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书名：高等构造地质学 **卷 思想方法与构架
定价：128.0
ISBN：9787030584588
作者：无
版次：1
出版时间：2018-08
内容提要：
《高等构造地质学》按照“思想方法与构架—新理论与应用—专题知识与实践—知识综合与运用”思路构思，分四卷先后出版。本书为**卷，主要涉及科学哲学与地质学思维、地球科学革命的发展过程和启示及板块构造理论的基本框架、主要内容和发展趋势。并对一些前沿性和有争议的问题进行了深入剖析，同时注意与其他相关学科的衔接与延伸。
目录：
目录
第1章 科学哲学与地质学思维 1
1.1 范式与科学革命 2
1.1.1 范式 2
1.1.2 科学革命 5
1.2 范式的启示与地球科学哲学 7
1.3 地质学的思维方式 8
思考题 10
参考文献 10
第2章 地球科学革命与启示 11
2.1 地槽学说回顾 11
2.2 地槽学说的挑战 13
2.2.1 来自魏格纳的挑战 13
2.2.2 来自大陆地质的挑战 16
2.2.3 来自海洋地质的挑战 17
2.2.4 来自磁学和古地磁学的挑战 24
2.2.5 来自地震学的挑战 25
2.3 地球科学革命的兴起——新的综合、新的范式 26
2.3.1 洋盆历史：海底扩张说 26
2.3.2 大西洋两侧的计算机拼合 27
2.3.3 瓦因-马修斯-莫莱假说 28
2.3.4 球体表面构造发育规则 29
2.3.5 地震学与板块构造 34
2.3.6 板块构造与造山作用 37
2.4 启示和思考 38
2.4.1 创新是科学进步的原动力 38
2.4.2 新领域为地球科学的创新提供了机遇 40
2.4.3 领域交叉和学科交叉是创新的生长点 41
2.4.4 科学家个人和优秀团队是科学创新的决定性力量 42
2.4.5 技术进步是科学创新的重要条件 42
2.4.6 学术交流是科学创新的催化剂 42
思考题 43
参考文献 43
第3章 板块构造学概论 46
3.1 板块构造的基本理念 46
3.1.1 地球的圈层结构 46
3.1.2 板块构造学说的基本思想 46
3.2 板块边界的基本类型 51
3.2.1 离散型板块边界（divergent plate boundaries） 51
3.2.2 转换型板块边界（transform plate boundaries） 56
3.2.3 汇聚型板块边界（convergent plate boundaries） 60
3.2.4 汇聚型板块边界的主要构造单元 62
3.2.5 汇聚型板块边界的应力分析 71
3.3 重要的构造单元 71
3.3.1 （深）海沟及其沉积物 71
3.3.2 增生楔（accretionary wedge） 73
3.3.3 增生地体（accreted terranes） 81
3.4 弧前域的沉积盆地 85
3.4.1 海沟盆地（trench basins） 86
3.4.2 增生楔顶盆地 88
3.4.3 弧前盆地 92
3.5 弧背盆地与弧后盆地 97
3.5.1 弧背盆地（retro-arc basin） 97
3.5.2 弧后盆地（back-arc basin） 101
3.5.3 弧背盆地与弧后盆地的形成机理讨论 103
3.6 被动大陆边缘 103
3.6.1 被动大陆边缘的沉积圈闭 106
3.6.2 被动大陆边缘沉积类型和沉积过程 107
3.6.3 被动大陆边缘的油气资源 109
3.6.4 广阔的深海平原 111
3.6.5 深海平原的沉积物 112
3.6.6 大洋传送带上的相变化 115
3.7 板片窗构造 117
3.7.1 板片窗构造的概念与特征 117
3.7.2 板片窗的形成 118
3.7.3 板片窗构造的岩浆作用 120
3.7.4 板片窗构造的变质作用 122
3.7.5 板片窗构造的成矿作用 122
3.7.6 问题讨论 123
思考题 124
参考文献 125
第4章 板块构造学各论 130
4.1 蛇绿岩及其就位 130
4.1.1 大洋岩石圈的形成 130
4.1.2 蛇绿岩的基本特征 133
4.1.3 蛇绿岩的就位方式 140
4.1.4 蛇绿岩概念的发展及类型 143
4.1.5 问题讨论 146
思考题 150
4.2 大洋拆离断层与大洋核杂岩 151
4.2.1 大洋拆离断层 151
4.2.2 大洋核杂岩的特征 153
4.2.3 大洋核杂岩的岩石构成 154
4.2.4 大洋核杂岩的发育机制 155
4.2.5 大洋核杂岩的分布 156
4.2.6 问题讨论 157
思考题 157
4.3 板块构造与岩浆作用 157
4.3.1 火成岩形成的基本理念 157
4.3.2 汇聚板块边界的岩浆作用 159
4.3.3 离散板块边界的岩浆作用 168
思考题 173
4.4 板块构造与变质作用 174
4.4.1 变质作用的基本理念 174
4.4.2 变质岩与构造环境关系的基本框架 179
4.4.3 俯冲带的高压变质作用 180
4.4.4 高压变质岩的折返就位 183
4.4.5 高压变质岩的保存 186
4.4.6 岛弧区的变质作用 187
4.4.7 离散边界的变质作用 188
4.4.8 转换边界的变质作用 190
思考题 190
4.5 板块构造与地震 190
4.5.1 全球地震活动分布规律 190
4.5.2 地震与贝尼奥夫带 194
4.5.3 深源地震机理讨论 196
思考题 199
4.6 热点与地幔柱 199
4.6.1 基本观念 199
4.6.2 热点与地幔柱的提出 200
4.6.3 热点和地幔柱的特征和演化 203
4.6.4 地幔柱岩浆的形成 207
4.6.5 大洋地幔柱 208
4.6.6 大陆地幔柱 216
4.6.7 地幔柱的有关争论 220
4.6.8 古老地幔柱的鉴别 222
思考题 223
4.7 威尔逊旋回 223
思考题 234
参考文献 235
附录1 造山带研究21问 246
附录2 我国关键区域构造问题 252
参考文献 255
附录3 糜棱岩与片岩和片麻岩的比较 257
后记 258
在线试读：
第1章 科学哲学与地质学思维
地质学，尤其是构造地质学具有很强的哲学色彩，反之哲学对自然科学研究具有重要指导作用。
科学哲学（philosophy of science）是以科学活动和科学理论为研究对象，主要探讨科学的本质、科学知识的获得和检验、科学的逻辑结构等有关的科学认识论和科学方法论方面的基本问题。
20世纪60年代气势恢宏的地球科学革命开阔了地质学的研究空间和地质学家的视野，从大陆推进到广袤的大洋（详见第2章）。地学革命的同时，科学哲学也取得了重大的发展，其标志是1962年库恩的《科学革命的结构》（The Structure of ScientificRevolutions）（Kuhn，1962）一书的问世（图1.1、图1.2），在科学哲学界和科学界引起了巨大的反响，标志着科学哲学领域中历史主义学派的崛起，是20 世纪科学哲学的转折点，开创了科学哲学的新时代。该著作的1962年版1980年被翻译为中文版；1970年再版后，2003年又被翻译成中文版（图1.2）。此外，一些中国学者对库恩“科学革命的结构”进了精辟的诠释和论述（尚智丛和高海云，2002）。
图1.1哲学家Thomas S.Kuhn
图1.2Thomas S.Kuhn《科学革命的结构》1962年英文版和1980年、2003年的中文版
1.1 范式与科学革命
托马斯S. 库恩（Thomas S.Kuhn，1922~1996年）是美国著名科学哲学家和科学史家，20世纪*博学、*有影响的学者之一。其《科学革命的结构》尽管篇幅不长（中译本只有18万字）却震撼了国际学界，被公认为是现代思想文库中的经典名著。自此之后，科学哲学分化日甚，科学史、科学社会学研究也因之发生巨大变化。然而，我们也应注意到，库恩是理论物理学博士，所以在他的著作中常以物理学为例进行哲学分析。
库恩指出：“科学的进步不能被简单地理解为一个在实验的推动下，更精确的概念逐渐取代不精确概念的过程，而是科学范式的竞争与更替。”为此，提出了两个重要概念：“范式（paradigm）”和“不可通约性（incommensurability）”。
《科学革命的结构》出版之后，科学就很少被人们看作是需要逻辑分析的静态知识实体了。科学哲学家们开始更加谨慎和仔细地考察科学的历史发展，并且也日益关注于科学活动的重复性。提出类似观点的还有著名哲学家保罗·费耶阿本德、诺伍德·罗素、汉森和斯蒂芬·图尔明。但是没有一个人能像库恩这样对科学史进行了详细的研究，也没有一部著作能达到《科学革命的结构》那样的影响力。
1.1.1范式
库恩在《科学革命的结构》一书中首次明确、大量使用“范式”（paradigm）的概念。他的“范式”是指在特定时期内，根据科学共同体的理论体系和心理特征所制订的一整套原则、理论、定律、准则、方法等，是一个包括科学、哲学、社会、心理等多重因素在内的综合体，是科学共同体所共有的全部规定。这是一种逻辑上不能再分的功能单位，它在科学的进化和发展中具有非同一般的作用。
首先，库恩以范式作为科学的划界标准和开展科学活动的基础。
究竟什么是科学，科学研究的基础和出发点是什么？库恩一反传统的可证实性和可证伪性的划界标准，冲破“科学始于观察”的古典经验论，指出科学之所以成为科学就在于范式的形成。库恩把科学发展分为“前科学”“常规科学”“科学革命”三个基本阶段。他认为历史上每一个研究领域在成为一门真正科学的过程中都经历了“从前科学到科学”的过渡。“从前科学到科学”的转变，其标志是科学研究者获得一种共同的范式。
库恩认为，在“前科学”阶段，科学家对于他们所从事的学科的原理、概念甚至观察现象的描述，都完全不一样，而且经常发生争论。在那个时期，某个领域有多少名重要的科学家，就有多少种理论。例如，电学的“前科学”时期：“在那时候，几乎有多少重要的电学实验家……对电的本质就有多少看法。”富兰克林正是适应这一要求，把关于电现象的各种观点、概念纳入一种占统治地位的自然观中，消除了各种观点、概念无拘无束运动和变化的状态。富兰克林的工作，为大多数电学工作者提供了一致采纳的一般性原理和假设，提供了应用这些假设的定律和技术。在富兰克林及其后继者的努力下，电学家才有了一个共同的范式，他们的工作才有了一定的方向。这时，电学才成为科学。
地质学也是如此，在赫顿（James Hutton，1726~1797年）和莱伊尔（Lyell Charles，1797~1875年）之前，对地球表面的岩石和山脉的认识莫衷一是。18世纪末叶赫顿提出“均变说”，认为现代地质过程在整个地质时期内，以同样方式发生过，据此能够用现在观察到的现象去解释过去的地质事件，在地学界赢得了广泛的支持，并成为地质科学的基础；19世纪初叶莱伊尔在掌握了大量**手地质资料基础上，撰写了《地质学原理》四卷，应用现实主义原则特别是“将今论古”方法，提出了“渐进论”，并证明地球表面的所有特征都是由难以觉察的、作用时间较长的自然过程形成的，地壳岩石记录了亿万年的历史。此后地质学才有了自己的范式，成为科学。而后的槽台学说、板块构造学说则是范式的更替。
再如，亚里士多德以前的动力学、阿基米德以前的静力学、布朗以前的热学、玻意耳以前的化学等，在没有共同的范式以前都是“前科学”。只有获得了共同的范式，它们才能在各自的领域成为科学。
库恩把范式作为科学的划界标准，对科学研究有着十分重要的指导意义。在他看来，范式是科学发展状况的测量器和指示器。它作为科学家在某一专业或学科中所具有的共同信念或思维模式，不是着眼于已有的知识内容，而是着眼于未来的活动。范式是活生生的行动指南，是一定领域内进行科学研究的纲领。范式不仅规定了该领域内科学家共同的基本理论、基本观点和基本方法，而且为他们提供了共同的理论模型和解决问题的框架。这就为科学步入常规状态奠定了基础。其次，范式是科学共同体的形成机制。
库恩认为，只有在某一学科出现了占统治地位的范式时，各种对立的学派才趋于消失，统一为一个学派。这时，科学的发展才有可能，科学事业才能大踏步地前进。这主要在于范式能够把一些坚定的拥护者吸引到一起并为他们留下各种有待解决的问题，使某一科学领域的研究方向与研究方法得以确立，其特定的认识主体——科学共同体也在范式的凝聚下得以诞生。
范式首先是某种科学成就，是包括一整套的信念、理论、方法与仪器设备的有机整体，是科学认知活动中必不可少的工具，它将那些处于混沌无序状态的认识成分统一起来，凝聚成一种统一的“概念容器”。它可以把已有的科学成就表达为一定的语言陈述，并通过语言形式传播出去，使某个人或少数人所独有的信念被更多人所具有，达到集体共享。这种共享的成就“使科学家……可以高度集中到共同体所关心的*微妙、*深奥的自然现象中去”“谁如果不肯或不能同它协调起来，就会陷入孤立，或者依附到别的集团里去。”这就是说范式通过凝聚作用将科学家的注意力集中在某一问题上，把一批坚定的拥护者吸引过来，把他们原来杂乱无章的科学活动集中到同一方向上去，形成共同的信念，并把科学研究工作者凝聚成同心协力的共同体。
再次，范式是科学认识的工具。
范式具有两个显著的特点，一是它足以把一批坚定的拥护者吸引过来，站在同样的立场上观察、分析问题；二是它为这些拥护者留下了各种有待解决的问题，并且提供了解决问题的途径。这就是说，范式对科学家的心理或知觉有定向作用，甚至对科学共同体的研究工作和目标也有定向作用。这种定向在一定程度上限制了科学工作的范围，使科学研究日趋深入和细致。这与没有范式的“前科学”时期形成了鲜明的对照，那时的工作是杂乱无章、海阔天空的活动，很难获得扎实可靠的成果。范式产生以后则使科学研究工作成为有目的地活动，科学研究的计划性、组织性加强了。科学家依靠范式中的科学定律、科学概念及科学理论提供的难题和可接受性解法进行定向研究，从而实现和维持了“常规科学”，并使它走向细致化、精确化和深刻化。例如，牛顿定律就使得18世纪和19世纪的物理学家集中精力去注意研究质量与力的问题，从而推动了经典物理学的深入发展。在范式的限制下，科学工作者有目的地进行观察和实验并同逐次的尝试性假说相结合，发现、搜集科学事实，以便进一步说明范式框架内的理论，解决它的某些含糊不清之处，解决以前引起人们注意的问题，促发一些特定的定律的发现。例如，库仑的电荷引力定律，成功之处就在于他制造了一种专门仪器来测量两个点电荷之间的力，而这一设计依赖于这样的认识：每一个电流体粒子都超距作用于其他每一个粒子。库恩在《科学革命的结构》中指出：“正是这些因为信仰范式而产生的限制，对科学的发展却是不可缺少的。由于集中注意狭小范围中比较深奥的问题，范式会迫使科学家仔细而深入地研究自然界的某一部分，否则就不能想象。”正如板块构造理论吸引了数以万计的科学家集中于活动论的研究一样。
*后，范式是科学革命的内在动力。
库恩关于科学革命的基本思想是：科学革命不是累积性的。从旧范式到新范式，并不是后者补充、发展或包容前者，而是旧范式被破坏或抛弃，让位于新范式。“拒斥一个范式的决定总是同时也就接受另一个范式的决定。”库恩认为，这是科学革命的本质所在和必然性所系。当“常规科学”长期解释不了应当解决的难题时，危机就出现了。这时，原范式理论的规则宣告失败，需要寻求新的范式。危机的出现，标志着旧的范式理论已无法调整和修补，以及它将为新发明的理论所代替。库恩指出：“危机的意义就在于，它可以指示更换工具的时机已到来。”库恩这里所说的“工具”就是指的范式。
与“范式”紧密联系的概念是“科学共同体”。库恩在“再论范式”一文中指出，“范式”概念无论在实际上还是在逻辑上都很接近于“科学共同体”。“范式是，也仅仅是一个科学共同体成员所共有的东西，反过来说，也正是因为他们掌握了共同的范式才组成了这个科学共同体”。
科学共同体作为科学认识的主体，主要是由一些学有专长的科学家组成。他们接受的教育和训练是共同的，他们探索的目标是共同的，他们培养自己接班人的方式也是共同的。在共同体内部，交流比较充分，专业方面的看法也比较一致。同一共同体成员阅读同样的文献，而且理解也差不多；不同的共同体由于范式不同，专业交流就存在障碍。根据不同的范式，共同体可以分为许多层次；全体自然科学家可成为一个共同体；低一层次的是主要的科学家专业集团，如物理学家、化学家、天文学家、地球科学家、动物学家等各自组成的共同体；再低一层次的共同体是更为专门的科学共同体，如有机化学家甚至蛋白质化学家、固态物理学家和高能物理学家、射电天文学家和地质学家等共同体。如此可以进行无穷的划分，共同体的层次是无限的。但是，无论科学共同体的层次有多少，它作为生产和证明科学知识的单位这一点是毋庸置疑的。科学事业就是由这样一些共同体所分别承担并推向前进的。
库恩认为在两个相互竞争的范式的选择中，科学共同体起着至关重要的作用。他承认在范式或理论的选择中，“客观标准”，如准确性、一致性、广泛性、简单性和有效性等，是重要的，但是，“理论的选择不仅决定于这些共有的标准，而且取决于一些随个人经历和个性不同而各异的特异因素”。这些特异因素就是科学家个人的社会心理方面的主观因素。这些非理性因素在范式中的存在，导致不同范式之间不可通约，即非此即彼，不可兼容，这就是范式的“不可通约性”。
1.1.2科学革命
库恩《科学革命的结构》一书的主旨就是要描述科学进步的基本模式，这一模式被他称为“科学革命”。
逻辑经验主义认为科学知识是以经验为根据的归纳上升和直线式积累的过程，波普尔证伪主义强调的不是知识的数量积累，而是科学理论（假说）的交替。库恩认为，只看到积累或只看到交替都是片面的，都不合乎科学史的事实。逻辑经验主义者看不见科学史中非累积的发展阶段，即“科学革命”的阶段；证伪主义者则忽视了科学中受传统束缚的常规活动，却用那仅仅间断地出现的破坏传统的活动即“科学革命”来代替整个的科学活动。为了克服这两种进步观的片面性，库恩对哥白尼革命和20世纪物理学史作了细致的研究，创立了关于科学发展的“科学革命”模式。其理论的一个主要特点是，强调科学进步的革命性质，这里的革命意味着放弃一种理论结构并代之以另一种不相容的理论结构。
库恩认为科学的发展模式是：“前科学―常规科学―科学危机―科学革命―新的常规科学。”
“前科学”是指一门学科内多种范式都在形成的时期，各种范式相互竞争，没有哪一种范式成熟到足以战胜其他范式，取得主导地位。当一门学科内某一范式发展成熟，取得主导地位之后，科学发展就进入“常规科学”阶段。
“常规科学”是库恩用以表征科学家团体在范式的指导下不断积累知识的过程。库恩把“常规科学”的研究工作比喻为“解疑难”。解疑难的途径是多种多样的，这使得科学研究丰富多彩。例如，对于能量守恒和转化定律的揭示，就是在19世纪三四十年代由五个国家，六七种不同职业的十几个科学家，从蒸汽机效率、人体的新陈代谢、电磁的转化等不同的侧面独立地发现的。再如，地质学中的地幔柱假说，是基于对大洋岩石圈板块内部热点的解释而提出来的；大陆动力学是基于大陆岩石圈与大洋岩石圈差异，所以起源于大洋的板块构造学登陆后对一些问题的解释遇到困难而提出的。但是，这些理论或认识等仍然是在板块构造理论指导下对一些具体问题或某侧面的认识和扩展，即常规科学发展过程中的“解疑难”，并非新的范式。
库恩把“常规科学”的研究活动分为理论研究部分和收集事实部分。他指出，“常规科学”活动充满着按照范式办事的正常活动与违反范式预期的反常现象之间的矛盾。库恩关于“常规科学”的论述，表面看来似乎有使科学家的常规研究显得保守，缺乏生气的弊端。但是如果结合科学史实来分析，就必须承认，这种“常规科学”不仅存在，而且从内容和时间上来说都占据了科学活动的很大部分。正是有了范式严密规定下的“常规科学”研究，才使科学家集中精力，细致而深入地研究自然界的某一个局部，使科学研究从定性阶段过渡到定量阶段，从而使科学家共同体通过扩充范式应用范围和提高其精确程度，而逐步完善范式。
库恩把“常规科学”阶段看作是一个有始有终的过程，而推动这一过程的动力则是科学家对范式信仰的程度在科学研究过程中的反映。当某一研究领域的科学家团体坚持不懈地在常规研究中用范式去指导“解疑难”活动，去调整反常，而且研究的成果往往证实范式的**作用和地位时，范式的**几乎是不被怀疑的。但是，由于任一范式都不能穷尽真理，随着常规研究的深入，科学家们必然会遇到一类反常，它的出现不仅使科学家无法用范式调整，而且随着这类反常出现的频率增高，科学家会敏感地意识到这类反常构成了对范式的根本威胁。这时，“危机”来到了。一切调整均属无效，**需要的是寻求一个新的范式来替代旧范式，科学发展进入到革命时期了。
“科学革命”是从“危机”开始的，库恩指出：“危机的意义就在于，它可以指示更换工具的时机已经到来。”一般说来，触发“科学革命”的导火线都是科学发现。库恩认为科学发现是一个在时间和空间上不断扩展的复杂过程。他特别强调容易被人忽视的一点是：科学发现不是发生在某一特定时间、某一地点和某一人身上的单一事件。每一项重大的科学发现都要求科学家对原有范式做理论上和观念上的调整。当这些调整越来越明显的时候，我们可以把它看作是“科学革命”。由于库恩把“科学革命”视为新范式替换旧范式的过程，而范式又是由理论体系、研究规则、方法和哲学观点等构成的，因而范式的变革必然会引起科学理论体系的变革，引起科学家的认识论和方法论方面的变革，因而可以说是科学界的一场深刻的革命。
新的范式取代旧的范式之后，科学发展就进入到在新范式指导之下的“新的常规科学”时期。这之后的发展就会出现新的危机，并由此引出“新的科学革命”。科学就是在这
定价：128.0
ISBN：9787030584588
作者：无
版次：1
出版时间：2018-08
内容提要：
《高等构造地质学》按照“思想方法与构架—新理论与应用—专题知识与实践—知识综合与运用”思路构思，分四卷先后出版。本书为**卷，主要涉及科学哲学与地质学思维、地球科学革命的发展过程和启示及板块构造理论的基本框架、主要内容和发展趋势。并对一些前沿性和有争议的问题进行了深入剖析，同时注意与其他相关学科的衔接与延伸。
目录：
目录
第1章 科学哲学与地质学思维 1
1.1 范式与科学革命 2
1.1.1 范式 2
1.1.2 科学革命 5
1.2 范式的启示与地球科学哲学 7
1.3 地质学的思维方式 8
思考题 10
参考文献 10
第2章 地球科学革命与启示 11
2.1 地槽学说回顾 11
2.2 地槽学说的挑战 13
2.2.1 来自魏格纳的挑战 13
2.2.2 来自大陆地质的挑战 16
2.2.3 来自海洋地质的挑战 17
2.2.4 来自磁学和古地磁学的挑战 24
2.2.5 来自地震学的挑战 25
2.3 地球科学革命的兴起——新的综合、新的范式 26
2.3.1 洋盆历史：海底扩张说 26
2.3.2 大西洋两侧的计算机拼合 27
2.3.3 瓦因-马修斯-莫莱假说 28
2.3.4 球体表面构造发育规则 29
2.3.5 地震学与板块构造 34
2.3.6 板块构造与造山作用 37
2.4 启示和思考 38
2.4.1 创新是科学进步的原动力 38
2.4.2 新领域为地球科学的创新提供了机遇 40
2.4.3 领域交叉和学科交叉是创新的生长点 41
2.4.4 科学家个人和优秀团队是科学创新的决定性力量 42
2.4.5 技术进步是科学创新的重要条件 42
2.4.6 学术交流是科学创新的催化剂 42
思考题 43
参考文献 43
第3章 板块构造学概论 46
3.1 板块构造的基本理念 46
3.1.1 地球的圈层结构 46
3.1.2 板块构造学说的基本思想 46
3.2 板块边界的基本类型 51
3.2.1 离散型板块边界（divergent plate boundaries） 51
3.2.2 转换型板块边界（transform plate boundaries） 56
3.2.3 汇聚型板块边界（convergent plate boundaries） 60
3.2.4 汇聚型板块边界的主要构造单元 62
3.2.5 汇聚型板块边界的应力分析 71
3.3 重要的构造单元 71
3.3.1 （深）海沟及其沉积物 71
3.3.2 增生楔（accretionary wedge） 73
3.3.3 增生地体（accreted terranes） 81
3.4 弧前域的沉积盆地 85
3.4.1 海沟盆地（trench basins） 86
3.4.2 增生楔顶盆地 88
3.4.3 弧前盆地 92
3.5 弧背盆地与弧后盆地 97
3.5.1 弧背盆地（retro-arc basin） 97
3.5.2 弧后盆地（back-arc basin） 101
3.5.3 弧背盆地与弧后盆地的形成机理讨论 103
3.6 被动大陆边缘 103
3.6.1 被动大陆边缘的沉积圈闭 106
3.6.2 被动大陆边缘沉积类型和沉积过程 107
3.6.3 被动大陆边缘的油气资源 109
3.6.4 广阔的深海平原 111
3.6.5 深海平原的沉积物 112
3.6.6 大洋传送带上的相变化 115
3.7 板片窗构造 117
3.7.1 板片窗构造的概念与特征 117
3.7.2 板片窗的形成 118
3.7.3 板片窗构造的岩浆作用 120
3.7.4 板片窗构造的变质作用 122
3.7.5 板片窗构造的成矿作用 122
3.7.6 问题讨论 123
思考题 124
参考文献 125
第4章 板块构造学各论 130
4.1 蛇绿岩及其就位 130
4.1.1 大洋岩石圈的形成 130
4.1.2 蛇绿岩的基本特征 133
4.1.3 蛇绿岩的就位方式 140
4.1.4 蛇绿岩概念的发展及类型 143
4.1.5 问题讨论 146
思考题 150
4.2 大洋拆离断层与大洋核杂岩 151
4.2.1 大洋拆离断层 151
4.2.2 大洋核杂岩的特征 153
4.2.3 大洋核杂岩的岩石构成 154
4.2.4 大洋核杂岩的发育机制 155
4.2.5 大洋核杂岩的分布 156
4.2.6 问题讨论 157
思考题 157
4.3 板块构造与岩浆作用 157
4.3.1 火成岩形成的基本理念 157
4.3.2 汇聚板块边界的岩浆作用 159
4.3.3 离散板块边界的岩浆作用 168
思考题 173
4.4 板块构造与变质作用 174
4.4.1 变质作用的基本理念 174
4.4.2 变质岩与构造环境关系的基本框架 179
4.4.3 俯冲带的高压变质作用 180
4.4.4 高压变质岩的折返就位 183
4.4.5 高压变质岩的保存 186
4.4.6 岛弧区的变质作用 187
4.4.7 离散边界的变质作用 188
4.4.8 转换边界的变质作用 190
思考题 190
4.5 板块构造与地震 190
4.5.1 全球地震活动分布规律 190
4.5.2 地震与贝尼奥夫带 194
4.5.3 深源地震机理讨论 196
思考题 199
4.6 热点与地幔柱 199
4.6.1 基本观念 199
4.6.2 热点与地幔柱的提出 200
4.6.3 热点和地幔柱的特征和演化 203
4.6.4 地幔柱岩浆的形成 207
4.6.5 大洋地幔柱 208
4.6.6 大陆地幔柱 216
4.6.7 地幔柱的有关争论 220
4.6.8 古老地幔柱的鉴别 222
思考题 223
4.7 威尔逊旋回 223
思考题 234
参考文献 235
附录1 造山带研究21问 246
附录2 我国关键区域构造问题 252
参考文献 255
附录3 糜棱岩与片岩和片麻岩的比较 257
后记 258
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第1章 科学哲学与地质学思维
地质学，尤其是构造地质学具有很强的哲学色彩，反之哲学对自然科学研究具有重要指导作用。
科学哲学（philosophy of science）是以科学活动和科学理论为研究对象，主要探讨科学的本质、科学知识的获得和检验、科学的逻辑结构等有关的科学认识论和科学方法论方面的基本问题。
20世纪60年代气势恢宏的地球科学革命开阔了地质学的研究空间和地质学家的视野，从大陆推进到广袤的大洋（详见第2章）。地学革命的同时，科学哲学也取得了重大的发展，其标志是1962年库恩的《科学革命的结构》（The Structure of ScientificRevolutions）（Kuhn，1962）一书的问世（图1.1、图1.2），在科学哲学界和科学界引起了巨大的反响，标志着科学哲学领域中历史主义学派的崛起，是20 世纪科学哲学的转折点，开创了科学哲学的新时代。该著作的1962年版1980年被翻译为中文版；1970年再版后，2003年又被翻译成中文版（图1.2）。此外，一些中国学者对库恩“科学革命的结构”进了精辟的诠释和论述（尚智丛和高海云，2002）。
图1.1哲学家Thomas S.Kuhn
图1.2Thomas S.Kuhn《科学革命的结构》1962年英文版和1980年、2003年的中文版
1.1 范式与科学革命
托马斯S. 库恩（Thomas S.Kuhn，1922~1996年）是美国著名科学哲学家和科学史家，20世纪*博学、*有影响的学者之一。其《科学革命的结构》尽管篇幅不长（中译本只有18万字）却震撼了国际学界，被公认为是现代思想文库中的经典名著。自此之后，科学哲学分化日甚，科学史、科学社会学研究也因之发生巨大变化。然而，我们也应注意到，库恩是理论物理学博士，所以在他的著作中常以物理学为例进行哲学分析。
库恩指出：“科学的进步不能被简单地理解为一个在实验的推动下，更精确的概念逐渐取代不精确概念的过程，而是科学范式的竞争与更替。”为此，提出了两个重要概念：“范式（paradigm）”和“不可通约性（incommensurability）”。
《科学革命的结构》出版之后，科学就很少被人们看作是需要逻辑分析的静态知识实体了。科学哲学家们开始更加谨慎和仔细地考察科学的历史发展，并且也日益关注于科学活动的重复性。提出类似观点的还有著名哲学家保罗·费耶阿本德、诺伍德·罗素、汉森和斯蒂芬·图尔明。但是没有一个人能像库恩这样对科学史进行了详细的研究，也没有一部著作能达到《科学革命的结构》那样的影响力。
1.1.1范式
库恩在《科学革命的结构》一书中首次明确、大量使用“范式”（paradigm）的概念。他的“范式”是指在特定时期内，根据科学共同体的理论体系和心理特征所制订的一整套原则、理论、定律、准则、方法等，是一个包括科学、哲学、社会、心理等多重因素在内的综合体，是科学共同体所共有的全部规定。这是一种逻辑上不能再分的功能单位，它在科学的进化和发展中具有非同一般的作用。
首先，库恩以范式作为科学的划界标准和开展科学活动的基础。
究竟什么是科学，科学研究的基础和出发点是什么？库恩一反传统的可证实性和可证伪性的划界标准，冲破“科学始于观察”的古典经验论，指出科学之所以成为科学就在于范式的形成。库恩把科学发展分为“前科学”“常规科学”“科学革命”三个基本阶段。他认为历史上每一个研究领域在成为一门真正科学的过程中都经历了“从前科学到科学”的过渡。“从前科学到科学”的转变，其标志是科学研究者获得一种共同的范式。
库恩认为，在“前科学”阶段，科学家对于他们所从事的学科的原理、概念甚至观察现象的描述，都完全不一样，而且经常发生争论。在那个时期，某个领域有多少名重要的科学家，就有多少种理论。例如，电学的“前科学”时期：“在那时候，几乎有多少重要的电学实验家……对电的本质就有多少看法。”富兰克林正是适应这一要求，把关于电现象的各种观点、概念纳入一种占统治地位的自然观中，消除了各种观点、概念无拘无束运动和变化的状态。富兰克林的工作，为大多数电学工作者提供了一致采纳的一般性原理和假设，提供了应用这些假设的定律和技术。在富兰克林及其后继者的努力下，电学家才有了一个共同的范式，他们的工作才有了一定的方向。这时，电学才成为科学。
地质学也是如此，在赫顿（James Hutton，1726~1797年）和莱伊尔（Lyell Charles，1797~1875年）之前，对地球表面的岩石和山脉的认识莫衷一是。18世纪末叶赫顿提出“均变说”，认为现代地质过程在整个地质时期内，以同样方式发生过，据此能够用现在观察到的现象去解释过去的地质事件，在地学界赢得了广泛的支持，并成为地质科学的基础；19世纪初叶莱伊尔在掌握了大量**手地质资料基础上，撰写了《地质学原理》四卷，应用现实主义原则特别是“将今论古”方法，提出了“渐进论”，并证明地球表面的所有特征都是由难以觉察的、作用时间较长的自然过程形成的，地壳岩石记录了亿万年的历史。此后地质学才有了自己的范式，成为科学。而后的槽台学说、板块构造学说则是范式的更替。
再如，亚里士多德以前的动力学、阿基米德以前的静力学、布朗以前的热学、玻意耳以前的化学等，在没有共同的范式以前都是“前科学”。只有获得了共同的范式，它们才能在各自的领域成为科学。
库恩把范式作为科学的划界标准，对科学研究有着十分重要的指导意义。在他看来，范式是科学发展状况的测量器和指示器。它作为科学家在某一专业或学科中所具有的共同信念或思维模式，不是着眼于已有的知识内容，而是着眼于未来的活动。范式是活生生的行动指南，是一定领域内进行科学研究的纲领。范式不仅规定了该领域内科学家共同的基本理论、基本观点和基本方法，而且为他们提供了共同的理论模型和解决问题的框架。这就为科学步入常规状态奠定了基础。其次，范式是科学共同体的形成机制。
库恩认为，只有在某一学科出现了占统治地位的范式时，各种对立的学派才趋于消失，统一为一个学派。这时，科学的发展才有可能，科学事业才能大踏步地前进。这主要在于范式能够把一些坚定的拥护者吸引到一起并为他们留下各种有待解决的问题，使某一科学领域的研究方向与研究方法得以确立，其特定的认识主体——科学共同体也在范式的凝聚下得以诞生。
范式首先是某种科学成就，是包括一整套的信念、理论、方法与仪器设备的有机整体，是科学认知活动中必不可少的工具，它将那些处于混沌无序状态的认识成分统一起来，凝聚成一种统一的“概念容器”。它可以把已有的科学成就表达为一定的语言陈述，并通过语言形式传播出去，使某个人或少数人所独有的信念被更多人所具有，达到集体共享。这种共享的成就“使科学家……可以高度集中到共同体所关心的*微妙、*深奥的自然现象中去”“谁如果不肯或不能同它协调起来，就会陷入孤立，或者依附到别的集团里去。”这就是说范式通过凝聚作用将科学家的注意力集中在某一问题上，把一批坚定的拥护者吸引过来，把他们原来杂乱无章的科学活动集中到同一方向上去，形成共同的信念，并把科学研究工作者凝聚成同心协力的共同体。
再次，范式是科学认识的工具。
范式具有两个显著的特点，一是它足以把一批坚定的拥护者吸引过来，站在同样的立场上观察、分析问题；二是它为这些拥护者留下了各种有待解决的问题，并且提供了解决问题的途径。这就是说，范式对科学家的心理或知觉有定向作用，甚至对科学共同体的研究工作和目标也有定向作用。这种定向在一定程度上限制了科学工作的范围，使科学研究日趋深入和细致。这与没有范式的“前科学”时期形成了鲜明的对照，那时的工作是杂乱无章、海阔天空的活动，很难获得扎实可靠的成果。范式产生以后则使科学研究工作成为有目的地活动，科学研究的计划性、组织性加强了。科学家依靠范式中的科学定律、科学概念及科学理论提供的难题和可接受性解法进行定向研究，从而实现和维持了“常规科学”，并使它走向细致化、精确化和深刻化。例如，牛顿定律就使得18世纪和19世纪的物理学家集中精力去注意研究质量与力的问题，从而推动了经典物理学的深入发展。在范式的限制下，科学工作者有目的地进行观察和实验并同逐次的尝试性假说相结合，发现、搜集科学事实，以便进一步说明范式框架内的理论，解决它的某些含糊不清之处，解决以前引起人们注意的问题，促发一些特定的定律的发现。例如，库仑的电荷引力定律，成功之处就在于他制造了一种专门仪器来测量两个点电荷之间的力，而这一设计依赖于这样的认识：每一个电流体粒子都超距作用于其他每一个粒子。库恩在《科学革命的结构》中指出：“正是这些因为信仰范式而产生的限制，对科学的发展却是不可缺少的。由于集中注意狭小范围中比较深奥的问题，范式会迫使科学家仔细而深入地研究自然界的某一部分，否则就不能想象。”正如板块构造理论吸引了数以万计的科学家集中于活动论的研究一样。
*后，范式是科学革命的内在动力。
库恩关于科学革命的基本思想是：科学革命不是累积性的。从旧范式到新范式，并不是后者补充、发展或包容前者，而是旧范式被破坏或抛弃，让位于新范式。“拒斥一个范式的决定总是同时也就接受另一个范式的决定。”库恩认为，这是科学革命的本质所在和必然性所系。当“常规科学”长期解释不了应当解决的难题时，危机就出现了。这时，原范式理论的规则宣告失败，需要寻求新的范式。危机的出现，标志着旧的范式理论已无法调整和修补，以及它将为新发明的理论所代替。库恩指出：“危机的意义就在于，它可以指示更换工具的时机已到来。”库恩这里所说的“工具”就是指的范式。
与“范式”紧密联系的概念是“科学共同体”。库恩在“再论范式”一文中指出，“范式”概念无论在实际上还是在逻辑上都很接近于“科学共同体”。“范式是，也仅仅是一个科学共同体成员所共有的东西，反过来说，也正是因为他们掌握了共同的范式才组成了这个科学共同体”。
科学共同体作为科学认识的主体，主要是由一些学有专长的科学家组成。他们接受的教育和训练是共同的，他们探索的目标是共同的，他们培养自己接班人的方式也是共同的。在共同体内部，交流比较充分，专业方面的看法也比较一致。同一共同体成员阅读同样的文献，而且理解也差不多；不同的共同体由于范式不同，专业交流就存在障碍。根据不同的范式，共同体可以分为许多层次；全体自然科学家可成为一个共同体；低一层次的是主要的科学家专业集团，如物理学家、化学家、天文学家、地球科学家、动物学家等各自组成的共同体；再低一层次的共同体是更为专门的科学共同体，如有机化学家甚至蛋白质化学家、固态物理学家和高能物理学家、射电天文学家和地质学家等共同体。如此可以进行无穷的划分，共同体的层次是无限的。但是，无论科学共同体的层次有多少，它作为生产和证明科学知识的单位这一点是毋庸置疑的。科学事业就是由这样一些共同体所分别承担并推向前进的。
库恩认为在两个相互竞争的范式的选择中，科学共同体起着至关重要的作用。他承认在范式或理论的选择中，“客观标准”，如准确性、一致性、广泛性、简单性和有效性等，是重要的，但是，“理论的选择不仅决定于这些共有的标准，而且取决于一些随个人经历和个性不同而各异的特异因素”。这些特异因素就是科学家个人的社会心理方面的主观因素。这些非理性因素在范式中的存在，导致不同范式之间不可通约，即非此即彼，不可兼容，这就是范式的“不可通约性”。
1.1.2科学革命
库恩《科学革命的结构》一书的主旨就是要描述科学进步的基本模式，这一模式被他称为“科学革命”。
逻辑经验主义认为科学知识是以经验为根据的归纳上升和直线式积累的过程，波普尔证伪主义强调的不是知识的数量积累，而是科学理论（假说）的交替。库恩认为，只看到积累或只看到交替都是片面的，都不合乎科学史的事实。逻辑经验主义者看不见科学史中非累积的发展阶段，即“科学革命”的阶段；证伪主义者则忽视了科学中受传统束缚的常规活动，却用那仅仅间断地出现的破坏传统的活动即“科学革命”来代替整个的科学活动。为了克服这两种进步观的片面性，库恩对哥白尼革命和20世纪物理学史作了细致的研究，创立了关于科学发展的“科学革命”模式。其理论的一个主要特点是，强调科学进步的革命性质，这里的革命意味着放弃一种理论结构并代之以另一种不相容的理论结构。
库恩认为科学的发展模式是：“前科学―常规科学―科学危机―科学革命―新的常规科学。”
“前科学”是指一门学科内多种范式都在形成的时期，各种范式相互竞争，没有哪一种范式成熟到足以战胜其他范式，取得主导地位。当一门学科内某一范式发展成熟，取得主导地位之后，科学发展就进入“常规科学”阶段。
“常规科学”是库恩用以表征科学家团体在范式的指导下不断积累知识的过程。库恩把“常规科学”的研究工作比喻为“解疑难”。解疑难的途径是多种多样的，这使得科学研究丰富多彩。例如，对于能量守恒和转化定律的揭示，就是在19世纪三四十年代由五个国家，六七种不同职业的十几个科学家，从蒸汽机效率、人体的新陈代谢、电磁的转化等不同的侧面独立地发现的。再如，地质学中的地幔柱假说，是基于对大洋岩石圈板块内部热点的解释而提出来的；大陆动力学是基于大陆岩石圈与大洋岩石圈差异，所以起源于大洋的板块构造学登陆后对一些问题的解释遇到困难而提出的。但是，这些理论或认识等仍然是在板块构造理论指导下对一些具体问题或某侧面的认识和扩展，即常规科学发展过程中的“解疑难”，并非新的范式。
库恩把“常规科学”的研究活动分为理论研究部分和收集事实部分。他指出，“常规科学”活动充满着按照范式办事的正常活动与违反范式预期的反常现象之间的矛盾。库恩关于“常规科学”的论述，表面看来似乎有使科学家的常规研究显得保守，缺乏生气的弊端。但是如果结合科学史实来分析，就必须承认，这种“常规科学”不仅存在，而且从内容和时间上来说都占据了科学活动的很大部分。正是有了范式严密规定下的“常规科学”研究，才使科学家集中精力，细致而深入地研究自然界的某一个局部，使科学研究从定性阶段过渡到定量阶段，从而使科学家共同体通过扩充范式应用范围和提高其精确程度，而逐步完善范式。
库恩把“常规科学”阶段看作是一个有始有终的过程，而推动这一过程的动力则是科学家对范式信仰的程度在科学研究过程中的反映。当某一研究领域的科学家团体坚持不懈地在常规研究中用范式去指导“解疑难”活动，去调整反常，而且研究的成果往往证实范式的**作用和地位时，范式的**几乎是不被怀疑的。但是，由于任一范式都不能穷尽真理，随着常规研究的深入，科学家们必然会遇到一类反常，它的出现不仅使科学家无法用范式调整，而且随着这类反常出现的频率增高，科学家会敏感地意识到这类反常构成了对范式的根本威胁。这时，“危机”来到了。一切调整均属无效，**需要的是寻求一个新的范式来替代旧范式，科学发展进入到革命时期了。
“科学革命”是从“危机”开始的，库恩指出：“危机的意义就在于，它可以指示更换工具的时机已经到来。”一般说来，触发“科学革命”的导火线都是科学发现。库恩认为科学发现是一个在时间和空间上不断扩展的复杂过程。他特别强调容易被人忽视的一点是：科学发现不是发生在某一特定时间、某一地点和某一人身上的单一事件。每一项重大的科学发现都要求科学家对原有范式做理论上和观念上的调整。当这些调整越来越明显的时候，我们可以把它看作是“科学革命”。由于库恩把“科学革命”视为新范式替换旧范式的过程，而范式又是由理论体系、研究规则、方法和哲学观点等构成的，因而范式的变革必然会引起科学理论体系的变革，引起科学家的认识论和方法论方面的变革，因而可以说是科学界的一场深刻的革命。
新的范式取代旧的范式之后，科学发展就进入到在新范式指导之下的“新的常规科学”时期。这之后的发展就会出现新的危机，并由此引出“新的科学革命”。科学就是在这