圓環(柱、筒)狀地質結構的研究歷史
圓環形地質構造的認識研究歷史已很久遠，按照地質學的經歷，文獻記錄過程可分為以下三個階段:
(1)初始發現階段:從地質學創立的250年前到20世紀50年代，地質調查方法和地質圖測繪水平不高，所以對圓環形構造的認識、記述、記錄很原始，地質觀測的視野有限，對於隱伏和半隱伏的圓環形構造，規模尺度大的、小的都無法研究發現，只是記述出露地表、規模中等的圓環形構造，由於記錄技術水平低，所以有關圓環形構造的標繪比較粗略，構造巖性記述也很簡單，圓環形構造個體在區域空間的展示表現不出應有的規模。地質學中對圓環形構造的性質、特點，與其相關的褶皺、斷層的關系也很少討論，更無專題論文討論記述。
(2)詳細常規描繪階段:從20世紀50年代到70年代，區域地質調查和地質圖測繪工作大規模展開。全球範圍的中比例尺(1∶20萬～1∶25萬)成為描述區域地質構造的重要依據，圓形構造普遍得到重視、記錄和展示。尺度不同的各級圓環形構造得到詳細、全面的記錄，地質組成和類型得到總結和論述。由巖漿侵入形成的渾圓侵入體、巖鐘、巖筒、巖管、巖枝、巖頸，以及古老的圓形地塊、變質雜巖圓核、由底辟作用形成的鹽丘、泥丘，中心式火山形成的圓形次火山巖體、沈積巖系中的圓形礁塊、沈積圓盤、圓形塊體等都得到詳細的記述。但當時發現的都是出露地表的，估計只占巖石圈存在圓環形構造的10%左右。由於當時的地質觀測和地質圖描繪的水平尚低，所以圓環形構造的個體、形態和內外部地質組成都描述得不很真實形象。由於中比例尺區域地質圖的新資料大大補充修改了小比例尺區域地質圖件，所以圓環形構造的組群展布及其與外圍其他地質構造的關系就比較充分地顯示出來了。區域性的地球物理和地球化學探測中也展示出圓環形構造的重力、電磁、放射性、化學性狀，從而使圓環形構造的調查研究普遍開展起來，不同類型的專題論文對圓環形構造進行了總結論述。例如，旋渦、砥柱、蓮花狀、旋轉核等構造。由於金伯利巖型巖管的發現，證明了巖管具有強爆、沖擊、刺穿的特征。也發現了很多新類型的巖筒、巖頸、巖枝，如碳酸巖筒、鹽丘、泥丘等。
近年來華北地塊核心部的冀魯旋卷構造，峨眉幔隆的基性火山巖圓湧構造等影響到廣大地區的構造礦產事件逐步引起人們的重視。原已發現的大連白雲山蓮花狀構造，遼寧鐵法大隆礦系渦輪構造，內蒙古烏呼都克地區的裏泥河孿生圓湧構造，永安環形構造，衡陽環形構造和日本關東大地震的近代地殼旋扭構造等也得到了較深入的研究。威廉士將環形斷裂構造劃分為五個類型:①火山環狀崩坍斷裂(應該包括不同類型的正向、負向中心式圓湧構造，露頭和隱伏的火山機構);②撞擊的環形斷裂;③環外輻射斷裂系(應該還有切線斷裂系);④隱伏的環狀斷裂(應該包括降升和冷縮的圓形巖體、隨動的地塊等);⑤島弧旋渦構造，如斑達海等，在海底的火山中圓湧構造分布很廣，類型也很多。
在礦產勘查的過程中，隱伏和半隱伏的圓環形構造也被陸續發現。截至20世紀70年代，用常規方法發現的巖石圈內圓環形構造估計只占總數的25%左右，遠未達到其應有的數量，所以此時圓環形構造雖然被記述，人們卻未能形成新的理念。只有當大量圓環形構造被發現以後，才能為新的地質構造理論的創立奠定基礎(圖版1-1，1-2，2-1，2-2，3-1，3-2，4-1，4-2，4-3)。
(3)圓環形構造、圓湧和深源強熱動力學理論的崛起階段:20世60年代起，航天對地遙感技術的出現，使地球科學研究發生了巨大的轉機，航天遙感技術對地球表面進行了千萬次的宏觀、形象、真實的記錄，提供了全球範圍內的海量數字影像，大大修改、補充了地質學者對地球的常規認識，詳盡真切的信息資料引起全世界對地球再認識的熱潮，真實形象的全景展示開啟了地球科學研究的新紀元。這些記錄檢驗並大大補充修改了不同比例尺的區域地質圖件，從全球地質構造的新高度，催生了很多新的地球科學理念。使人們比較全面、深入、詳細地發現地球表面到巖石圈存在大量密集的、不同尺度規模的、從幾米到幾千千米直徑的圓環形地質構造，它們世代重疊，新老交織地構成地球主體，從而改變了歷來認為地球結構以圈層板殼為主的傳統觀念。表明地球的表面、乃至數百千米深部的巖石圈地幔，不存在板殼圈層結構，而是重疊密集的圓形筒柱狀、輻射狀巖管、巖柱。古老的厚度小面積大，後期的直徑小深度大。這壹結果，大大超出了常規地質學的預料，從而不得不以新的理念，重新審視已往的地球地質構造結論，引發了“地球的圓湧結構與深源強熱動力學”理論推斷。1978年作者正式提出這壹新地質構造理論，編印了地質遙感培訓班教材講議(參見下邊的縮印書跡)，開始了地球圓環形構造的研究探索。
地球的圓湧構造與深源高能強爆熱動力學
地球的圓湧構造與深源高能強爆熱動力學
地球的圓湧構造與深源高能強爆熱動力學
地球的圓湧構造與深源高能強爆熱動力學
近30年來作者曾在不同的地質院校、學術會議上進行過講授交流，發表了相關論文，開展了專題研究，編制了不同範圍、不同比例尺的專題地質圖件。與很多地質機構進行合作探討和開展專題咨詢，取得了壹定的實用效果和理論發展。相關內容將在本書中論述介紹。
這裏要引出壹段經歷，說明此學說艱難的萌生過程。我在參加編寫《地球科學大辭典》時，由我主筆的遙感部分中有關圓湧構造的釋文經過了多次修改，分別為:
［環形影像］circular image，annular image是在航攝相片、衛星圖像等遙感數字或模擬圖像上呈圓形、橢圓形、同心圓形、交接圓環形、布列圓形或不規則渾圓形、破裂圓環形等由曲線圈閉形成的影像(圖版18-5，18-6)。
［影像環狀特征］image circular feature是在航攝相片、衛星圖像等遙感圖像上邊界為明顯或隱晦、斷續延伸、封閉呈圓形、近圓形、橢圓形、破裂圓形、同心圓形、交接圓環形、布列圓形或不規則圓形曲線所顯示的影像。它包容的範圍、直徑由數米到上千千米。其邊界和色調、影紋、結構、地貌和地表景觀特征與其周圍地區有明顯或比較隱晦的差異。圓形影像上往往形成獨特的高地或低窪地，發育環形、放射形向心型、背心型沖溝水系。地表地質被覆物和微地貌、土壤和植被，含水性等特征也與周邊有壹定差異。同時存在圓環型、圓心輻射型和周圍切線型幾組構造破碎、裂隙斷裂帶。這類影像都有特定的地質構造意義(圖版8-2，9-3，30-6)。
［環形構造］circular structure是遙感圖像揭示的大量圓形影像、環形影像，規模大小不等，以各種型式密集重疊排列分布。表現為地表地形地質景觀，如環形山丘、圓形盆地、環形窪地、環形山、圓弧形的陡崖、圓形湖泊、濕地、環形放射形沖溝水系、圓環形土壤、植被、表土幹、濕帶、圓環形地貌單元、圓環形影像條帶等地表景觀和獨特的圖像影紋結構。此外，邊緣規整的弧形構造也多屬破裂圓環形構造的殘留部分，經過還原歸位，都可以恢復到原來的圓環形影像構造形態。很多大型的圓環形人工農林、工程形狀也往往受到圓環形地質構造背景條件的控制，所以已觀測到的圓環形影像，都有壹定的地質構造意義。因此說圓環形構造影像的大量發現、揭示是遙感技術對地質構造研究的貢獻。數量眾多、類型復雜、結構交織的遙感影像信息，大幅度地拓展了地質學的認知視野，對擴大深化地質理論研究，提高地質應用效益都提供了發展前景，並將陸續發揮更大的遙感信息潛力。圓形構造不僅是地球中淺層巖石圈、水圈和大氣圈中普遍存在的物質力能運動形式和結構形態，而且在月球、水星、金星、火星等類地星體中同樣也存在大量密集分布的環形山、圓形盆地和旋渦狀運動、結構形態。對研究外星體對比地質學，探索類地星體、太陽系乃至其他天體的天文地質演化也有重要的科學意義。圓環形地質構造類型很多，形成機理也很復雜，是現代地質學研究的新領域和突破點(圖版32-8，40-1)。
［圓環狀構造］ring structure是地球乃至外星體表面普遍存在的稠密交織分布的、不同尺度、不同類型和不同世代的大量圓環形結構。在已知的星際空間，圓環形地質構造是最普遍、最重要顯赫的物質力能運動的形式和結構。遙感技術出現之後，大大擴展了圓環形地質構造的揭示能力，提供了比已往地質文檔、圖件中記錄描述的圓環形、旋渦形、圓塊形、圓弧形構造多成百上千倍的圖像信息，大大拓展了地質研究的基礎信息，必將引起地質構造理論的重大發展。目前觀測到的圓環形地質構造類型有:地殼渾圓塊體、圓形結晶基底、碎裂的萌地殼塊體、圓形的變質巖、侵入巖穹窿、圓形侵入體和巖漿穹窿、中心式火山、次火山機構、巖株、巖筒、巖頸、圓形盤地、圓形山原、沈降區、沈積、蓋層圓形褶皺、穹窿、鹽丘和其圓形底辟刺穿構造、隱爆角礫巖筒、強爆地內動力丘穹、圓形礁塊、圓形隕擊窪坑等。圓形構造的成因假說很多，有傳統的侵入巖、火山、地殼淺部硬核旋扭、旋渦、周邊塊體的擠壓、沖湧等。也有人認為是由隕石撞擊形成的。最新的說法是源自地球深部，主要是上地幔、下地殼極高熱核能爆形成的巖漿、地幔柱的向地球外殼沖湧，圓筒形通道形成的超強力穿層結構。地球不同深部的強熱核爆炸，形成巨大的沖擊、刺穿、噴射，引發火山、地震，推動巖漿(包括高強熱湍流、旋渦流、固態巖石、液體和氣體)沖湧到巖石圈的不同部位，引發壹系列物質熱能強沖擊，形成不同世代的圓柱(筒)形地質構造通道，滯留在巖石圈的不同部位，控制著地殼中淺層的所有地質過程，包括巖漿侵入、火山爆噴、造山褶皺運動、侵蝕剝蝕、沈積、變質改造。這種源自深部的貫通性特高強爆熱力物質湍流對本圓形內和鄰近周邊的地質演化全過程具有全系統主導作用，包括巖漿侵入、火山噴發、內生礦產的聚集，各種地質構造運動、沈積-變質作用和外生礦產的形成、總體地質結構的塑造等。同時也引發地震、海嘯、地內強爆、旱澇、酷熱-嚴寒、強風、暴雨、雷電磁暴、地光、特殊粒子物質噴射等災害和生態環境變遷。成為貫穿巖石圈-水圈-大氣生態圈的垂直聯協的超強熱動力鏈，統帥著綜合地質作用的全過程。自從圓環形構造被遙感揭示以來，地質諸元素間成因有了相關邏輯的集成顯示，引起地質學界的高度重視，同樣可應用到海洋、氣象、生態環境和災害學研究領域(圖版18-5，28-9，28-11，28-15，29-11，36-1，36-11，52-11，52-12，52-13)。
圓形構造依其空間規模，直徑尺寸可劃分為:洲際級，包括:①＞5000km(例如西亞大圓，直徑6300km)，②3000～5000km，③1500～3000km;區域級，包括:④1000～1500km，⑤500～1000km，⑥250～500km;地段級，包括:⑦200～250km，⑧150～200km，⑨100～150km;亞地段級，包括:⑩50～100km，?(11)30～50km，?(12)10～30km;小地段級，包括:?(13)5～10km，?(14)3～5km，?(15)1～3km;局部級，包括:(16)0.5～1km，(17)?0.1～0.5km，(18)?0.05～0.1km，(19)?0.01～0.05km，?(20)0.005～0.01km，(21)?＜0.005km。依其結構層次劃分為集群、系列和個體三級。依地質結構可分為16個類型。依演化程序分為8個世代。組成壹個包括性質、規模、世代、結構的分類，中心經緯度、地名的命名與編碼系統，可快速地將廣大範圍內的圓環形構造進行登記描述，標註相關地質圖件，隨時可以進行補充修改，建立專題數據庫，進入大系統檢索、分析、應用。
弧形構造壹般都可恢復成圓環形模式，按圓環形構造處理解析，研究應用。
［環形構造］circular structure又稱圓形構造。是地球和其他星球表面普遍存在的壹種構造形式。在地殼中它以近圓形的構造環帶為特征，通常在衛星相片上有明顯表現。環形構造的成因具有多樣性，它可能是地殼深部強烈的熱動力沖壓、旋扭作用的產物(具有明顯的圓形、環形、弧形邊界);也可能是地質歷史早期隕石撞擊的遺跡;有的可能是侵入巖體的露頭或隱伏邊界;有的又可以是大型盆地的邊界。而在平原地區出現的圓形構造也可以起因於地下水位的急劇變化。
請看這樣壹個再簡單不過的地質概念，卻經過了多次反復的修改。
回到正題，下面是地球的圓湧構造與深源高能強爆熱動力學的基本概念理論模型。圖1-1表示包括地核、地幔、地殼的總體動力地質結構。在超強熱核動力驅動下，地球深部物質以爆脹形式急劇地向淺部噴射、沖擊。壹個強熱中心的形成可能持續很長的地質年代，在經過急劇上湧之後，就可以進入“休眠”待發階段。圓湧構造以單體群居形式，爆發、穿刺到地球的中淺部，成為地球構造運動的主力體系。
圖1-1 地球深源高強爆(圓湧)構造動力學總體示意圖(中新生代)
圖1-2a為深源高強熱爆(圓湧)的內部熱動力分布情況，圖1-2b為圓湧構造的組成部分。圖1-3為壹個深源高強爆中心，從根源，經地內、陸殼、洋底、海洋到大氣生態圈的個體結構動力全貌。
熱核強爆並不全發生在地幔區帶，也可以發生在殼幔交界處，甚至地殼巖石圈或地核部位。現今觀測到的地震、火山源深度，就預示著地內強爆、震顫的深度，產生震顫的高溫、高壓、低速點可能分布在地內的不同深度，所以圓湧構造不能僅以地幔熱核概括之。地內強震顫不僅空間範圍廣，而且頻率很高，現代地震儀測得的地震火山點爆發頻率為500萬次/年，其中人類可感知的不下2000～3000次/年，強震爆200～300次/年。海洋地區如也能觀測，則其總頻度可能尚有大幅度增加。有些震顫地表可能很微弱，並不表明那些震爆壹定不強烈，只是距離太遠吧。這充分表明我們賴以生存的地球，尚屬較年輕的星體，經常處在活躍震顫、暴脹的狀態。
人類有史以來所經歷的強烈地震、火山、地爆在地球地質構造上並沒有造成明顯的構造形變，要形成如此明顯、稠密的圓湧構造形跡，必須有翻天覆地的構造運動、環境生態災變，其能量要比現今標定的最強火山、地震、地爆能量高2～5個數量級。這種重塑地球內外結構構造的點發源特高能熱———圓湧構造深源特高能強爆熱動力，才是當代最真切的地球動力源。
這些新的地球動力學見解，將在本書以後的章節詳細論述。
圖1-2 圓湧結構示意圖
圖1-3 深源強熱爆中心、海底火山成礦(包括油氣)、環境災害豎直動力貫層圓湧鏈(地質煙囪)