野外地质工作方法与创新思维.ppt

野外地质工作与创新思维,马志红,2010年5月,此文能对您有些启示与帮助是我最大的欣慰！,一、钱学森之问与论创新人才培养,1、“为什么现在我们的学校总是培养不出杰出人才？” 2、“没有一所大学是按照培养科技创新领军人才的模式来办的。” 3、钱老在晚年最后一次系统谈话中，明确谈到“我想说的不是一般人才的培养问题，而是科技领军人才的培养问题，我认为这是我们国家长远发展的一个大问题。”,钱学森之问：,创新人才如何培养：,钱老认为： “一个有科技创新能力的人，要具备两个能力：一是逻辑思维能力；一个是形象思维能力，这两种能力都需要后天的培养教育。” 什么是培养科技创新领军人才的模式？“这种模式，就是逻辑思维和形象思维的训练并重实施的教育。” 钱老讲：“科技创新首先要进行形象思维，要善于联想，提出假设后再严密的逻辑思维证明。”,创新人才如何培养：,科学工作首先是从一个猜想开始，然后才是科学的证明。也就是说科学创新的思想火花是从不同领域大跨度联想激活的。这正是艺术家的思维方法，即形象思维。接下来的工作是进行严密的数学推导计算和严谨的科学实验验证，这就是科学家的逻辑思维了。 科学工作源于形象思维，而终于逻辑思维。 他一再强调：人才培养的基本途径是把自然科学和社会科学结合起来，走“科学与艺术”结合的道路，因为创新才是科学与艺术的共同灵魂。,直面钱学森之问：,2009年11月11日，安徽高校11位教授联合“新安晚报”给新任教育部长袁贵仁及全国教育界发出一封公开信：“让我们直面钱学森之问！”这11位教授认为“钱学森之问”是关于中国教育事业发展的一道艰深命题，需要整个教育界乃至社会各界共同破解。 2010年科技部，中科院联合召开了“创新型国家与创新人才”青年论坛。胡钰根据论坛上的发言整理成“科技创新人才从那里来？”一文发表在科技日报上。,文章指出：,1、科技创新人才从融合中来. 一个真正的科技领军人物必须是复合型人才。指出，现代脑科学研究已经表明：创新往往源于激情驱动下的直觉思维。从以猜想为开始的形象思维，经由大跨度的联想思维，到以论证为终的逻辑思维，是创新思维的基本规律。 “一个有科学创新能力的人不但要有科学知识，还要有文化艺术修养。”钱学森重视这种融合是符合思维科学规律的。,中国地质略论，1903年，鲁迅 中国矿产志，1906年，顾琅与鲁迅,第一本中国人自己写的地 质著作叫什么？是谁写的？,2、创新科技人才从求异中来 一个科技创新人才不能人云亦云，不能做群体的尾巴。 当众多专家在一起讨论时，创新人才要能够从中发现新东西，从中提炼总结出源于大众而高于大众的意见。这是一种独立自主敢于反对权威，反对多数人的素质。 钱学森认为：你是不是真正的创新就看是不是敢于研究别人没有研究过的科学前沿问题。 知识的传承要求”求同“，要靠标准的路径；而知识的延展要”求异“，要靠不同于标准的新路径。 在科研人员中，培养“求异”的思维，在科研群体中形成“求异”的氛围，可以激发创新人才成长。,多学科综合： ” 岩浆岩，古生物群，古生代地层，变质 作用，古生界构造形态，现代地震分布 更重要的是求异，敢于挑战权威！,”佳蒙地块“如何提出的？,3、科技创新人才从实践中来,科技创新人才不能闭门造车，不能纸上谈兵，而是在一个又一个的持续创新实践中成长起来的。钱学森26岁就和其他同学组成了研究火箭的技术小组他的战略视野与协作能力在实践中不断丰富。中外科学史一再表明：大创新一定需要大人才，大人才一定源于大实践。,变质岩研究霸主地位如何形成的？,大实践出大成果，出领军人物： 董申保教授在50年代末到60年代 初带领长地院师生在辽东、山东、 吉林、河北等地，变质岩区开展 广泛的1：20万地质调查。,4、科技创新人才从淡泊中来,科学研究是探索自然世界的活动，需要探索者把精力聚焦在研究对象上，在执着的探索中找到未知规律，任何与研究活动无关的内容、权利、财富、名望等，都是对研究者能力的分散。 在科学研究进程中，越聚焦越有能量，越是纯粹的热爱越能产生穿透力。 为了培养更多的科技创新人才，千万不要让科技界成为名利场，要建设神圣的科学殿堂！让我们的科学家沉迷于真理的大海乐而忘返，这样，当创新的“苹果”掉下来时，才能产生牛顿。 成为科技创新人才就要做到：一、不盲从潮流；二、由兴趣驱使；三、有益于社会。 使命感和创新力是当代科技人才培养的重中之重。,二、创造学基本原理及钱伟长先生论创新,创造学基本原理： 组合出新意：组合结果变化无穷； 联想出新意：联想中启发新意； 离题出新意：离开问题本身进入更广泛 的思维！,钱伟长先生论创新：,钱伟长先生论创新：,“我没有专业，国家的需要就是我的专业” “教育的目的是使学生掌握正确的学习方法、工作方法和思想方法，所学的课程也好、专业也好，无非是一种载体，通过这个载体来促使大家掌握这种方法” 首先要培养学生发现问题和提出问题的能力，而这正是科研创新最重要的起点。 我最好的学生就是那些毕业时满脑子充满问题的学生。 创新思维和独立思考能力的培养，教师应起导航、护航和加油站的作用。,对学生的培养： 本科生：教会学生自学，也就是教会学生战胜自己。当你毕业的时候，已经成熟的经人总结的知识，不需要老师教应该自己能学会，达到这样的水平就是一个合格的本科生 硕士生：对于硕士研究生，应该要求培养调查研究能力。没有调查就没有发言权，在所有的地方都是一样的。 博士生：对于博士研究生，应该具有提出问题的能力。一个真正的博士研究生不应该是老师给题目他去做，而是应该老师向他介绍几个发展比较快的领域，由这个博士研究生本人，经过调查研究提出问题，由导师来帮他把把关，看是不是有条件在这段时间里完成。,对教师的要求： 作为高校的授课教师，应该对所教的学科领域中当前存在什么问题、世界上哪些地方、哪些机构、哪些学校、哪些人在从事这方面的研究，哪些是研究得比较好的，都应知道得很清楚。然后通过授课，使学生清楚地了解这些情况，并且有强烈的欲望和责任去解决问题。,摘引自： 未来10-15年我国地 质科技人才培养研究,三、地质科学的特殊性与地质人才的素质要求,三、地质科学的特殊性与地质人才的素质要求,地质科学的特殊性，对地质人才提出了特殊的要求。二者是密切相关的，地质工作有如下七个方面的特殊性。相应地也要求地质科技人才具备七个方面的素质。从这七个方面的素质可以看到地质人才培养符合前面论述的创新人才培养的要求。 1、时间的宏大性： 地球经历了漫长的演化和发展历史，岩石记录40-42亿年地质科学研究时间跨长，以百万年（Ma）为时间单位。 地质作用一般是很长的时间过程。 要求地质人才：具有想象力丰富、分析力强的特性！,2、研究内容复杂性（地质作用因素的复杂性） 由于地球体的复杂性以及与生命、天体、环境相互作用的复杂性，地质作用因素的复杂性（多种因素）要求地质科技人才具备： 基础厚实、专业精湛、知识广博！ 3、研究方法的综合性 地质学的研究是地质、地球物理、地球化学、物探、测试、信息等的综合。野外与室内的综合。要求地质科技人才具有： 方法多样，技术先进，操作力强，综合能力强！ 4、研究领域的广泛性。 地质学研究领域包括宏观（宇宙）问题，也包括微观（粒子）问题。要求地质科技人才具有： 形象思维、发散思维和逻辑思维！,5、地质工作的实践性 地质工作的成果产生要求在野外实践、观测，并在试验室中实验完成。要求地质科技人才具有： 较强的野外观测能力、分析能力、发现问题能力，实验动手能力，综合思维能力！ 6、工作条件的艰苦性 地质工作长期在野外：草原、高山、无人区，环境恶劣，无权无利。要求地质科学工作者具有： 吃苦耐劳、乐观、热爱、执着的干地质事业，具有 奉献精神！ 7、研究对象的神秘性 地质学的研究对象为地球内的物质。要求地质科技人员具有： 好奇心、探索精神、创新能力！,地质研究中需注意的问题： 提高观察能力的决定性意义； 查明现象与本质关系的重要性； 地区性特点与全球规律的对立统一； 实验与模拟的重要性、相对性； 定性与定量研究的辨证关系； 成果检验与假设、学说与定律。,上述资料根据余际从、陈琦等资料归纳整理,四、涂光炽先生治学格言,设想要海阔天空， 观察要全面细致； 实验要准确可靠， 分析要客观周到； 立论要有根有据， 推论要适可而止； 结论要留有余地， 表达要言简意赅。,涂光炽院士（1920-2007年） 著名：矿床学家、地球化学家,设想要海阔天空，观察要全面细致； 实验要准确可靠，分析要客观周到； 立论要有根有据，推论要适可而止； 结论要留有余地，表达要言简意赅。 涂光炽 1993年7月22日，涂光炽挥笔疾书写下了八句科研格言，与科研人员共勉！,这是涂光炽在几十年的地质科学研究中的心得或者是经验总结。涂光炽认为，这八句话主要是针对地学工作者说的。地学的研究对象是广袤的自然界，是已生存和演化长达46亿年的地球。这种时空背景要求地学工作者的设想和思路必须开阔，要着眼于整个地球，而不只是脚下的地质现象和周边景观，要善于联想和回顾过去亿万年发生的地质现象。因此，不能拘泥于一时一地、一事一物。地学工作者要勤于思考，善于联想、对比和推理。,“设想要海阔天空，观察要全面细致”,设想要海阔天空会不会导致不切实际的妄想、玄想？涂光炽解释说：“我是搞地学的，地球的形成是40多亿年以前的事了，地球的形成要经过这么漫长的时间，经过了一个很复杂的过程。就不要太拘泥于一些琐琐碎碎的问题，而要海阔天空地设想一番。”但同时，地球上的矿（岩）石是地球形成和演化的记录者，对它的观测必须全面而细致，察其毫端，才能使设想发散到灵动的空间又不至处于混沌状态或逻辑不清晰。,“实验要准确可靠，分析要客观周到”,设想和观察只是工作的开始，实验是地球科学不可或缺的手段。野外的实地考察、现场采样，为科学实验提供真实的样品。而实验中，一位地学工作者必须熟练掌握各种仪器性能、操作方法，准确把握各种试剂配置，细心观察做好记录，把实验误差减至最小，才有可能得到准确的数据。然后根据准确可靠的实验记录，对实验结果进行分析。分析时要提倡独立思考，实事求是、全面周到，不能想当然而厚此薄比，遗漏重要发现。,“立论要有根据，推论要适可而止”,这也是针对地学工作者来说的。涂光炽认为，地球科学涉及地球与邻近天体各圈层，上下数十亿年历史，从目前科学水平看，我们所认识、所理解的只是部分现象、事实和规律，尚待解决和深入的问题还很多，即未知世界还很多。因此，立论是提出一个看法，表明自己的态度，即运用充分有力的证据从正面直接证明自己论点正确性的论证形式。立论的最终目的是正确地揭示出客观事物的本质和规律。因此要有根有据，提出自己的见解和主张，阐明其理由。推论要适可而止，就是在立论的基础上可以由此而彼的做一些推论，到切忌推得过早过多，要适可而止，恰到好处。但推论绝非含糊其辞、模棱两可。,“结论要留有余地，表达要言简意赅”,涂光炽认为，科学研究是一个没有穷尽的过程，历史上很多科学立论并不是一次就做得很完美，乃存有大量争议，最后逐渐补充完善的，地学研究中也不乏其例。今天的结论不一定很全面，有的问题未看到想到，会与实际情况有所出入。因此，结论要留有余地，不要把话说满、说的太死。言简意赅说的是语言文字的表达力求简明扼要、准确实际，避免空洞冗长。“言简意赅”是一个训练有素的科技工作者必备的素质，不仅要体现在文章的文字上，也应反映在口头的表达上，这是学风严谨的重要标志。,八句治学格言，可谓一环接一环，环环相扣，浑然一体，非常简洁实际，却又充满深邃的哲理。不积跬步无以至千里，不聚细流不以成江海，这是涂光炽几十年的学习、工作经验的心得总结。当腾讯网的记者郭桐兴采访涂光炽时，他指出这八条是互相联系和彼此制约，其中关于观察、实验、分析、表达、立论五条的提法，科技界取得了共识，但对设想、推论和结论三条的提法是否合适，有待进一步斟酌。正因为涂光炽在学术上善于归纳概括，精于演绎分析，长于广征博引，勤于提炼升华，他每次授课或做报告，新思想，新见解，新观点总是娓娓道来，让人耳目一新，受益匪浅，为同行和后学尊崇敬佩。,上述资料摘引自涂光炽传姚昆论著，2010.5,五、当前存在的问题,五、当前存在的问题,白春礼院士： 在地质学方面，目前的研究工作存在着“三多三少”现象，即：证明西方学者提出的假说和理论的研究多，提出我国自己的假说和理论少；单一学科封闭式研究多，真正意义上的多学科交叉与综合集成研究少；模仿性研究多，独创性的成果少。 野外工作存在三个问题： 不做野外地质工作； 不会做野外地质工作（想做做不好）； 做了野外地质工作，不会联想与综合。,六、野外地质工作概述,野外地质工作综合地质考察 运用地质理论知识和研究方法，在野外开展全面、综合地质研究工作。 以野外地质现象观察、识别、鉴定为基础，通过多学科综合分析，得出初步地质结论。 野外地质工作，服务于地质科学探索，是获取第一手数据和资料的重要手段，是产生原始创新成果的重要途径。 通过野外地质工作获得的原始数据，有助于正确认识自然现象，发现自然规律，对地质科学研究有着极为重要的意义。,野外地质工作综合地质考察,无论过去与现在还是将来，在揭示大自然科学规律中，野外地质工作都是必不可少的基础性、原创性科技手段。 野外地质工作是培养优秀科技人才的特殊途径。注重理论研究和野外实践相结合，是我国科技战线的优良传统和成功经验。 野外地质工作以其艰苦复杂的条件，跨学科（领域）、团队合作的组织方式和不怕困难无私奉献的精神要求，为人才成长提供了特殊锻炼的环境。,野外地质工作是地质研究工作的主体！ 没有野外地质工作就不是地质工作！ 不做野外地质工作就不是地质学家！,室内工作应以野外工作为基础，是野外工作的细化、深化、验证、综合提高的过程：,（1）野外地质工作的类型： 区域地质调查（含矿调）： 1：25万，1：5万 矿区、矿点地质详查 科研野外地质工作 专项地质调查：灾害、工程、环境、农业、 旅 游 科学考察：南极、北极、喜马拉雅、地质空白区;,（2）野外地质工作的准备 思想准备: 吃苦精神、科考精神、探索精神 物质准备:衣、食、住、行 业务准备: 全面收集前人资料： 收集什么资料：区域资料、基础资料、最新成果。自己会读这些资料，能很快从这些资料中提炼出最核心最有用的东西，与我们研究的内容挂上钩。要有眼光，从中发现、提出问题，看到进一步发展的景象。 研究前人工作成果：前人对本区主要地质问题有那些结论性意见与认识，存在什么问题； 按本次工作要求，应该解决什么问题，解决这些问题，关键地质工作是什么； 野外踏勘是设计的前提。 做出工作设计或年度工作计划。,（3）野外地质工作的内容 “看、记、画、采”四大基本功 看地质观察； 记把看到的东西用文字形象的表达出来； 画把看到的东西用各种图件真实的表达出来； 采为深化研究（室内研究）采集样品与标本； 看什么？怎么看？ 记什么？怎么记？ 画什么？怎么画？ 采什么？怎么采？,第一部分 看地质观察,科学家的创造力，一方面来源于对于世界的观察，他们总是能在纷繁复杂的世界中找到 他们关注的重点，并深入地探索下去，对事物进行抽象化，并积极的进行联想和现象；另一方面来自于自身的思考、总结和归纳，将外界事物和事物的关系转化为抽象的逻辑后进行推理、推算等过程，也是他们发现新想法的源泉。 观察野外地质工作的核心。 要采取一系列措施（选线、选点、揭露），保证看得见、看清楚、看明白,观察的水平高低是地质理论水平高低的体现，是地质实践能力的体现。 见多识广你不知道的我知道！你没见过的我见过！ 看什么： 看差别、看特征、看变化、看关系！ （一）看差别区别地质体。 从岩石大类到具体岩石类型到细微的变化，区分的越细越好，水平越高。,怎么看： 1、看地貌差别：峰、岭、脊、梁、坡、坎、沟等，反映什么地质现象； 2、看结构构造差别：区别岩石大类、岩石类型； 3、看颜色差别：区分岩石类型及外生作用反映的地质情况； 4、看成分差别：区分岩石类型； 5、看风化产物。,（二）看特征岩石特征（看岩石）,地质体的特征是通过岩石类型及岩石组合反映出来的。 首先要看岩石看岩石是野外地质工作的核心。 岩石是各种地质作用的记录，地质现象的载体，一切产在岩石中，一切由岩石表现出来。 （矿石是特殊的岩石、油气产在岩石中、岩石组成构造、特殊岩石反映构造。）,岩石是由矿物组成的，识别造岩矿物是基础。 七大造岩矿物组成基本岩石类型。 浅色：石英、斜长石、钾长石、方解石； 暗色：黑云母（绿泥石）、角闪石、辉石。,七大造岩矿物的鉴别： 石英与长石光泽、解理； 斜长石与钾长石双晶与颜色； 长石与方解石硬度、解理； 黑云母与绿泥石颜色、光泽、硬度； 黑云母与角闪石形态、光泽、解理； 角闪石与辉石形态、矿物组合； 矿物共生组合与含量是鉴定矿物的重要参考内容。,掌握各大类岩石基本特征（分类表），区分三大岩类，定准二类岩石名称，能更准确更好（有突出特征，特征矿物等）。 岩石定名口诀： 看颜色想成分； 看结构构造想成因； 目估矿物含量想岩石分类表； 准确定名！,对口诀的解释：,颜色：对于结晶岩和碎屑岩是矿物成分的综合反映，对于未结晶的岩石（泥岩、灰岩、火山岩）是化学成分和杂质的综合反映。 结构构造：结构是组成岩石矿物的自身特征和组合关系；构造是组成岩石的矿物集合体的排列方式。不同成因类型的岩石，都具有反映成因的特殊结构构造，它是区分三大岩类具体岩石类型（与矿物成分共同）的决定因素。 矿物含量：组成岩石各种矿物的比例是矿物成分分类的基础，要有量的概念，要牢记分类表。 注：此外地质产状是区分同成分、同结构岩 石的决定条件。,特征矿物（特殊矿物）的出现反映形成条件与成分往往是特殊岩石。单矿物岩的出现要更加注意它反映的特殊条件，及与成矿的关系。 在一个地区工作，要做本地区的岩石分类图表。 综合分析岩石类型及岩石组合特征，总结地质体的野外特征。,1、颜色变化； 2、矿物成分变化； 3、结构变化； 4、构造变化； 5、后期构造影响，出现的构造现象； 6、蚀变与矿化； 7、风化后的地貌产物特征。,（三）看变化在该岩石分布的范围内（岩层、岩体），观察内部变化,（四）看关系地质体（岩石类型）之间的关系,1、地层与地层： 整合关系：连续沉积渐变过渡； 不整合关系： 平行不整合：上下地层产状一致，中间有地层缺失；下伏地层有古风化壳；上覆地层中有下伏地层的碎屑。 角度不整合：上下地层产状不一致，中间缺失地层，下伏地层有侵蚀面，上覆地层有下伏地层的碎屑。 断层接触：地层沿走向突然中断，沿倾向重复出现，断层带内出现构造岩及断层现象。,2、地层与岩体,侵入接触： 岩体：边缘结构变细或出现斑状； 边缘成分变化：暗色矿物增多； 边缘出现定向构造：片麻、流动； 边缘出现围岩捕掳体； 有岩枝穿入围岩。 围岩：出现热蚀变，热变质，接触交代现 象。 沉积接触： 岩体上部有侵蚀面或古风化壳； 上覆地层有岩体的碎屑。,断层接触 岩体与地层突变接触，在接触带出现构造岩或构造现象。,3、岩体与岩体 侵入接触： 晚期岩体具冷凝边，有岩枝插入早期岩体；可有早期岩体捕掳体。 早期岩体有蚀变及热变质。 断层接触： 岩相（岩性）突变，在接触带处，出现构造岩及构造现象；,（五）主要地质体（岩石类型）的野外观察,一、侵入岩的野外观察： 侵入岩的大约有千余种，他们之间存在着物质成分、结构构造、产状成因等方面的差异。但是各种侵入体之间又有一系列的过渡种属，这也显示了他们之间存在着密切的内在联系。 1，侵入岩的分类命名： 大多数侵入岩都是显晶质岩石，鉴定是首先根据产状和结构构造，把岩体分成中深成相和浅成相，然后用不同的分类表。,中深成岩分类表的解释：,首先观察其色率（色率即暗色矿物占造岩矿物的总量的百分数）； 其次观察石英（或副长石）有无和含量； 观察长石有无和钾长石和斜长石的相对含量； 没有长石或没有钾长石时，则注意暗色矿物的种类；,中浅成岩分类表：,浅层相一般结晶粒度比较细，常见细粒隐晶质，肉眼分辨其成分比较困难，则按利用色率判定岩石大类； 如果是斑状结构岩石，可用斑晶矿物来判断属那个大类； 斑岩指斑晶是钾长石和石英的岩石；玢岩是指斑晶是斜长石或暗色矿物的岩石； 煌斑结构暗色矿物自形程度好或形成斑晶的岩石结构；具有此种结构的岩石叫煌斑岩，它的进一步命名可根据矿物成分，如闪斜煌斑岩（角闪石、斜长石）。,中浅成岩分类表的解释：,2、侵入岩的观察要点：,岩石命名口诀： 看颜色想成分； 看结构构造想成因； 目估矿物含量想岩石分类表； 定岩石名称！ （1）岩石颜色（色率）的观察： 注意：色率的深浅，除暗色矿物的含量外，颗粒大小也有关。 （2）主要造岩矿物肉眼鉴定鉴别； （3）估算矿物含量（要经常训练）；,（4）结构构造的观察 结构：矿物自身的特点（结晶程度、颗粒大小、形态）以及矿物之间的组合方式，它决定于岩浆成分和形成时的物化条件。 构造：是指矿物集合体之间或矿物集合体与岩石其它部分之间的排列方式和充填特点，它的形成则以地质因素为主要条件（构造运动、岩浆流动等）。,结构的野外观察： 岩石的结晶程度：全晶质、半晶质、玻璃质； 自形程度：自形晶、半自形晶、它形晶； 粒度： 绝对大小：粗粒 d5mm 中粒 d 5-2mm 细粒 d 2-0.2mm 微粒 d0.2mm 以岩石中代表矿物为准（钾长石、斜长石、石英） 相对大小：等粒、不等粒、斑状； 斑晶的观察：成分、组合、含量； 特殊结构：伟晶结构、细晶结构、煌斑结构；,构造的野外观察：,块状：均匀、无定向、无聚集； 斑杂构造：岩石不同组成部分、成分、结构上有差别，整个岩石看起来不均匀； 条带状构造：不同组分（颜色）、结构组成条带； 流动构造：岩体边部矿物定向，片麻状平行接触面。,3、侵入体特征变化规律的观察,（1）颜色变化规律； （2）矿物成分变化规律； （3）结构变化规律； （4）构造的分布特点； （5）地质构造对岩体的改造； （6）蚀变与矿化； （7）风化产物与地貌形态。,4、岩体间或岩体与地层接触关系的观察5、侵入体的综合研究：,侵入体相带的划分； 侵入体的期次与时代确定； 侵入体的原生构造； 侵入体的产状与剥蚀深度； 侵入体形成深度的确定； 脉岩的观察与研究； 岩浆同化混染作用与分异作用的观察与研究； 侵入体的成因分类； 侵入作用与成矿的关系。,6、侵入岩有关问题的思考,形成这个岩体的岩浆是什么性质？ 它在哪里产生的（从哪里来的）？ 它为什么分布在这里？ 它的出现反应什么大地构造问题？ 它可能与什么矿产有关？ 它在地表出露对生态环境有什么影响？,