談地質(zhì)實(shí)習(xí)對(duì)學(xué)生地質(zhì)思維的培養(yǎng)—以貴州大學(xué)烏當(dāng)?shù)刭|(zhì)填圖實(shí)習(xí)為例

蔣 璽，唐 波

貴州大學(xué) 資源與環(huán)境工程學(xué)院，貴州 貴陽 550025

與廣博浩瀚的地球相比，人類的活動(dòng)空間只是滄海一粟，在以“百萬年”為單位的地史長河中，人類所涉及的時(shí)間尺度更是微不足道。但漫長的地質(zhì)歷史中，地球的發(fā)展和演化歷程又通過不同尺度的各種地質(zhì)現(xiàn)象和構(gòu)造得以記錄和保存。地學(xué)者的任務(wù)就是通過這些地質(zhì)信息，追溯和反演地質(zhì)事件的發(fā)生、經(jīng)過和結(jié)果，總結(jié)其發(fā)展演化規(guī)律，這就是“將今論古”的傳統(tǒng)地質(zhì)思維方法。

地質(zhì)填圖實(shí)習(xí)是地質(zhì)類本科培養(yǎng)中綜合性和實(shí)踐性最強(qiáng)的教學(xué)環(huán)節(jié)，是對(duì)前期礦物學(xué)、巖石學(xué)、構(gòu)造地質(zhì)學(xué)、地層學(xué)、古生物學(xué)等基礎(chǔ)課程的綜合性檢閱和實(shí)踐提升，教學(xué)質(zhì)量直接決定學(xué)生的專業(yè)認(rèn)知能力和綜合實(shí)踐能力。地球科學(xué)又是一門系統(tǒng)科學(xué)，這些基礎(chǔ)課程本身就是學(xué)科體系中緊密聯(lián)系的組成部分，所以在地質(zhì)填圖實(shí)習(xí)中，學(xué)生綜合地質(zhì)思維能力的培養(yǎng)成為課程教學(xué)的基礎(chǔ)和核心。本文圍繞貴州大學(xué)烏當(dāng)?shù)刭|(zhì)填圖實(shí)習(xí)，結(jié)合實(shí)踐教學(xué)實(shí)例，對(duì)實(shí)習(xí)過程中學(xué)生地質(zhì)思維的培養(yǎng)和建立進(jìn)行探討。

一、地質(zhì)思維的內(nèi)涵

地質(zhì)思維是地質(zhì)現(xiàn)象在人腦中間接而概括的反映，包含了諸多地學(xué)研究中的科學(xué)思想和哲學(xué)觀點(diǎn)，體現(xiàn)了人們對(duì)地質(zhì)現(xiàn)象從感官認(rèn)識(shí)到抽象概括，再到總結(jié)分析的思維過程[1-2]。從以“整體性和朦朧性”為特征的前地質(zhì)思維，到以“特征中心及線性方式”為代表的近代地質(zhì)思維，再到基于“平面模式”的經(jīng)典地質(zhì)學(xué)思維，最終發(fā)展到綜合“全方位和系統(tǒng)性”的當(dāng)代地質(zhì)學(xué)思維，地質(zhì)思維的發(fā)展史正代表了人類對(duì)地質(zhì)規(guī)律的認(rèn)識(shí)史[3]。由于地學(xué)研究對(duì)象—地球系統(tǒng)的抽象性和復(fù)雜性，決定了地質(zhì)思維具有不同于其他學(xué)科思維的特殊性[3]。從辯證唯物主義出發(fā)，地質(zhì)思維由物質(zhì)觀和時(shí)空觀組成，它們是認(rèn)識(shí)地質(zhì)現(xiàn)象形成、發(fā)展和演化的基礎(chǔ)[2]。從思維方式上，地質(zhì)思維又可分為理性地質(zhì)思維、非理性地質(zhì)思維和創(chuàng)造性地質(zhì)思維[5]。總之，研究對(duì)象“大、深、長、雜”的特點(diǎn)，決定開展地學(xué)研究必須具有全球性、多層次性、活動(dòng)性和疊加性的地質(zhì)思維[6]。

二、填圖實(shí)習(xí)中的地質(zhì)思維

1.“由點(diǎn)到空間”的地質(zhì)時(shí)空觀

地質(zhì)填圖是“由點(diǎn)到空間”的系統(tǒng)地質(zhì)思維過程。填圖工作設(shè)計(jì)從區(qū)域地質(zhì)空間開始，然后由面上規(guī)劃展開，設(shè)計(jì)地質(zhì)路線，再具體到工作點(diǎn)。而填圖實(shí)施過程則恰好相反，首先以地質(zhì)點(diǎn)為基礎(chǔ)，然后地質(zhì)點(diǎn)連接成地質(zhì)界線，再由地質(zhì)界線組合為平面地質(zhì)圖，最終形成具空間效果的綜合地質(zhì)圖。所以，填圖實(shí)習(xí)中培養(yǎng)和訓(xùn)練學(xué)生“由點(diǎn)到空間”的地質(zhì)時(shí)空觀尤為關(guān)鍵。

實(shí)習(xí)第一階段為地層剖面實(shí)測(cè)，通過實(shí)測(cè)剖面線上的地質(zhì)觀測(cè)和分析，訓(xùn)練學(xué)生根據(jù)沉積巖組合了解實(shí)習(xí)區(qū)的沉積史。但由于填圖實(shí)習(xí)是本科階段第一次綜合性實(shí)踐教學(xué)，所以開始大部分學(xué)生只能局限于對(duì)觀測(cè)點(diǎn)和工作路線的地質(zhì)現(xiàn)象認(rèn)識(shí)，難以對(duì)工作區(qū)形成準(zhǔn)確的空間構(gòu)架。因此，剖面實(shí)測(cè)結(jié)束后建立實(shí)習(xí)區(qū)地層層序就顯得尤為重要。通過建立地層層序，可將平面上出露于實(shí)習(xí)區(qū)的地層形象地“疊起來”，讓學(xué)生直觀了解實(shí)習(xí)區(qū)地層的沉積順序和形成時(shí)代，以及相同沉積時(shí)期不同區(qū)域的沉積變化。這樣，結(jié)合實(shí)測(cè)地層剖面在實(shí)習(xí)區(qū)域的平面分布，學(xué)生能對(duì)實(shí)習(xí)區(qū)的地層系統(tǒng)及大致空間展布特征形成初步認(rèn)識(shí)。

2.“整體和部分”對(duì)立統(tǒng)一的思維

“整體和部分”的對(duì)立統(tǒng)一是唯物辯證法的重要內(nèi)容。在地質(zhì)實(shí)習(xí)中也必須培養(yǎng)學(xué)生“整體和部分”結(jié)合的地質(zhì)思維。首先，部分組成整體，整體分成不同部分。填圖實(shí)習(xí)工作范圍一般幾十平方千米，而野外單個(gè)地質(zhì)點(diǎn)觀測(cè)范圍不過鄰近幾十米，所以填圖整體成果是通過不同區(qū)域的部分成果有機(jī)組合形成。例如，從填圖“部分”上看，烏當(dāng)背斜翼部均為單斜地層，但由西向東，產(chǎn)狀傾向顯現(xiàn)由南—南東—東—北東向連續(xù)變化，“整體”上則由此顯示出烏當(dāng)背斜的存在及其北東東的展布方向（圖1）。再者，部分從屬于整體，整體包含部分但不是部分的簡單疊加。在實(shí)習(xí)剖面實(shí)測(cè)中，地層總體產(chǎn)狀為南傾，但軟弱巖層（如泥質(zhì)巖等）或小型構(gòu)造的存在，會(huì)因形變、滑動(dòng)、崩落等導(dǎo)致局部產(chǎn)狀多變。所以在實(shí)測(cè)剖面計(jì)算時(shí)，若不把握巖層總體特征，以簡單的疊加組合方式利用產(chǎn)狀，計(jì)算結(jié)果會(huì)出現(xiàn)較大誤差。因此，剖面測(cè)制中必須培養(yǎng)學(xué)生樹立整體性思維，即從“整體”地層剖面的宏觀特征出發(fā)，合理選擇實(shí)測(cè)產(chǎn)狀，并從“部分”上作好剖面局部的素描和描述，力求真實(shí)客觀反映剖面特征。

圖1　烏當(dāng)實(shí)習(xí)區(qū)地質(zhì)簡圖

3.“透過現(xiàn)象看本質(zhì)”的思維

地質(zhì)現(xiàn)象紛繁多樣，記錄了區(qū)域的地質(zhì)演化史。野外實(shí)習(xí)中必須建立通過地質(zhì)現(xiàn)象的觀測(cè)研究，追溯其發(fā)展演化本質(zhì)的思維。例如，在烏當(dāng)實(shí)習(xí)區(qū)石炭系地層底部，常分布厚度不等的灰白色鋁土質(zhì)泥（頁）巖。實(shí)習(xí)中要求學(xué)生能從該層泥（頁）巖的成因和分布規(guī)律，掌握在石炭系地層全面沉積之前，區(qū)域上存在一個(gè)剝蝕期，且剝蝕面具有明顯的巖溶特征。并由此進(jìn)一步對(duì)比分析，了解到黔中地區(qū)覆于寒武系地層之上的大規(guī)模鋁土礦層的古風(fēng)化殼成因。又如圖1中，平面上顯示斷層 F1、F3、F4、F5、F6、F7、F8具有相似的南傾和近東西走向特征，且野外觀測(cè)發(fā)現(xiàn)斷層斷距由北向南逐漸減小。學(xué)生需要從斷層組合特征分析，認(rèn)識(shí)由這些斷層組合而成的一套逆沖推覆構(gòu)造，并分析其形成時(shí)由南向北的構(gòu)造應(yīng)力作用（圖2）。

圖2　實(shí)習(xí)區(qū)逆沖推覆構(gòu)造示意圖[7]

所以，“透過現(xiàn)象看本質(zhì)”的核心就是培養(yǎng)學(xué)生通過地質(zhì)現(xiàn)象的觀測(cè)和分析，建立能夠從現(xiàn)象反推一定時(shí)間域“發(fā)生了什么”及“為何會(huì)這樣”的思維。

4.“聯(lián)系和發(fā)展”的地質(zhì)思維

“普遍聯(lián)系”和“永恒發(fā)展”是唯物辯證法的基本特征，也是指導(dǎo)地學(xué)研究的基本地質(zhì)思維。地質(zhì)現(xiàn)象的形成不是一蹴而就，而是經(jīng)過各種“質(zhì)量互變”規(guī)律發(fā)展而來。野外實(shí)習(xí)中，學(xué)生對(duì)地層形成的發(fā)展性易于理解，但對(duì)構(gòu)造尤其是斷層的形成常缺乏運(yùn)動(dòng)和發(fā)展性認(rèn)識(shí)。所以，實(shí)踐教學(xué)中應(yīng)在充分的地質(zhì)觀測(cè)基礎(chǔ)上，培養(yǎng)學(xué)生建立地質(zhì)構(gòu)造的“聯(lián)系和發(fā)展”地質(zhì)思維。如通過實(shí)習(xí)區(qū)F1斷層面（帶）上明顯的多期次、多方向擦痕及斷層角礫，可向?qū)W生展示斷裂構(gòu)造的多次運(yùn)動(dòng)特征。不僅如此，發(fā)展特性也是地質(zhì)構(gòu)造的主要研究內(nèi)容，它可以從構(gòu)造形跡中得以佐證。如圖1中，斷層F2南端止于志留系地層，表明該斷裂構(gòu)造大規(guī)?；顒?dòng)終止于泥盆紀(jì)之前，但從其北端上覆白堊系地層中發(fā)育的小型次級(jí)正斷層分析，該斷層在喜山期有明顯的小范圍復(fù)活滑動(dòng)[8]。

所以在野外實(shí)習(xí)中，學(xué)生不僅要掌握地質(zhì)現(xiàn)象的形貌特征分析，更要善于理解地質(zhì)現(xiàn)象的“生命特征”，即利用“聯(lián)系和發(fā)展”的地質(zhì)思維認(rèn)識(shí)和研究地質(zhì)現(xiàn)象。

5.物質(zhì)觀與時(shí)空觀統(tǒng)一的綜合地質(zhì)思維

礦物、巖石主要體現(xiàn)地質(zhì)體的物質(zhì)性，地層和構(gòu)造則更多表現(xiàn)地質(zhì)現(xiàn)象的時(shí)空性。野外工作中，地質(zhì)現(xiàn)象的物質(zhì)性和時(shí)空性并不孤立，而是緊密聯(lián)系的。所以地質(zhì)實(shí)習(xí)中，更應(yīng)該通過教學(xué)實(shí)例，讓學(xué)生建立物質(zhì)觀與時(shí)空觀統(tǒng)一的綜合地質(zhì)思維。例如對(duì)實(shí)習(xí)區(qū)黃花沖的地層接觸關(guān)系分析就很好地反映了地質(zhì)現(xiàn)象物質(zhì)性和時(shí)空性的統(tǒng)一。如圖3，該地出露下奧陶統(tǒng)生物灰?guī)r、泥質(zhì)灰?guī)r，中上奧陶統(tǒng)生物灰?guī)r、泥晶灰?guī)r，下志留統(tǒng)鈣質(zhì)泥巖、砂巖，上白堊統(tǒng)礫巖、粉砂巖。地層通過整合、平行不整合、角度不整合三種接觸關(guān)系，從時(shí)空性上反映了地層連續(xù)沉積、垂直抬升間斷沉積、垂直抬升加水平運(yùn)動(dòng)間斷沉積的沉積發(fā)展過程。物質(zhì)性上，上白堊統(tǒng)礫巖繼承了下伏各地層中的灰?guī)r、砂巖、硅質(zhì)巖等作為礫石，以及砂、粉砂質(zhì)填隙物，同時(shí)平行不整合界面上的溶蝕作用，又直觀展現(xiàn)了奧陶系碳酸鹽巖的可溶性。

圖3　實(shí)習(xí)區(qū)黃花沖地層接觸示意圖

地質(zhì)研究中，物質(zhì)性是地質(zhì)現(xiàn)象的研究載體，時(shí)空性反映認(rèn)知水平。地質(zhì)思維時(shí)空觀的形成必須以準(zhǔn)確的物質(zhì)觀為基礎(chǔ)，物質(zhì)觀的發(fā)展又以量變到質(zhì)變的方式推進(jìn)時(shí)空觀完成提升。所以，地質(zhì)教學(xué)中地質(zhì)思維物質(zhì)觀和時(shí)空觀的培養(yǎng)并不是孤立進(jìn)行的，而是相輔相成、有機(jī)結(jié)合，共同推動(dòng)學(xué)生地質(zhì)認(rèn)知能力的綜合提升。

三、結(jié)論

地質(zhì)實(shí)習(xí)是綜合性實(shí)踐教學(xué)，但受時(shí)間和空間條件限制，學(xué)生能親歷和實(shí)踐的地質(zhì)現(xiàn)象必定有限。所以，利用實(shí)習(xí)區(qū)有限的地質(zhì)資源，培養(yǎng)學(xué)生的地質(zhì)思維能力成為實(shí)習(xí)教學(xué)的基礎(chǔ)和核心。要使學(xué)生在地質(zhì)填圖實(shí)習(xí)中建立和提高地質(zhì)思維，可通過教學(xué)實(shí)例，逐步培養(yǎng)學(xué)生“由點(diǎn)到空間”的立體思維，以及“整體和部分”結(jié)合的聯(lián)系思維，同時(shí)，以深入細(xì)致的野外觀測(cè)為基礎(chǔ)，訓(xùn)練學(xué)生透過現(xiàn)象看本質(zhì)，并以“聯(lián)系和發(fā)展”的辯證思想認(rèn)識(shí)和分析地質(zhì)現(xiàn)象，最終通過地質(zhì)物質(zhì)觀和時(shí)空觀的統(tǒng)一形成系統(tǒng)的地質(zhì)思維。換言之，就是要培養(yǎng)學(xué)生在實(shí)踐教學(xué)中勤動(dòng)手、善動(dòng)腦，學(xué)會(huì)以一種客觀的、全面的、立體的、動(dòng)態(tài)的、系統(tǒng)的眼光觀察和認(rèn)識(shí)地質(zhì)現(xiàn)象，并通過實(shí)踐、認(rèn)識(shí)、再實(shí)踐、再認(rèn)識(shí)的往復(fù)循環(huán)過程，達(dá)到地質(zhì)現(xiàn)象認(rèn)識(shí)和分析能力的提升。

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