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中国沉积学:从萌芽起步到创新发展

时间:2024-05-26 11:06:52 作者:
摘要:面对资源短缺、环境恶化及全球变化等重大问题,沉积学作为一门具有广泛和重要应用价值的地球科学分支学科,在资源勘探和开发、灾害防治、环境保护、全球变

面对资源短缺、环境恶化及全球变化等重大问题,沉积学作为一门具有广泛和重要应用价值的地球科学分支学科,在资源勘探和开发、灾害防治、环境保护、全球变化预测等领域的研究不断取得进展和突破,为人类社会赖以生存和发展所需要的能源资源(煤炭、油气、铀矿等)、水资源、生态环境等的保障起到了不可替代的重要作用。例如,沉积体系和沉积相研究、沉积盆地分析、层序地层学、储层沉积学等的发展和兴起,为能源资源的勘探和预测提供了重要的理论依据及方法保障。

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沉积学的研究,也为寻找地下蓄水层,解决水库、港口、土壤侵蚀、核废料填埋和处理,以及军事工程和基地的建设等面临的地质结构与灾害工程、环境问题提供了强大的理论及技术支撑。总之,沉积学的发展在认识地球演化历史,促进相关学科的发展和交叉学科方向的诞生,解决能源、水资源短缺及生态、环境污染、地质灾害问题,实现人类可持续发展等方面有着重大的科学意义和战略价值。

回顾中国沉积学及相关学科发展历史,结合前人文献(含内部文献)、国际沉积学界的交流记录和学界普遍接受的历史事实,本书将中国沉积学发展划分为萌芽、奠基、全面发展、核心实力提升和创新四个阶段。

萌芽阶段

中国沉积学萌芽阶段为 20 世纪初至 40 年代。以 1909 年京师大学堂开设地质学科教育、1913 年成立工商部地质调查所(1918年改名为中央地质调查所)为标志,中国的地质学和地质工作于20世纪初开始起步。这一时期,中央地质调查所的许多学者也不同程度地涉足沉积地层剖面、黄土以及含煤、含油沉积岩系的观测工作,沉积岩石学的研究也因此得到了相应发展,但有记载的、较系统的研究仍然比较缺乏。

奠基阶段

中国沉积学奠基阶段为 20 世纪 50 ~70 年代。1949 年中华人民共和国成立以后,随着国家对资源,尤其是油气、煤炭,以及铁、铝、磷等矿产资源的需求与日俱增,对沉积岩石学的研究和相关后备人才的培养提出了紧迫要求。1953 年在中国科学院地质研究所成立了我国第一个沉积学研究室,就我国锰矿、磷矿等沉积矿床开展了卓有成效的调查和研究工作。这一时期以岩比图为手段,研究沉积岩组合空间分布规律的工作在石油地质部门受到了广泛的重视,不仅促进了沉积岩石学和相分析理论的发展,而且为勘探实践做出了贡献。

全面发展阶段

中国沉积学全面发展阶段为 20 世纪 70 年代末至 21 世纪初。自 1979 年开始,我国举行了一系列全国范围的沉积学综合性或专题性学术会议,成立了中国沉积学第一个专业社团组织——中国矿物岩石地球化学学会沉积学分会和中国地质学会沉积地质专业委员会。随后经两年时间的酝酿和准备,中国沉积学第一份专业刊物《沉积学报》于1983 年1 月创刊。1981 年《岩相古地理》(后改名为《沉积与特提斯地质》)、1999 年《古地理学报》杂志创刊,进一步丰富了中国沉积学的专业学术成果发表平台。

在此阶段,我国沉积学工作者与国外的交往日益频繁,中国学者积极参加国际沉积学大会,同时不断有中国沉积学家担任国际沉积学家协会理事、国家通信员。同时,我国还先后承办了国际沉积学家协会的一些地区性国际会议或活动,如1988 年分别于北京和成都召开的国际沉积矿产学术会议及国际沉积学数据库讨论会、2015 年的国际沉积学家协会暑期学校(IAS Summer School)等,彰显了中国沉积学与国际沉积学全面接轨的态势。

核心实力提升和创新阶段

2010 年,中国沉积学开始进入核心实力提升和创新阶段。经过几代沉积学家的努力,在 2010 年前后,中国沉积学已建立起完善、稳定的教学和研究体系,形成了一支与国际沉积学全面接轨的研究队伍。中国沉积学的国际学术论文数量、国际参与程度已经确立了其大国地位。中国的科研整体经费投入和国际学术论文数量已跻身世界前列,与沉积学密切相关的第四纪黄土、海洋沉积地质、古海洋、古气候,以及盆地动力学、沉积大地构造、盆地深层流体-岩石作用等研究在国际交流中也有不俗表现和研究积累。

中国幅员辽阔,在沉积学研究上也具有独特的地域优势。中国盆地类型多样,这些盆地蕴含着丰富的石油和矿产资源,对盆地形成和演化过程的研究,将丰富和完善现有的理论。

中国东部广泛发育裂谷盆地,是亚洲大陆板内变形的重要标志,是造山运动和裂陷运动对立统一的产物。印支运动及燕山运动是改造中国东部古生代地壳格局的变革性地质事件,决定了后来地质历史时期的沉积充填及发展演化。裂谷盆地作为重要的含油气盆地与含煤盆地类型,已日益显示出具有广阔的含油气、煤及煤层气远景,如二连盆地、海拉尔盆地、松辽盆地、渤海湾盆地等。中国西部广泛发育叠合盆地,如塔里木盆地、四川盆地等,具有演化历史长、在不同地史阶段发育不同盆地类型的特征。

中国近海还发育了三类性质不同的大陆边缘盆地,即东海的活动大陆边缘盆地、南海北部珠江口—琼东南的被动大陆边缘盆地和南海西北部转换边缘的莺歌海走滑-伸展盆地。这些盆地记录了源-汇系统演化的重要信息,也蕴含着古气候、环境和大地构造信息,以及丰富的资源。

此外,中国的沉积档案库具有时间跨度全、中生代陆相沉积广布、造山带沉积物典型等特征。中国具有从前寒武纪到第四纪完整的沉积记录,并建立了10 个“金钉子”剖面。中国所处的东亚大陆,在中生代时期是全球最大的陆地所在,具有研究中生代的突出优势。例如,白垩纪松辽盆地是存在时间最长的陆相湖盆,发育了巨厚的湖泊沉积以及重要的烃源岩层,同时也蕴含着中生代陆地气候-环境演化的重要信息。

从文献计量研究的角度,本书对中国沉积学的国际地位和影响进行了分析。根据对2000~2016 年全球沉积学相关论文的计量统计,发现来自中国的研究素材在全球沉积学中的重要性日益凸显。

通过对全球沉积学研究的热点地区统计,发现2011 ~ 2015 年中国(陆地部分)和南海分别成为全球排名第二与第五的沉积学研究热点区域。中国西部的青藏高原作为现今仍在活跃的陆陆碰撞造山带,其大地构造及内部和周缘沉积盆地的沉积演化已成为国际地球科学研究的热点议题;中国西北内陆盆地的沉积记录,为极端干旱气候的研究提供了良好的素材;对中国黄土剖面的研究,揭示了季风气候的内在机理;对华北、华南、塔里木等古老的克拉通早期沉积记录的研究,为揭示早古生代及以前的地球面貌提供了机遇;对松辽盆地、渤海湾盆地、柴达木盆地等陆相盆地沉积及油气资源的研究,形成了特色的陆相生油理论;对南海物理、化学和生物沉积记录的梳理,则为新生代以来地球轨道参数、全球气候变化提供了依据;等等。

中国沉积地域优势正越来越受到国际地学界关注。中国的沉积学研究机构也正在逐渐走入全球视野的中心。对2000~2016 年全球发表的沉积学研究成果的第一完成研究机构进行统计发现,中国有两所研究机构进入全球沉积学研究机构前十名榜单,分别是名列第二位的中国科学院和名列第八位的中国地质大学,标志着中国的部分研究机构已经开始成为全球沉积学研究的领先机构,开始扮演国际沉积学发展的领军角色。

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本文摘编自《中国学科发展战略 :沉积学》(国家自然科学基金委员会,中国科学院编,该项目负责人为王成善院士和彭平安院士),本文标题和内容有调整。科学人文在线,与您共同关注科技史、科技哲学、科技前沿与科学传播,关注人类社会的可持续发展,创造有价值的阅读!

内容简介

本书概括了中国沉积学的发展历史,梳理了沉积学各分支学科的国内外研究动态,分析了中国的研究基础和特色优势,明确了中国沉积学的国际影响与地位,拟定了各分支学科的关键科学问题,剖析了中国沉积学教育和基地建设的现状与存在的问题。在此基础上,结合国际前沿、国家需求、地域特色和研究基础,凝练并提出了未来 10 年中国沉积学领域所要重点解决的核心科学问题。本书旨在为沉积学更好地发展奠定坚实的科学基础,促进沉积学在支撑解决国家重大需求、产生原创性基础研究成果等方面做出应有的贡献。本书适合沉积学及其他地球科学分支学科的科研人员和研究生、国家学科规划和项目规划单位的相关人员阅读。

作者简介

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王成善,中国科学院院士,地质学家,主要从事沉积学等方面的研究和教学工作。1951年11月2日生于黑龙江省哈尔滨市。1981年研究生毕业于成都地质学院(现成都理工大学)并获硕士学位。2013年当选为中国科学院院士。

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