地质作用中的突变和渐变

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1、地质作用中的突变和渐变胡宝群（东华理工大学地球科学学院，江西南昌，3340013）摘要：渐变和突变是变化的基本形式，各自特征极不相同，研究方法和思路迥然。在地质作用过程研究时，要区别对待这2类变化，否则难以得正确的认识和预测结果。以岩石圈中水的临界奇异性突变为例，初步研究了水的渐变和突变行为，指出岩石圈中水的临界奇异性突变是许多内生地质作用发生的肇因。关键词：突变；渐变；临界奇异性；水；地质作用中图分类号：文献标志码：文章编号：突变和渐变是自然和社会的两种基本变化形式，岩石圈中地质作用过程也是由突变和渐变组成。两者变化特征及表现方式存

2、在明显的差别，成因也不相同、因果之间的联系各异，两者的研究方法、思路、观念等也不相同。在研究地质作用中的突变和渐变时，若不加区别或忽略其中之一，就必然会出现混乱、错误，得不到合理的结论，更不能进行正确的预测。1渐变和突变的一般性问题1.1渐变和突变概念渐变，分为量的渐变和质的渐变，量的渐变是指量的增加或减少，也就是量变。质的渐变是指新质的逐渐积累或旧质的逐渐衰减，也是质变的一种形式。突变，则是质变的另一种形式，是变化过程的跳跃，是不经过任何过渡阶段从一种质态到另一质态的飞跃（据百度百科，2016-09）。渐变和突变，也是一对哲学概念，常

3、与渐变和灾变、量变和质变等有一定的相似性。但在不同学科或使用环境中，有意义相同的部分，也有一定的差异。许多过程包括地质过程，都是由渐变和突变、或多个渐变和突变共同组成，是两者的对立统一。与渐变不同，突变有3性质：突发性、明显性和决定性（屈定坤，1987）。突变表现可以是运动方式、方向、结构或某些物理化学量的突变。根据物理化学量在时空上的变化梯度的大小、或是否连续，来定义渐变和突变。可以是对时间的变化梯度，也可以是对空间的变化梯度，或同时对时间和空间的梯度。1.2渐变和突变研究方法渐变的研究方法。渐变大多数还是平衡态和可逆的，或近平衡态，

4、对于化学过程则可用平衡热力学、状态方程等来研究。其物理化学性质的变化是渐变的，梯度是连续的。渐变可以是线性，也可以是非线性的。突变的研究方法。物理化学性质是突变，分别对时间或空间、或同时对时间和空间的梯度是突变和不连续的。在某个时间和空间，其相对应物理化学性质会趋无穷大。突变数学是研究突变过程的新方法，突变的形式和种类也有多种，只要控制变量不超过4个则只有7种初等突变模型。在对于地质过程的研究中，要区别使用两种方法，否则不能正确地理解地质过程、成因及正确地预测。1.3系统的渐变和突变单因素简单系统。单一变量或原因、单一结果和单一控制规律

5、所组成的系统，其渐变和突变规律研究起来会简单一些，但仍然有原因、结果、控制规律及系统整体的突变和渐变。这种简单系统在自然和社会中都是极少的，更多时间是人们为简化或抓主要因素、主要矛盾而假定的。第一作者简介：胡宝群（1965-11），男，江西进贤人，博士，教授。从事岩矿地球化学研究。Email:bqhu@ecit.cn,0794-8250911。国家自然科学基金项目（41472069，41172078和40862005资助）。1多因素复杂系统。一般情况下，更多的是多因素、多结果和多种控制规律的复杂系统，或是多个系统组成的巨系统。对于复杂巨

6、系统，想一一列出其因-果-控制规律是不现实的。对于这种复杂的巨系统要想用分析的方法，把各系统分解出子系统、再次一级的系统等，是极为困难或根本是不可能的。通常的做法有多种：（1）应用统计的方法，研究因果之间关系，常是有效而直观的方式。（2）抓出几个系统，即几个主要因素-结果-控制规律所组成的系统，再综合研究这几个主要系统的相互耦合作用。（3）直接只研究过程变化中的几个突变、甚至是主要突变。可以提纲挈领地了解复杂系统的变化过程。（4）热力学方法。热力学很大程度上就是带有统计意义，不管各粒子的具体运动，得出统计意义上的规律和规则，结论可靠。如

7、只管始态和终态，可以多个途径来实现。1.4人类认识观的局限性人类时间观的长短的局限性，与地质时间观的不同。人类空间观的长短的局限性，与地质空间观也不同。人类对知识的表达，各领域的描述的符号、概念、规则等的难统一，造成认识的片面性，易引起混乱。研究者的知识体系的局限性，人们的知识有限性，不能多角度地发现和合理的表达。研究者个体对全方面知识的驾驭能力都有一定局限性，这些因素都可能造成对性质迥然的各种变化过程研究的不可能完整。2地质过程的基本过程及简化（1）地质过程的基本特征。岩石圈中的各种地质作用，任何一个都是复杂的系统，多种因素、多个结果

8、、多种控制规律，相互交织。企图都要一一了解清各因果及控制规律的之间的关系，是不可能的。如地震，事实上人们所称的地震是一系列的地震组合，只是其中一次或二次的地震能级最大。地震的影响因素有岩石的物理性质、岩石圈