圆形(柱状、管状)地质构造的研究历史
(1)初步发现阶段:地质学创立前250年至20世纪50年代，地质调查方法和地质图件填图水平不高，对环形构造的认识、描述和记录较为原始，地质观测领域有限。对于隐伏和半隐伏的圆形构造，无法发现大尺度和小尺度，只能描述地表裸露和中等尺度的圆形构造。因此，环形构造的绘制比较粗糙，构造岩性的描述也很简单，单个环形构造在区域空间的显示没有显示出应有的比例尺。在地质学中，环形构造的性质和特征以及与之相关的褶皱和断层之间的关系很少讨论，更不用说在专门论文中讨论和描述了。
(2)详细常规描述阶段:50-70年代，大规模开展区域地质调查和地质图填图。全球中等比例尺(1 ∶ 20万~ 1 ∶ 25万)已成为描述区域地质构造的重要依据，环形构造一般被重视、记录和显示。详细而全面地记录了不同尺度的环状构造，并对其地质组成和类型进行了总结和讨论。岩浆侵入形成的圆形侵入体、岩钟、岩锥、岩管、枝颈，以及沉积岩系中的古圆块、变质杂岩圆核、底辟形成的盐丘和泥丘、中央火山形成的圆形次火山岩、圆礁、沉积岩盘和圆块等都有详细描述。但当时所有的发现都暴露在地表，仅占岩石圈环状结构的10%左右。由于当时的地质观测和地质图描述水平还较低，对环形构造的个体、形态和内外地质构成描述得不是很逼真。由于中比例尺区域地质图的新数据对小比例尺区域地质图进行了很大的补充和修改，环形构造的群分布及其与其他外围地质构造的关系得到了充分的展示。环形构造的重力、电磁、放射性和化学性质在区域物化探中也有所显示，从而普遍开展对环形构造的调查研究。不同类型的专著对循环结构进行了总结和讨论。比如漩涡、柱子、莲花、旋转核心等结构。由于金伯利岩型岩管的发现，证明了岩管具有强烈的爆炸、冲击和击穿特性。还发现了许多新类型的岩石锥、颈和分支，如碳酸盐锥、盐丘和泥丘。
近年来，华北地块核部的冀鲁螺旋构造和峨眉地幔隆起区的基性火山岩喷溢构造逐渐引起人们的关注。大连白云山莲花状构造、辽宁铁法大龙矿系涡轮构造、内蒙古乌呼都克泥河双圆构造、永安环状构造、衡阳环状构造、日本关东大地震现代地壳扭转构造等也有深入研究。威廉将环形断层构造分为五种类型:①火山环形塌陷断层(应包括正负不同类型的中央环形涌浪构造、露头和隐伏火山机构)；②撞击性环状骨折；③环外辐射断裂系统(应有切线断裂系统)；(4)隐伏环形断层(包括下降、缩小的环形岩体和跟随地块等。);⑤岛弧涡结构，如班达海，在海底火山中分布广泛，类型较多。
在矿产勘查过程中，隐伏和半隐伏的环状构造也相继被发现。到20世纪70年代，常规方法发现的岩石圈内的环形构造估计只占总数的25%左右，远远达不到应有的数量。因此，虽然圆形结构在这个时候被描述出来，但是人们并没有形成一个新的概念。只有发现了大量的环形构造，才能为新的地质构造理论的建立奠定基础(板块1-1，1-2，2-1，2-2，3-1，3-2，4-65438)
(3)环形构造、环形涌浪和深源强热动力学理论的兴起阶段:自20世纪60年代以来，天基遥感技术的出现为地球科学研究带来了巨大的转折。天基遥感技术对地球表面进行了数千万次宏观、生动、真实的记录，提供了全球范围内的大量数字影像，极大地修正和补充了地质学家对地球的常规认识，详实真实的信息引起了世界范围内重新认识地球的热潮。这些记录检验并极大地补充了不同比例尺的区域地质图，从全球地质结构的新高度催生了许多新的地球科学概念。全面、深入、细致地发现，从地球表面到岩石圈存在大量密集的圆形地质构造，规模大小不一，直径从几米到几千千米不等。它们世代重叠，新旧交织，构成了地球的主体，从而改变了地球结构主要由板块和壳体组成的传统观念。说明地球表面的岩石圈地幔，即使是几百公里深，也不是板壳结构，而是密集重叠的圆柱形、放射状岩石管和岩石柱。古代厚度小面积大，后期直径小深度大。这一结果大大超出了常规地质学的预期，于是我们不得不以新的思路重新审视以往对地球地质结构的结论，由此产生了“地球环形涌的结构与深源强热动力学”的理论推论，在1978中，作者正式提出了这一新的地质结构理论，并编辑出版了地质遥感培训班教材(见下文《痕迹》一书)，开始了对地球环形结构的研究和探索。
地球环涌结构与深源高能强爆炸的热动力学
地球环涌结构与深源高能强爆炸的热动力学
地球环涌结构与深源高能强爆炸的热动力学
地球环涌结构与深源高能强爆炸的热动力学
近30年来，作者在不同的地质院校和学术会议上进行过讲座和交流，发表过相关论文，开展过专题研究，编制过不同范围和比例尺的专题地质图。与许多地质机构进行合作讨论和专题咨询，取得了一定的实践效果和理论发展。相关内容将在本书中讨论和介绍。
在这里，我想介绍一个经历来说明这个理论的艰难过程。我在参与《地球科学大辞典》编纂时，对我写的遥感部分的圆涌构造的解释进行了多次修改，即:
【圆形影像】圆形影像是在航空像片、卫星影像等遥感数字或模拟影像(图版18-5、18-6)上通过曲线陷印形成的影像，呈圆形、椭圆形、同心、相交、排列或不规则圆形、破碎状。
【影像圆形特征】影像圆形特征是在航拍、卫星影像等遥感影像上显示的边界明显或模糊、断续延伸、闭合圆形、近圆形、椭圆形、破圆形、同心圆、相交圆形、排列圆形或不规则圆形曲线的影像。它覆盖的范围和直径从几米到千千米。它的边界、色调、阴影图案、结构、地貌和地表景观特征与周围地区有明显或隐含的区别。圆形图像上常形成独特的高地或低洼地，发育环状、放射状向心、马甲状沟壑系统。地表地质覆盖和微地貌、土壤和植被、含水量等特征也不同于周边地区。同时，还有圆环型、中心放射状、周边切线型等多组构造裂缝和破碎带。这些图像都具有特定的地质构造意义(图版8-2、9-3和30-6)。
【圆形结构】圆形结构是遥感影像揭示的大量圆形影像和环形图像，其尺度不一，排列密集，分布形态多样。它以地表地形和地质景观为特征，如圆形丘陵、圆形盆地、圆形洼地、圆形山地、圆形悬崖、圆形湖泊、湿地、圆形径向沟水系、圆形土壤、植被、表土干、湿带、圆形地貌单元、圆形影像带等地表景观和独特的影像明暗结构。此外，边缘规则的弧形结构多为断裂的圆形结构的残留部分，修复后均可恢复为原始的圆形图像结构形式。许多大型圆形人工农林工程形状往往受圆形地质构造背景条件控制，因此观测到的圆形影像具有一定的地质构造意义。因此，大量环状构造图像的发现和揭示，是遥感技术对地质构造研究的贡献。大量类型复杂、结构交织的遥感影像信息极大地拓展了地质学的认知视野，为拓展和深化地质学理论研究、提高地质应用效益提供了发展前景，并将逐步发挥更大的遥感信息潜力。圆形结构不仅是地球浅层岩石圈、水圈和大气圈中常见的物质力和能量运动形式和结构形式，也是月球、水星、金星、火星等类地恒星中大量密集分布的环形山、圆形盆地和涡旋运动和结构形式。研究外星天体的比较地质学，探索地球天体、太阳系乃至其他天体的天文和地质演化，也具有重要的科学意义。环状地质构造类型较多，形成机制也很复杂，是现代地质研究的新领域和突破点(板块32-8，40-1)。
】环状结构是大量不同规模、不同类型、不同世代的环状结构，密集交织分布在地球表面乃至其他恒星上。在已知的星际空间中，圆形地质结构是物质力和能量运动最常见、最重要、最突出的形式和结构。遥感技术出现后，极大地扩展了圆形地质构造的揭示能力，提供了比以往地质文献和地图中记录和描述的圆形、旋涡、圆形块体和圆弧构造多几百倍的图像信息，极大地扩展了地质研究的基础信息，必将导致地质构造理论的重大发展。目前观察到的圆形地质构造类型有:圆形地壳块体、圆形结晶基底、断裂萌芽地壳块体、圆形变质岩、侵入穹窿、圆形侵入体和岩浆穹窿、中央火山、次火山机构、岩堆、岩管、岩颈、圆形板块、圆形山地平原、沉降区、沉积、盖层环形褶皱、穹窿、盐丘及其圆形底部。关于环状构造的形成有很多假说，包括传统的侵入岩、火山、浅硬核曲折、漩涡、周围块体的挤压和冲刷等。也有人认为是陨石撞击形成的。最新的理论是起源于地球深部，主要是上地幔和下地壳极高的热核爆炸形成的岩浆，冲向地壳的地幔柱，以及柱状通道形成的超强跨层结构。地球不同深度的强烈热核爆炸形成巨大的撞击、穿入和喷出，引发火山和地震，推动岩浆(包括高强度热湍流、涡流、固体岩石、液体和气体)冲向岩石圈的不同部位，引发一系列物质和热能的强烈冲击，形成不同世代的柱状(圆柱形)地质构造通道，停留在岩石圈的不同部位，控制着包括岩浆在内的中浅层地壳所有地质过程。这种来自深部的穿透性超高爆热物质的湍流，在这一圈层内及周边的地质演化全过程中起主导作用，包括岩浆侵入、火山喷发、内生矿物的聚集、各种地质构造运动、沉积-变质、外生矿物的形成、整体地质构造的塑造。同时也造成了地震、海啸、地下强爆炸、旱涝、极热-低温、大风、暴雨、雷电磁暴、地光、特殊粒子物质喷射、生态环境变化等灾害。成为贯穿岩石圈、水圈和大气生态系统垂直关联的超强热力链，指挥着综合地质作用的全过程。自遥感揭示环形构造以来，地质要素的成因通过相关逻辑进行整合和展示，引起了地质学家的极大关注，也可应用于海洋、气象、生态环境、灾害科学等研究领域(板块18-5、28-9、28-11、28-15 36-11、52-65438+1
环形结构按其空间尺度可分为:洲际级，包括:① > 5000 km(如西亚大圆，直径6300km)，② 3000 ~ 5000 km，③1500 ~ 3000km；区域级，包括:④ 1000 ~ 1500 km，⑤ 500 ~ 1000 km，⑤250 ~ 500km；标段级别，包括:⑦ 200 ~ 250km，⑧ 150 ~ 200km，⑨100 ~⑧150 ~ 200km；分段水平，包括:⑩ 50 ~ 100 km，(11)30~50km，？(12)10 ~ 30k m；小批量级别，包括:？(13)5~10km，？(14)3~5km，？(15)1 ~ 3km；地方级，包括:(16) 0.5 ~ 1公里，(17)？0.1~0.5km，(18)？0.05~0.1km，(19)？0.01~0.05km，？(20)0.005 ~ 0.01公里，(21)？< 0.005公里.按其结构层次，分为集群、系列、个体三个层次。按地质构造可分为16类型。按照进化过程分为8代。可形成包括性质、规模、世代与构造、中心经纬度、地名等分类在内的命名与编码体系，能够快速登记和描述大范围内的环形构造，标注相关地质图件，随时进行补充修改，建立专题数据库，进入大比例尺系统进行检索、分析和应用。
一般可以将弧形结构还原为圆形图案，按照圆形结构进行分析研究。
【圆形结构】圆形结构也叫环形结构。它是地球和其他星球表面常见的结构形式。在地壳中，它的特征是一个近圆形的构造带，通常在卫星照片中可以清楚地显示出来。环状构造成因多样，可能是地壳深部强烈的热力学冲压和扭转的产物(具有明显的圆形、环形和弧形边界)；也可能是早期地质历史时期陨石撞击的遗迹；有些可能是侵入岩的露头或隐藏边界；有的可以是大盆地的边界。平原地区的环状构造也可能是地下水位急剧变化造成的。
看这么简单的地质概念，却被修改了很多次。
回到正题，下面是地球上升流结构的基本概念理论模型和深源高能强爆炸的热动力学。图1-1显示了包括地核、地幔和地壳在内的整体动态地质结构。在超热核动力的驱动下，地球深部的物质以爆炸的形式快速喷射并冲击到浅部。一个强热中心的形成可能会持续很长的地质年代，经过一次剧烈的上升流，就可以进入“休眠”阶段。以单群的形式，爆发出圆形的浪涌结构，深入到地球的中浅层，成为地球构造运动的主要系统。
图1-1地球(中、新生代)深源高强度爆炸(轮涌)构造动力学总体示意图
图1-2a是深源高强度热爆炸(圆涌)的内部热力学分布，图1-2b是圆涌结构的组成部分。图1-3显示了一个深源高强度爆炸中心的整体结构动力学，从根部开始，经过地球、大陆地壳、洋底、海洋到大气生态系统。
热核爆炸并不都发生在地幔带，也可能发生在壳幔边界，甚至发生在岩石圈或地壳核心。目前观测到的地震和火山震源深度表明了地下强烈爆炸和震颤的深度，而产生震颤的高温、高压和低速点可能分布在地下不同深度，因此不能仅用地幔热核来概括圆形涌结构。地下的强烈震动不仅空间范围广，而且频率高。现代地震仪测得的火山爆发频率为500万次/年，其中人类可感知的不少于2000-3000次/年，强震可经历200-300次/年。如果海洋区域也能观测到，那么它的总频率可能会大大增加。有些地表的震颤可能很微弱，不代表那些地震和爆炸一定不强，只是距离太远了。这充分说明我们居住的地球还是一颗年轻的恒星，它经常处于活跃的震颤和膨胀状态。
人类在历史上经历的强震、火山、地爆，并没有造成地球地质结构的明显构造变形。要形成如此明显而密集的环涌，必须有翻天覆地的构造运动和环境生态灾难，其能量比目前标定的最强火山、地震和地面爆炸高2-5个数量级。这种来自点源的超高能热——来自圆涌结构的深源超高能强爆炸热动力，重塑了地球的内外结构构造，是目前地球最真实的动力源。
这些关于地球动力学的新观点将在本书后面的章节中详细讨论。
图1-2圆形涌浪结构示意图
图1-3深源强热爆炸中心、海底火山成矿(含油气)、环境灾害垂直动态跨层循环涌浪链(地质烟囱)