开创地质力学

五年的心血浇注，李四光对于石炭纪和二叠纪的古生物蜓科化石进行了深人的研究，终于在1927年写成《中国北部之蜓科》一书，在国内外地质学界以及整个科学界引起强烈反响。

书中定出了二十多个蜓科属种，根据不同的蜓科化石，解决了地层划分问题。李四光也因此获得了伯明翰大学授予的自然科学博士学位。

科学博士学位是当时英国最高的学位，十分受人尊敬。

李四光也赢得了广泛的国际声誉，他提出的蜓科分举标准至今还被世界各国地质学家所沿用。

李四光虽然已把他对古生物蜓科化石的研究成果写成专著发表，指明了煤矿分布的地带，但在这一过程中，他又开始研究地质史上的另一重大问题。

中国古生代石炭纪和二送纪地层在我国华北和东北各地，属陆相沉积，中间夹着海相沉积的薄层，而南方地区则以海相沉积为主，在古生代时，它们大部分时间为海水淹没，而越往南，海相沉积越厚。

中国在石炭纪和二送纪时期，海水的进退现象为什么南方和北方差距这么大？是什么原因导致南北差异呢？

过去地质学家对这种运动所持的传统理论认为只有全球性的运动，要升都升，要降都降。如果真的是这样，那么南方北方都应该出现海水都升或者都降的现象。

但是事实却并非如此。李四光直觉地发现国外学者在这个问题上大概都弄错了，他决定对这个问题进行深入研究。

为了研究这一新的问题，李四光反复查阅了中外大量文献资料，对地球上其它地区当时海水活动的现象作了综合的调查和了解，从而提出一种新的假设，大陆上和海面上的升降运动有区域性的和全球性的，“李教授，你还在研究蜓科化石吗？”一天，李四光的一个学生来他的办公室，向他请教几个问题。

“蜓科化石的研究哪里有那么简单，你以为写了一篇论文做一个阶段性总结就都结束了吗？那你可就错了，我们以前研究的是北方的蜓科，还有南方的呢，最近我发现了一个有趣的现象呢！”

那名学生的兴趣被李四光激发起来了，他问道：“教授，是什么现象呢？能不能也说给我听听呢？”

“是这样的，我发现北方的蜓科化石大都分布在海陆相交错的地层薄层里，而南方蜓科化石则是生活在海里，主要分布在海相地层中，你觉得这能说明什么问题呢？”李四光一边说一边也不忘考察学生的分析能力。

那名学生略微一加思考，惊呼道：“教授，你的意思是说他们生活在同一个地质时代，但是有的生活在浅海，有的生活在深海吗？这太惊人了！”

“你说的没错，”李四光点点头说道：“这确实是一个有趣的现象，我觉得在同一个地质年代，南方海侵，北方海退，大陆上海水的进退不能完全归结为全球性运动，可能是由于赤道向两极或反过来又由两极向赤道的方向性运动。”

“可是，这是什么原因引起的呢？”

“关于这点，我也在研究中，比较可能的一种推论是由于地球自转速度在漫长的年代中发生变化引起的。具体情况还需要继续研究考察才能知道。”

李四光心中下了这样的定论，但是又一个新的疑问产生了，那么全球性的运动和区域性的运动的相互关系又如何呢？

它们是否也会因地球自转速度变化致使大陆岩石本身受到温度、应力、静压力和热液等的综合影响，从而造成大陆和海洋发生南北方向性运动？

李四光一头钻进实验室，反复做了多次模拟实验，他又跑到北京西山，仔细考察了那里的地形。

1926年，李四光根据大量的地质资料和自己的实地考察，写了《地球表面形象变迁的主因》一文。

在北京举行的地质学会上，他宣读了这篇论文。文章根据大陆上的运动方向，指出运动的起源大多归于地球自转速度的变化。提出“大陆车阀”，自动控制地球自转速度的变化，是引起地球表面形象变迁的主因。

论文宣读后，会场上响起一阵热烈的掌声。大家十分钦佩李四光大胆地提出了新的地质科学理论。这一创造性的论点，对那些坚持传统地质学理论的人，无疑是当头一棒。

坐在前排的美国地质学家威利士气势汹汹地从座位上站起来，用鄙视和嘲笑的语调说：“李四光，你在哪国留过学，这是哪个老师教的，在中国这个地方，怎么可以讨论这么大的问题？

我和美国其它地质构造研究者的观点一致，造山运动以及地球上的升或降都是全球性的。比如环太平洋的山脉都是由太平洋底的暹罗，它的边缘向着大陆挤压而产生的，怎么能谈到地球自转速度引起的变化呢？”

“威利士先生，我反复研究了你们的观点，但我认为亚洲各种构造型式的山脉与美洲的山脉的生成原因不大相同，中国的许多山脉并不在大陆的边缘。

像太行山、南岭、天山、昆仑山等山脉，怎能用太平洋底陷落来找到它们的形成原因呢？怎能与美洲的山脉生成原因相提并论呢？我看以上所指的中国诸山脉真正生成原因就是大陆本身的运动。”

李四光据理坚持自己提出的合乎实际的论断。

“反正你的论文纯属一派胡言。”威利士拿不出什么确凿的论据，却想用贬低的方法来否定李四光提出的理论。

不但是外国人反对，就连一些死抱着传统地质观点的中国专家们，这时也在一边交头接耳地议论着：“欧美专家研究多少年地质了，人家都没提什么‘大陆车阀’‘地球自转速度的变化’，李四光竟敢提出这样新的理论，简直就是不知所谓。”

※李四光有创新精神，勇于打破传统束缚。我们也要与时俱进，不断探索新问题，在探索中丰富才能才能。

冷嘲热讽，蔑视打击，有如倾盆大雨向李四光袭来。《地球表面形象变迁的主因》论文发表后，由于遭到威利士等人的反对，使地质力学理论有了对立面。

李四光决心在追求科学真理的道路上为中国人民争口气，他在研究地壳运动和地质力学过程中注意吸收中外科学的成果，但他并不盲目地把外国的东西作为偶像来崇拜。

对于“大陆车阀”自动控制地球自转速度的假设，李四光感到还缺乏实践材料，致使立论的根据还不够充分，这是应当解决的。

“大陆车阀”，简言之，好比刹车一样。地球自转速度的快慢影响地壳的运动，而且往往会把地球内部较重的岩浆挤压到地壳上面来，这种运动会引起剧烈的摩擦，而摩擦力就会产生类似刹车的作用，使地球的自转速度减慢下来。

李四光在研究这个问题时，把较多的精力放在如何运用地质力学的观点分析地壳的结构，揭露构造现象的内在关系，注意使这一理论与实际相结合。

李四光带领学生来到秦岭进行实地考察。秦岭在地壳运动中，地层发生过沼皱、变质和断裂现象。这种运动所形成的措皱山系，对李四光研究区别构造现象和区域构造现象之间的内在联系，以及当时地壳运动程式和遗迹是很有价值的。

李四光因此得到一个重要启示，一切构建现象，都不是孤立的，因此，李四光大胆地提出了“构造体系”这一概念。

为了进一步弄清构造体系的本质，李四光带领学生考察了南岭诸山脉，发现类似构造现象还很多，在掌握大量丰富材料的基础上，进行了模拟实验，从而使“山”字型的构造理论被肯定下来。

“山”字型构造的理论，经过实践是一个能找出实例的正确理论。但李四光并没有就此停步，而是继续探索，既然山字型构造真的是地球自转速度变化时形成的一种体系，那么山字型山脉的构成在中国和外国应该是普遍存在存在。

为了验证这个观点，李四光又到南京龙潭一带调查，果真证实了这种预测，于是，淮阳山字型构造被发现了。

经过多年的调查和研究，李四光肯定了山字型构造是地壳便面运动产生的一种专门的地址类型，如果有一条南北方向的脊柱，那么就有可能在它的东西两侧找到山字型成弧形的山系。

如果是东西方向的脊柱，则刚好相反，山系应该在它的南北方向形成。

根据实地调查材料，李四光继续深入研究，又让他发现除山字型构造体系外，在地球自转速度变化的影响下，随着地壳的相应变化，还会形成“多”字型构造体系。

为此，李四光写了一篇《东亚一些典型构造型式及其对大陆运动问题的意义》的文章。

他首创把力学带到了地质学领域，从地质力学运动的观点来分析地壳的结构实质和构造规律，用事实批判了传统地质学的静止的、孤立的观点。

这篇文章的发表标志着一门新兴的边缘学科诞生了，那就是地质力学，而人类对于地质力学的理论研究，也进入了一个崭新的阶段。

李四光开创的地质力学这门新学科，已经开花结果，正在造福于人类。