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    翟明國院士:“未來地質學”是自然科學的王冠

    時間:2023-07-05 09:46:26 作者: 點擊:

      作為孕育人類生命的搖籃,我們生存的這顆地球,自誕生之日起至現在已有46億年了,如果把這46億年時間壓縮成一天,那么人類直到23時59分56秒才出現,人類文明僅僅只有0.1秒。因此,即使在科技迅速發展的今天,我們對于地球的秘密仍然知之甚少。作為研究地球歷史的學科,地質學就是研究地球構造、物質和環境演化的科學。地球早期歷史是以百萬年、千萬年和億年來計算的,而現在的地質活動則是以萬年、千年和百年為標尺,地質災害和地質環境變化,要求更精確的尺度。地球經歷過各個“歷史年代”——冥古宙(>38/40億年)、太古宙(>25億年)、元古宙(>5.4億年)和顯生宙(5.4億年至今)。顯生宙又劃分不同的代,如古生代、中生代和新生代。地球演化中的為什么實在太多了,比如地球的過去是什么樣子?它的將來會變成什么樣子?地球早期生命形成的地球環境是什么樣的?地球永遠適合生命生存嗎?地球本身有生有死嗎?大陸是如何形成的?水和氧氣是從哪里來的?地球的礦物資源和油氣資源是如何形成的?它們是取之不盡用之不絕的嗎……地球的秘密實在太多太深奧。這些秘密吸引著人類,也吸引了無數科學工作者為之奮斗。就是探秘地球隊伍中的一員。翟明國院士主攻的方向是前寒武紀地質學、變質地質學和巖石學研究。作為國內前寒武紀地質研究的代表性人物、學科帶頭人之一,多年來,他的研究集中在華北陸塊以及相鄰地區,針對早期陸殼的形成與增長、早期大陸殼的結構與成分、前寒武紀與顯生宙變質作用和大陸動力學機制的異同,以及大陸演化歷史與礦產資源的富集機理等前沿核心科學問題,取得了一系列的創造性成果,為我國礦產資源的勘探開發做出了重要貢獻,更為我國前寒武紀地質和變質地質研究做出了突出貢獻。

      首先科普一個名詞——“前寒武紀”。地球約有46億歲,以距今大約5.4億年,即顯生宙第一個地質時代寒武紀為界,之前約40億年的地質時代稱為前寒武紀。顯生宙,顧名思義,就是地層中可以保存特定時代的、肉眼可以識別的生物化石的歷史時期。生物化石記錄了地球從早期無氧、貧氧進入了富氧的階段,也是從原核生物、真核生物到生物大繁榮的新階段。神秘的前寒武紀是一段漫長而缺少生命的時間,約占全部地史的六分之五。由于沒有足夠的生物化石依據,人們對地球這段歷史知之甚少。那時的世界是一片長達40億年的漫長死寂,就像是黎明前的漫漫長夜,但死寂的前寒武紀其實并不死寂,那時有更高的溫度、更強的物質和構造活動,從而形成了地球的圈層,直至出現了大氣圈、水圈和生物圈,出現了穩定的大陸,是造天造地的激動人心的歷史時期。前寒武紀的地球有太多太多人類還不完全知曉的秘密,翟明國院士的地質研究就致力于前寒武紀的大陸演化。時間回溯到50年前。1973年,翟明國考進西北大學地質系,從此開啟了他的地質科研之路,分別于1982年和1989年在中國科學院地質研究所先后獲碩士、博士學位。翟明國認為,我們生活在地球上,就要認知地球是怎么來的、怎么演化的、將來會發展成什么樣子。為什么翟明國會選擇前寒武紀作為研究?在他看來,前寒武紀是地球歷史上最重要的一段歷史時期,地球大陸的80-90%以上是在前寒武紀形成的。解讀前寒武紀的地質歷史,對于人類進一步認識地球、利用地球、保護地球有著很重要的影響。翟明國對前寒武紀地質學的研究多集中在華北地區。根據相關研究資料顯示,華北地區具有地質歷史古老、巖石類型復雜、構造演化多樣等特點,值得重點研究。做地質研究工作是一件苦差事,并不是坐在辦公室查查資料就能取得成果的,而是要進行廣泛的野外實地考察。華北地區約有30萬平方公里的廣大面積,有超過38億年地質“年齡”的古陸塊,也是中國境內保存較好的古陸塊。所謂“讀萬卷書,行萬里路”,翟明國已經讀了“萬卷書”,隨之,他的腳步踏上了“萬里路”。30多年來,他幾乎走遍了華北地區,而且每年至少要花三四個月時間在野外考察。到目前為止,他已經走遍了祖國的大江南北以及世界上許多地方。通過長期考察和研究,翟明國在華北發現了古老的高壓麻粒巖-退變榴輝巖變質地體,這對于理解地殼的早期形成和板塊構造機制具有重要意義;他還對華北條帶狀鐵建造的時代與構造環境進行了系統研究;在早前寒武紀的地質環境、大氣和海洋的氧化狀態方面,翟明國還提出自己新的看法。除此之外,翟明國建立了華北早前寒武紀下地殼剖面,提出華北東部大部分下地殼在中生代被置換,并引發了大規模金礦成礦作用;通過對華北克拉通早前寒武紀重大事件的厘定,翟明國提出了華北早前寒武紀陸殼經歷了由垂直到橫向轉變的多階段構造模式。在此研究基礎上,翟明國研究固體礦產資源富集隨大陸演化的規律和機理,對我國礦產資源的開采有著重要的指導作用。在翟明國等一批中國地質學家究推動下,目前中國前寒武紀地質學研究不僅與世界同步,甚至在早期陸殼形成演化、太古宙/元古宙界限、變質作用過程,以及對早期構造機制的指示等領域,已居于世界領先地位。據ESI統計,“華北克拉通前寒武紀地質”研究,連續多年在全球地球科學領域504個“研究前沿”中排名第三或第二,在我國所有自然科學基礎研究領域44個“研究前沿”中排名第一。2017年中國科學院與科睿唯安聯合發布研究前沿,“華北克拉通前寒武紀地質”在全球地球科學十大熱點前沿領域中排名第二,并被評為中國自然科學最活躍前沿研究領域。此后至今,仍然是最有影響的地球科學研究領域之一。

    穿越億年時空 揭秘地球歷史

      地球還有個名字叫硅酸鹽星球,硅酸鹽的天然物質就是礦物和巖石,也就是石頭。翟明國的辦公室里,就擺著許多石頭,墻根下是石頭,紙盒里還是石頭……這些看上去似乎“平平無奇”的石頭,平均年齡都是30多億歲,比所謂的“鉆石”“寶石”珍貴多了。在他的眼里,一塊石頭就代表著一個故事,它記錄的是地球演化歷史的一個節點。翟明國期待從這些石頭穿越億萬年的時空,深入其中去發現地球隱藏的古老秘密,幫助人類認識早期的地球歷史。做科學研究,需要努力和付出,需要探索和解決難題,需要研究成果為社會服務,這正是翟明國的科研追求。這些年來,翟明國負責承擔了多項國家、基金委、中科院多個重大、重點(包括973項目)和重大國際合作項目。具有代表性研究成果有:最早發現和報道了在中國華北保存有早前寒武紀高壓變質帶,包括高壓麻粒巖和退變榴輝巖;最早提出中國華北克拉通與世界其它克拉通在構造演化上有重大差別的巖石學和地球化學證據,以及前寒武紀重大地質事件劃分方案。此外,他最早報道了大別山超高壓變質帶有沉積變質的硬玉石英巖,證實確曾有形成于地表的巖石因構造作用下插到地幔深度,而后又抬升到地表;提出將大別山和山東的高壓變質巖劃分為三個不同性質的巖石構造單元,從而為造山帶構造演化提供了新的思路。他提出在華北中生代巖石圈減薄過程中,下地殼起到重要作用;發現和報道了朝鮮半島印支期榴輝巖,討論了大別山-蘇魯造山帶在朝鮮半島的延伸狀態,為東北亞的構造演化奠定了基礎。鑒于翟明國研究成果的突出貢獻,他于2009年當選為中國科學院院士,又于2014年當選為發展中國家科學院院士。進行科研工作的同時,翟明國還將他的研究成果寫進了論文,到現在為止,已先后發表SCI論文二百余篇,專著與論文集30部,科研報告十余部。截至目前,他先后獲得國家自然科學二等獎2項,中國科學院自然科學一等獎一項、二等獎兩項,國土資源部科技創新一等獎兩項,教育部自然科學一等獎1項,以及何梁何利獎和韓國地質突出貢獻獎等。翟明國還特別關注青年人和研究團隊的建設,宣傳和發揚“人梯精神”,積極參與院士咨詢工作,深入廠礦、農村進行調查研究,為國家發展獻計獻策。他認為科普是每個科學工作者的責任,是提高全民族素質的必修課程,因此積極參與科普活動,受眾對象從黨校干部,到研究生、大、中、小學生,以及社會各界群眾。近年來,翟明國特別關注地質學的發展,他強調 “地球是有生命的,有生就有死,地球演化是不可逆的。地球內部的能量按照放射性同位素的衰變計算,再有四十多億年就耗盡了,將失去人類需要的氧和水,將變成一顆死星,不適合人類生存了”。所以,他表示,我們必然要研究地球過去到現在的演化,從現在到未來又會怎樣,并且合理利用地球,與地球和諧共處,并探索地球的未來。翟明國預言,在不久的將來地球科學中一定會孕育出一門新的分支學科——“未來地質學”。這門科學將回溯地球的起源和過去的演化到審視現在的地質過程,來展望地球未來的構造新機制、物質循環新狀態、地球環境新變化,從而為地球的宜居性提供科學依據和對策。“未來地質學”是自然科學的王冠。我們需要提前做好知識與人才的準備,才有機會去摘取這枚王冠。來源:中國網

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