未来地质学是自然科学的王冠——记中国科学院地质与地球物理研究所翟明国院士

文章来源于：中国网，原文链接：未来地质学是自然科学的王冠——记中国科学院地质与地球物理研究所翟明国院士
 

作为孕育人类生命的摇篮，我们生存的这颗地球，自诞生之日起至现在已有46亿年了，如果把这46亿年时间压缩成一天，那么人类直到23时59分56秒才出现，人类文明仅仅只有0.1秒。因此，即使在科技迅速发展的今天，我们对于地球的秘密仍然知之甚少。作为研究地球历史的学科，地质学就是研究地球构造、物质和环境演化的科学。地球早期历史是以百万年、千万年和亿年来计算的，而现在的地质活动则是以万年、千年和百年为标尺，地质灾害和地质环境变化，要求更精确的尺度。地球经历过各个“历史年代”——冥古宙（＞38／40亿年）、太古宙（＞25亿年）、元古宙（＞5.4亿年）和显生宙（5.4亿年至今）。显生宙又划分不同的代，如古生代、中生代和新生代。

地球演化中的为什么实在太多了，比如地球的过去是什么样子？它的将来会变成什么样子？地球早期生命形成的地球环境是什么样的？地球永远适合生命生存吗？地球本身有生有死吗？大陆是如何形成的？水和氧气是从哪里来的？地球的矿物资源和油气资源是如何形成的？它们是取之不尽用之不绝的吗……地球的秘密实在太多太深奥。这些秘密吸引着人类，也吸引了无数科学工作者为之奋斗。中国科学院地质与地球物理研究所的翟明国院士就是探秘地球队伍中的一员。

翟明国院士主攻的方向是前寒武纪地质学、变质地质学和岩石学研究。作为国内前寒武纪地质研究的代表性人物、学科带头人之一，多年来，他的研究集中在华北陆块以及相邻地区，针对早期陆壳的形成与增长、早期大陆壳的结构与成分、前寒武纪与显生宙变质作用和大陆动力学机制的异同，以及大陆演化历史与矿产资源的富集机理等前沿核心科学问题，取得了一系列的创造性成果，为我国矿产资源的勘探开发做出了重要贡献，更为我国前寒武纪地质和变质地质研究做出了突出贡献。

踏遍山川海岳 描绘地质春秋

首先科普一个名词——“前寒武纪”。地球约有46 亿岁，以距今大约5.4亿年，即显生宙第一个地质时代寒武纪为界，之前约40 亿年的地质时代称为前寒武纪。显生宙，顾名思义，就是地层中可以保存特定时代的、肉眼可以识别的生物化石的历史时期。生物化石记录了地球从早期无氧、贫氧进入了富氧的阶段，也是从原核生物、真核生物到生物大繁荣的新阶段。神秘的前寒武纪是一段漫长而缺少生命的时间，约占全部地史的六分之五。由于没有足够的生物化石依据，人们对地球这段历史知之甚少。那时的世界是一片长达40亿年的漫长死寂，就像是黎明前的漫漫长夜，但死寂的前寒武纪其实并不死寂，那时有更高的温度、更强的物质和构造活动，从而形成了地球的圈层，直至出现了大气圈、水圈和生物圈，出现了稳定的大陆，是造天造地的激动人心的历史时期。前寒武纪的地球有太多太多人类还不完全知晓的秘密，翟明国院士的地质研究就致力于前寒武纪的大陆演化。

时间回溯到50年前。1973年，翟明国考进西北大学地质系，从此开启了他的地质科研之路，分别于1982年和1989年在中国科学院地质研究所先后获硕士、博士学位。翟明国认为，我们生活在地球上，就要认知地球是怎么来的、怎么演化的、将来会发展成什么样子。为什么翟明国会选择前寒武纪作为研究？在他看来，前寒武纪是地球历史上最重要的一段历史时期，地球大陆的80－90％以上是在前寒武纪形成的。解读前寒武纪的地质历史，对于人类进一步认识地球、利用地球、保护地球有着很重要的影响。

翟明国对前寒武纪地质学的研究多集中在华北地区。根据相关研究资料显示，华北地区具有地质历史古老、岩石类型复杂、构造演化多样等特点，值得重点研究。做地质研究工作是一件苦差事，并不是坐在办公室查查资料就能取得成果的，而是要进行广泛的野外实地考察。华北地区约有30万平方公里的广大面积，有超过38亿年地质“年龄”的古陆块，也是中国境内保存较好的古陆块。所谓“读万卷书，行万里路”，翟明国已经读了“万卷书”，随之，他的脚步踏上了“万里路”。30多年来，他几乎走遍了华北地区，而且每年至少要花三四个月时间在野外考察。到目前为止，他已经走遍了祖国的大江南北以及世界上许多地方。

通过长期考察和研究，翟明国在华北发现了古老的高压麻粒岩－退变榴辉岩变质地体，这对于理解地壳的早期形成和板块构造机制具有重要意义；他还对华北条带状铁建造的时代与构造环境进行了系统研究；在早前寒武纪的地质环境、大气和海洋的氧化状态方面，翟明国还提出自己新的看法。除此之外，翟明国建立了华北早前寒武纪下地壳剖面，提出华北东部大部分下地壳在中生代被置换，并引发了大规模金矿成矿作用；通过对华北克拉通早前寒武纪重大事件的厘定，翟明国提出了华北早前寒武纪陆壳经历了由垂直到横向转变的多阶段构造模式。

在此研究基础上，翟明国研究固体矿产资源富集随大陆演化的规律和机理，对我国矿产资源的开采有着重要的指导作用。在翟明国等一批中国地质学家究推动下，目前中国前寒武纪地质学研究不仅与世界同步，甚至在早期陆壳形成演化、太古宙／元古宙界限、变质作用过程，以及对早期构造机制的指示等领域，已居于世界领先地位。据ESI统计，“华北克拉通前寒武纪地质”研究，连续多年在全球地球科学领域504个“研究前沿”中排名第三或第二，在我国所有自然科学基础研究领域44个“研究前沿”中排名第一。2017年中国科学院与科睿唯安联合发布研究前沿，“华北克拉通前寒武纪地质”在全球地球科学十大热点前沿领域中排名第二，并被评为中国自然科学最活跃前沿研究领域。此后至今，仍然是最有影响的地球科学研究领域之一。

穿越亿年时空 揭秘地球历史

地球还有个名字叫硅酸盐星球，硅酸盐的天然物质就是矿物和岩石，也就是石头。翟明国的办公室里，就摆着许多石头，墙根下是石头，纸盒里还是石头……这些看上去似乎“平平无奇”的石头，平均年龄都是30多亿岁，比所谓的“钻石”“宝石”珍贵多了。在他的眼里，一块石头就代表着一个故事，它记录的是地球演化历史的一个节点。翟明国期待从这些石头穿越亿万年的时空，深入其中去发现地球隐藏的古老秘密，帮助人类认识早期的地球历史。

做科学研究，需要努力和付出，需要探索和解决难题，需要研究成果为社会服务，这正是翟明国的科研追求。这些年来，翟明国负责承担了多项国家、基金委、中科院多个重大、重点（包括973项目）和重大国际合作项目。具有代表性研究成果有：最早发现和报道了在中国华北保存有早前寒武纪高压变质带，包括高压麻粒岩和退变榴辉岩；最早提出中国华北克拉通与世界其它克拉通在构造演化上有重大差别的岩石学和地球化学证据，以及前寒武纪重大地质事件划分方案。此外，他最早报道了大别山超高压变质带有沉积变质的硬玉石英岩，证实确曾有形成于地表的岩石因构造作用下插到地幔深度，而后又抬升到地表；提出将大别山和山东的高压变质岩划分为三个不同性质的岩石构造单元，从而为造山带构造演化提供了新的思路；提出在华北中生代岩石圈减薄过程中，下地壳起到重要作用；发现和报道了朝鲜半岛印支期榴辉岩，讨论了大别山－苏鲁造山带在朝鲜半岛的延伸状态，为东北亚的构造演化奠定了基础。

鉴于翟明国研究成果的突出贡献，他于2009年当选为中国科学院院士，又于2014年当选为发展中国家科学院院士。进行科研工作的同时，翟明国还将他的研究成果写进了论文，到现在为止，已先后发表SCI论文二百余篇，专著与论文集30部，科研报告十余部。截至目前，他先后获得国家自然科学二等奖2项，中国科学院自然科学一等奖一项、二等奖两项，国土资源部科技创新一等奖两项，教育部自然科学一等奖1项，以及何梁何利奖和韩国地质突出贡献奖等。

翟明国还特别关注青年人和研究团队的建设，宣传和发扬“人梯精神”，积极参与院士咨询工作，深入厂矿、农村进行调查研究，为国家发展献计献策。他认为科普是每个科学工作者的责任，是提高全民族素质的必修课程，因此积极参与科普活动，受众对象从党校干部，到研究生、大、中、小学生，以及社会各界群众。

近年来，翟明国特别关注地质学的发展，他强调 “地球是有生命的，有生就有死，地球演化是不可逆的。地球内部的能量按照放射性同位素的衰变计算，再有四十多亿年就耗尽了，将失去人类需要的氧和水，将变成一颗死星，不适合人类生存了”。所以，他表示，我们必然要研究地球过去到现在的演化，从现在到未来又会怎样，并且合理利用地球，与地球和谐共处，并探索地球的未来。翟明国预言，在不久的将来地球科学中一定会孕育出一门新的分支学科——“未来地质学”。这门科学将回溯地球的起源和过去的演化到审视现在的地质过程，来展望地球未来的构造新机制、物质循环新状态、地球环境新变化，从而为地球的宜居性提供科学依据和对策。

“未来地质学”是自然科学的王冠。我们需要提前做好知识与人才的准备，才有机会去摘取这枚王冠。