構造古地理學：揭示圈層動力過程整合的重要窗口

何登發

中國地質大學 （北京）能源學院，北京100083

1 地球系統科學中的構造古地理

地球科學的 “主旋律”每隔20～30年發生1次大變革。20世紀60年代開始的 “主旋律”——板塊構造理論，研究地球固體圈層的運動規律，是20世紀自然科學的重大突破；導致了地球科學（當然包括構造古地理學）、礦產資源、能源、災害預測與防治等研究領域取得重大突破，極大地推動了人類文明的進步。20世紀80年代中后期開始的 “主旋律”——全球 （環境）變化，研究地表流體圈層運動規律，試圖解決日益突出的環境問題，使地球科學進入表層地球系統科學時代，取得了一批重要的科學認識，但尚未出現可與板塊理論媲美的科學飛躍。目前，地球科學正在響起的第3個 “主旋律”——圈層動力過程整合，應是地學下一個重大理論的突破口 （汪品先，2009；汪品先等，2018）。

地球系統是一個由地球固體—流體圈層相互作用、生命系統—人類活動干預下的巨復雜系統。固體圈層過程表現為板塊運動，板塊運動導致火山活動、變質作用，釋放深部CO2，地球表面的硅酸鹽化學風化吸收CO2，二者構成地球一級碳循環，這個以碳循環為核心的 “自調節系統 （地球大空調）”維持著地球宜居環境，是形成大氣圈、水圈、生物圈、沉積圈、巖石圈等圈層的根本原因。面對地球 “巨復雜系統”，研究者需要打破時空尺度、跨越固體—流體圈層，實施 “跨維過程整合”等科學理念變革，而圈層動力過程整合以關鍵新數據獲取、大數據支撐的 “數據—模式驅使科學研究體系 （Data-Model Enabled Science System）”為主要途徑 （王會軍等，2014；……