚决反对这个论断，他认为是否存在油矿，关键不在于“海相”“陆相”，而是在于有无生油和储油的条件。他根据地质力学的基本理论，分析我国的地质构造体系，指出中国东部新华夏构造体系的三大沉降带具有良好的生油和储油条件，从这些地区可以开采出几个大油田。他亲自主持了东北和华北的石油地质普查工作，几个大油田的相继发现证实了他的科学预见。我国终于摘掉了贫油的帽子，满足了国家建设需要。李四光的地质力学不仅成功地指导了石油开发，而且对地震预报、水文地质、工程地质、开发地热和天然气等方面，有很大的指导作用，并且都取得了巨大成就。